Mối nối dầm thép

1

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................... 4
MỞ ĐẦU

............................................................................................ 7

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MỐI NỐI DẦM THÉP .............................. 9
1.1

Các dạng mối nối trong cầu dầm thép. ................................................ 9

1.2

Cấu tạo và sự làm việc của mối nối dầm thép. .................................. 16

1.2.1

Cấu tạo và sự làm việc của mối nối theo tiêu chuẩn ngành 22TCN1879:...................................................................................................... 16

1.2.2

Cấu tạo mối nối theo tiêu chuẩn Mỹ AASHTO 2007 ...................... 21

1.2.2.1 Các mối nối bản bụng ......................................................................... 21
1.2.2.2 Các mối nối bản cánh .......................................................................... 22
1.2.2.3 Các bản đệm ........................................................................................ 22
1.2.2.4 Kiểu lỗ bu lông .................................................................................... 23
1.2.2.5 Quy cách và sự làm việc của mối nối bu lông cường độ cao ............. 24

1.2.2.6 Khoảng cách của bu lông .................................................................... 27
1.3

So sánh cấu tạo mối nối theo 2 tiêu chuẩn ........................................ 30

CHƯƠNG 2. NGUYÊN LÝ TÍNH TỐN MỐI NỐI DẦM THÉP BÊ
TƠNG LIÊN HỢP BẰNG BU LƠNG CƯỜNG ĐỘ CAO ... 31
2.1

Ngun lý tính tốn mối nối dầm thép bê tông liên hợp theo tiêu
chuẩn 22TCN 18-79.......................................................................... 31

2.1.1

Phương pháp tính tốn mối nối theo nội lực..................................... 31


2

2.1.2

Phương pháp tính tốn mỗi nối theo tiết diện. .................................. 37

2.1.3

Kích thước bản nối ............................................................................ 37

2.1.4

Mối nối bu lơng cường độ cao của dầm hàn. .................................... 38

2.2

Ngun lý tính tốn mối nối dầm thép bê tông liên hợp theo tiêu
chuẩn Mỹ AASHTO 2007. ............................................................... 40

2.2.1

Tổng quát .......................................................................................... 40

2.2.2

Các liên kết ma sát (hoặc liên kết ngang kịch trượt) ........................ 40

2.2.3

Các liên kết ép tựa............................................................................. 42

2.2.4

Mối nối bulông .................................................................................. 42

2.2.4.1 Các cấu kiện chịu kéo ......................................................................... 43
2.2.4.2 Các cấu kiện chịu nén ......................................................................... 43
2.2.4.3 Các cấu kiện chịu uốn ......................................................................... 43
2.2.4.4 Các bản đệm ........................................................................................ 45
2.2.5

Sức kháng tính tốn .......................................................................... 45

2.2.6

Sức kháng cắt .................................................................................... 47

2.2.7

Sức kháng trượt ................................................................................. 48

2.2.8

Sức kháng ép mặt ở các lỗ bulông .................................................... 51

2.2.9

Sức kháng kéo ................................................................................... 52

2.2.9.1 Tổng quát............................................................................................. 52
2.2.9.2 Sức kháng kéo danh định .................................................................... 53
2.2.10

. Sức kháng mỏi ................................................................................ 53

2.2.11

Tác dụng nhổ lên ............................................................................... 54


3

2.2.12

Kéo và cắt kết hợp ............................................................................ 54

2.2.13

Sức kháng phá hoại cắt khối ............................................................. 55

CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH SO SÁNH MỐI NỐI DẦM THÉP BÊ TÔNG
LIÊN HỢP THEO TIÊU CHUẨN MỸ AASHTO 2007 VÀ
TIÊU CHUẨN 22TCN18-79.................................................. 58
3.1

Phương pháp khảo sát sự khác nhau giữa hai quy trình .................... 58

3.1.1

Số liệu khảo sát ................................................................................. 58

3.1.2

Phương pháp khảo sát ....................................................................... 61

3.2

Tính tốn chi tiết cho các trường hợp chiều dài nhịp thay đổi như
trên. ................................................................................................... 63

3.2.1

Tính tốn nội lực tại vị trí mối nối .................................................... 63

3.2.2

Tính tốn bản nối .............................................................................. 66

3.2.3

Tính tốn bu lơng mối nối................................................................. 69

3.2.4

Nhận xét kết quả tính tốn ................................................................ 71

KẾT LUẬN

.......................................................................................... 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 74


4

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BTCT: Bê tông cốt thép
CĐC: Cường độ cao
MCN: Mặt cắt ngang


5

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1-1. Các kích thước lỗ lớn nhất ............................................................ 24
Bảng 1-2. Chiều dài đường ren của bu lông cường độ cao ............................ 25
Bảng 1-3. Khoảng cách đến mép tối thiểu ..................................................... 30
Bảng 2-1. Tổ hợp và hệ số tải trọng ............................................................... 42
Bảng 2-2. Lực kéo nhỏ nhất yêu cầu của bu lông .......................................... 48
Bảng 2-3. Các trị số của Kh ............................................................................ 49
Bảng 2-4. Các trị số của Ks ............................................................................ 49
Bảng 3-1. Các kích thước mặt cắt ngàng dầm thép ....................................... 59
Bảng 3-2. Các đặc trưng hình học của dầm thép ........................................... 60
Bảng 3-3. Mô men và tổ hợp mô men theo trạng thái giới hạn cường độ I tại
mối nối........................................................................................... 64
Bảng 3-4. Lực cắt và tổ hợp lực cắt theo trạng thái giới hạn cường độ I tại
mối nối........................................................................................... 65
Bảng 3-5. Tổng hợp ứng suất theo trạng thái giới hạn cường độ I tại mối nối
....................................................................................................... 65
Bảng 3-6. Kích thước các bản nối biên trên................................................... 66
Bảng 3-7. Kích thước các bản nối biên dưới ................................................. 67
Bảng 3-8. Kích thước các bản nối sườn dầm ................................................. 68
Bảng 3-9. Kết quả tính bu lơng mối nối biên trên ......................................... 69
Bảng 3-10. Kết quả tính bu lơng mối nối biên dưới ...................................... 70
Bảng 3-11. Kết quả tính tốn bu lơng mối nối sườn ...................................... 71


6

DANH MỤC HÌNH
Hình 1-1. Cấu tạo mối nối dầm có bản bù ..................................................... 10
Hình 1-2. Cấu tạo mối nối dầm ...................................................................... 10
Hình 1-3. Mối nối khơng sử dụng bản nối trong của biên dầm ..................... 11

Hình 1-4. Mối nối đấu đầu trực tiếp............................................................... 11
Hình 1-5. Mặt đứng xà mũ ............................................................................. 13
Hình 1-6. Mặt bằng xà mũ ............................................................................. 14
Hình 1-7. Mối nối điển hình........................................................................... 15
Hình 1-8. Mối nối cánh dầm .......................................................................... 16
Hình 1-9. Mối dầm bằng bu lơng cườn độ cao .............................................. 17
Hình 1-10. Bu lơng cường độ cao với đầu và đai ốc ..................................... 25
Hình 2-1. Sơ đồ tính mối nối sườn trường hợp chiều cao lớn hơn chiều rộng
nhiều .............................................................................................. 33
Hình 2-2. Sơ đồ tính mối nối sườn có chiều cao xấp xỉ bằng chiều rộng..... 36
Hình 3-1. Mặt cắt ngang cầu .......................................................................... 58
Hình 3-2. Mặt cắt ngang dầm thép ................................................................. 59
Hình 3-3. Sơ đồ tính mối nối dầm thép BTCT liên hợp ................................ 63
Hình 3-4. Sơ đồ tính mơ men tại mối nối ...................................................... 63
Hình 3-5. Sơ đồ tính lực cắt tại vị trí mối nơi ................................................ 64


7

MỞ ĐẦU
I.

Lý do chọn đề tài:
Trước đây ở Việt Nam khi tính tốn thiết kế các mối nối dầm thép bê

tông liên hợp áp dụng theo tiêu chuẩn ngành 22TCN18-79
Hiện nay việc tính tốn thiết kế các mối nối dầm thép liên hợp được
thực hiện theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 trên cơ sở tiêu chuẩn Mỹ AASHTO
LRFD 1998
Việc tính tốn thiết kế mối nối dầm thép liên hợp theo tiêu chuẩn

22TCN 272-05 có thay đổi nhiều so với tiêu chuẩn 22TCN 18-79
Hiện nay Mỹ đã có tiêu chuẩn thiết kế AASHTO LRFD 2007. Do đó
cần nghiên cứu để áp dụng tính tốn, thiết kế theo tiêu chuẩn này vào Việt
Nam.
II. Mục đích:
Nghiên cứu cách tính tốn mối nối dầm thép bê tông liên hợp theo tiêu
chuẩn Mỹ AASHTO LRFD 2007 và đề xuất áp dụng vào Việt Nam
III. Mục tiêu:
Tổng quan về mối nối dầm thép bê tông liên hợp.
Nguyên lý tính tốn mối nối dầm thép bê tơng liên hợp.
Phân tích so sánh mối nối dầm thép bê tơng liên hợp theo tiêu chuẩn
Mỹ AASHTO LRFD 2007 và tiêu chuẩn 22TCN18-79.
IV. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu: Mối nối dầm thép bê tông liên hợp
Phạm vi nghiên cứu: Tính tốn theo tiêu chuẩn Mỹ AASHTO LRFD
2007 và tiêu chuẩn 22TCN 18-79.


8

V.

Phương pháp nghiên cứu:
Phân tích các tài liệu và các số liệu tính tốn cụ thể.

VI. Cơ sở khoa học và thực tiễn của Đề tài:
Lý thuyết tính tốn mối nối dầm thép.
Lý thuyết tính tốn cầu dầm thép liên hợp với BTCT

9

CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ MỐI NỐI DẦM THÉP

1.1 Các dạng mối nối trong cầu dầm thép.
Trong thực tế thi công cầu dầm thép, có 2 nguyên nhân khiến phải nối
dầm và xuất phát từ đó quyết định cấu tạo của mối nối.
Do kích thước thép tấm và thép hình mà nhà máy sản xuất ra. Trong
trường hợp này mối nối được thực hiện ngay tại nhà máy chế tạo dầm và có
thể chỉ nối riêng từng bộ phận của tiết diện, chẳng hạn chỗ nối bản biên, nối
thép góc biên, nối tấm sườn dầm, hoặc nối toàn bộ tiết diện.
Do những hạn chế vì vận chuyển và lao lắp dẫn tới phải nối dầm và
thực hiện tại công trường. Mối nối này gọi tên là mối nối lắp ráp, tiến hành
với toàn bộ tiết diện. Mối nối lắp ráp phải thuận tiện cho công tác thi công.
Trước đây trong công trình cầu, các mối nối sử dụng đinh tán cịn hiện
nay sử dụng mối nối bằng bu lông cường độ cao, do việc gia công và thi công
mối bằng đinh tán khó khăn, phức tạp...
Vị trí nối thường được chọn tại mặt cắt nội lực nhỏ (hoặc dư sức
kháng), để chịu mơ men và lực cắt. người ta có thể kết hợp việc bố trí mối nối
để tạo độ vồng trước cho cầu dầm thép liên hợp với BTCT.
Mối nối dầm thông thường được chia thành 2 phần: mối nối bản biên
và mối nối sườn. Mối nối bản biên chủ yếu để chịu mô men, mối nối sườn chủ
yếu chịu lực cắt.
Trong trường hợp khi tiết diện tại vị trí nối bị giảm yếu do các lỗ đinh,
người ta phải bù tiết diện bằng cách hàn các bản thép vào biên dầm và sườn
dầm, cấu tạo mối nối có bản bù xem Hình 1-1

10

Bản nối

Bản nối

Bản bù

Bản bù





Dầm chủ

Dầm chủ

Chiều dài bản nối

b > 35

a

2

mm

b
a

1

a

2

a

1

Hình 1-1. Cấu tạo mối nối dầm có bản bù
Việc hàn thêm bản bù là khó khăn và phức tạp, mặt khác do mối nối
thường bố trí tại những nơi nội lực nhỏ, mặt dù đã bị giảm yếu tiết diện nhưng
phần còn lại vẫn thừa đủ để chịu lực (ứng suất phát sinh nhỏ hơn cường độ
của thép tương đối nhiều), do vậy người ta không cân phải hàn bản bù tại vị
trí mối nối, nhằm mục đích đơn giản trong q trình thi cơng, Hình 1-2 thể
hiện mối nối dầm I không sử dụng bản bù.
ii

ii - ii

ii

Hình 1-2. Cấu tạo mối nối dầm
Trong một số trường hợp người ta có thể chỉ sử dụng một bản nối phía
ngồi của biên dầm (Hình 1-3).


11

Hình 1-3. Mối nối khơng sử dụng bản nối trong của biên dầm
Trong một số cơng trình xây dựng có sử dụng mối nối đấu đầu trực tiếp
kết hợp giữa hàn và bu lông cường độ cao, trường hợp này chưa thấy sử dụng
trong các dầm cầu.

Hình 1-4. Mối nối đấu đầu trực tiếp
Đối với các dầm hộp thép kín hoặc hở, các mối nối được thực hiện tại
các biên dầm và sườn dầm, tương tự như mối nối dầm I.


12

Trong thời gian vừa qua để giảm tải tại các nút giao có mật độ giao
thơng lớn, giải quyết tình trạng ùn tắc giao thông trước mắt, thành phố Hà Nội
đã làm nhiều cầu vượt có kết cấu nhẹ qua các nút giao. Một trong những kết
cấu đã được sử dụng là kết cấu dầm hộp thép. Do đó các mối nối dầm hộp đã
được và sử dụng cho các cầu này.
Một trong những cầu có kết cấu nhịp dạng hộp như trên mới được đưa
vào sử dụng là cầu vượt nút giao đường Lê Văn Lương – đường Láng, tại
quận Cầu giấy và Đống Đa – thành phố Hà Nội.
Cầu có tổng chiều dài bao gồm cả cầu dẫn là 583,09m. Thiết kế theo
tiêu chuẩn 22TCN 272-05.
Cầu được thiết kế với hoạt tải hạn chế 3T.
Kết cấu nhịp:
Kết cấu cầu gồm 8 nhịp dầm hộp thép bê tông liên hợp có sơ đồ nhịp
35+45+34+3x45+35+30. Tổng chiều dài tính đến đuôi tường cánh mố là
315m; Khổ cầu B = 9,0m với 4 dầm cách nhau 2,45m; Kích thước sườn dầm
14x1350 (mm); Kích thước bản cánh trên biến thiên: 14x850; 24x850;
32x850 (mm).

Kích thước bản cánh dưới biến thiên: 16x850; 26x850; 30x850 (mm).
Bản mặt cầu BTCT đúc sẵn, mối nối đổ tại chỗ có chiều dày tối thiểu là
150mm được liên kết với dầm thông qua các neo chống cắt.
Kết cấu phần dưới:
Mố cầu bằng BTCT dạng tường U trên móng cọc khoan nhồi đường
kính D2000 mm, sau mố đặt bản quá độ L = 6m.
Trụ cầu dạng trụ 1 thân tròn D1500mm bằng thép đặt trên móng cọc
khoan nhồi đường kính D2000mm.


13

Các đoạn dầm hộp được liên kết với nhau bằng mối nối bu lơng cường
độ cao.
Trong dầm có từ 2 đến 4 mối nối ở giữa dầm tùy theo chiều dài nhịp,
dạng mối nối xem Hình 1-7, Hình 1-8.
Tại vị trí các trụ, các xà mũ được thiết kế và thi công các đầu chờ để
liên kết các đầu dầm hộp vào các xà mũ bằng liên kết bu lông cường độ cao,
tạo thành kết cấu liên tục hoặc khung dầm liên tục, xem Hình 1-5, Hình 1-6.

Hình 1-5. Mặt đứng xà mũ


14

Hình 1-6. Mặt bằng xà mũ


15

Hình 1-7. Mối nối điển hình


16

Hình 1-8. Mối nối cánh dầm
1.2 Cấu tạo và sự làm việc của mối nối dầm thép.
1.2.1

Cấu tạo và sự làm việc của mối nối theo tiêu chuẩn ngành
22TCN18-79:
+ Cấu tạo mối nối dầm hàn
Dầm hàn là dầm được cấu tạo từ ba bản thép, hai bản làm bản biên và

một bản làm sườn, do đó cấu tạo mối nối gồm có mối nối bản biên và mối nối
sườn dầm (xem Hình 1-1, Hình 1-2)


17

Để tính tốn thiết kế mối nối thơng thường người ta thường dự kiến
trước cấu tạo mối nối, sau đó tiến hành tính tốn kiểm tra nội lực trong bu
lơng
splice

Sõ¬n dầm

Bu lông cừơng độ
cao

Tấm nối sừơn

Tấm nối trong
Tấm bản

Tấm nối ngoài

Cánh dầm

Hỡnh 1-9. Mi dm bng bu lụng cn cao
Khoảng cách tối thiểu theo chiều ngang và dọc giữa các bu lông cường
độ cao là 3,5d và không nhỏ hơn kích thước cần thiết để đặt khóa vặn đai ốc
khi xiết bu lơng, trong đó d – đường kính lỗ bu lơng. Đường kính ngồi của
khóa vặn có lỗ bằng khoảng 2,5d. Khoảng các từ giữa lỗ bu lông đến mép bản
không nhỏ hơn 2d theo chiều dọc dầm và 1,5d theo chiều ngang dầm.
+ Cấu tạo mối nối dầm hàn có bản bù
Để bù lại diện tích bị giảm yếu bởi các lỗ đinh trong phạm vi bố trí các
bản nối, cần phải sử dụng các kiểu bản bù: bản bù dày, bản bù rộng, bản bù
riêng. Bản bù riêng được chế tạo từ những bản thép mỏng (nhưng không
mỏng hơn 6mm) hàn táp vào đầu các bản biên phải nối (xem Hình 1-1)
Nếu bề rộng các bản bù ở biên dầm vượt quá 35 lần bề dày của nó thì
có thể làm thành hai bản có bề rộng nhỏ hơn. Ở hai đầu của mối nối các bản
bù được cắt vát để cho lực truyền điều hòa và giảm ứng suất tập trung. Khi đó


18

khoảng cách giữa các mạch hàn của hai bản bù kề nhau không được nhỏ quá
60mm. Khoảng cách từ tim lỗ bu lông đến mép bản bù không được nhỏ hơn
hai lần đường kính lỗ. Đối với những bản ốp bù hao phải cắt vát theo bề rộng

với độ xiên không quá 1:1. Các mạch hàn xiên nên lấy tỷ số các cạnh góc
vng của mạch hàn là 1:2. Nhược điểm của trường hợp này là giữa bản nối
và bản bủ có khe hở, dẫn đến dễ đọng nước gây han gỉ kết cấu.
Sự giảm yếu của sườn dầm do các lỗ đinh tương đối ít ảnh hưởng đến
mơ men qn tính chung của dầm, cho nên có thể khơng cần làm bản bù sườn
dầm mà chỉ cần tăng kích thước bản bù của biên dầm lên một ít.
Có thể chọn bề rộng bản bù nhỏ hơn bề rộng bản biên trong khoảng
24mm đến 4 lần bề dày bản bù để bố trí các mối hàn dọc. Chiều dày bản bù có
thể tính theo cơng thức gần đúng dựa trên điều kiện cân bằng mơ men qn
tính của tiết diện đã trừ giảm yếu của bản bù với phần bị giảm yếu của tiết
diện dầm tại mối nối:
'b

0,6I s  nd  b (h   b ) 2

b 'b  nd h 2

(1-1)

Trong đó:
Is – mơ men qn tính tiết diện nguyên của sườn dầm;
H và b - chiều cao dầm và chiều dày bản biên khi chưa có bản bù;

b'b , 'b - bề rộng, chiều dày của bản bù biên dầm;
N, d – số lượng và đường kính lỗ bu lơng làm giảm yếu tiết diện biên
dầm.
Các mối hàn ở cuối các bản bù (đến hàng lỗ bu lơng đầu tiên) phải đảm
bảo liên kết được tồn bộ diện tích bản bù:

19

R u Fb'
2h h1a1  h 2 a a cos  
0,75R 0

(1-2)

Trong đó:
Ru – cường độ tính tốn chịu nén khi uốn của thép làm bản bù;

Fb' - diện tích đã trừ giảm yếu của tiết diện bản bù;
 - góc tạo bởi cạnh vát của bản bù và trục của dầm (thường lấy 45 0 );
Hh1 và hh2 – chiều cao tính tốn của các mối hàn góc trên đoạn có chiều
dài a1 và a2.
Thường chọn cạnh đứng của mối hàn sao cho không lớn hơn bề dày
bản bù và khơng nhỏ hơn 6mm, cạnh nằm của nó gấp 2 lần cạnh đứng, khi đó
hh lấy theo Phụ lục 5.
Chiều dài mối hàn không nhỏ hơn 6 lần cạnh mối hàn và 60mm, đồng
thời không được lớn hơn 50 lần cạnh mối hàn.
Mối hàn bản bù cũng cần thỏa mãn điều kiện chịu mỏi:
t cFb'
R u Fb'  d
2h h1a1  h 2 a a cos  
hoặc 
0,75  h R 0
0,75R 0  h

(1-3)

nếu tiết diện dầm được chọn theo điều kiện chống mỏi,
Trong đó:
t c - ứng suất do tải trọng tiêu chuẩn gây ra tại trọng tâm bản bù;
 d ,  h - các hệ số giảm cường độ do mỏi của dầm và của mối hàn, tính

theo cơng thức


20



1
1
a  b  a  b

(
1-4)

tc
M min
với   t c phụ thuộc vào nội lực tiêu chuẩn của dầm tại tiết diện
M max

mối nối.
Các mối nối sườn dầm và biên dầm thường dùng hai bản nối, khi đó
bản nối nằm phía trong của bản biên được làm dưới hình thức từng cặp hai
bản thép hẹp nằm hai bên sườn dầm. Các quy định về bố trí bu lơng, kích
thước bản nối và nội dung tính tốn cũng tương tự như đối với dầm tán đinh.
+ Cấu tạo và sự làm việc của bu lông cường độ cao:

Trong kết cấu cầu thép người ta dùng các loại bu lông tinh chế (gia
cơng tiện) có kích thước chính xác, bu lông cường độ cao được làm từ thép
hợp kim dùng cho máy công cụ được nhiệt luyện với cường độ tức thời không
nhỏ hơn 140 kg/mm2 để làm bu lông và ốc.
Bu lông cường độ cao được xiết chặt đến mức sao cho trong quá trình
sử dụng sẽ chỉ truyền lực nhờ sự ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc.
Từ đặc điểm đó người ta cịn gọi bu lơng cường độ cao là bu lông ma
sát.
Trong những mối liên kết bình thường người ta dùng bu lơng đường
kính 16; 20; 22; 27 và 30mm.
Đường kính lỗ bu lơng tinh chế phải thích ứng với đường kính bu lơng.
Để cho việc lắp ráp được thuận tiện, cho phép bu lông thơ và bu lơng cường
độ cao có đường kính nhỏ hơn lỗ đến 2,5mm. Ưu điểm chính của bu lơng thô


21

và bu lông cường độ cao về phương diện chế tạo là sự dễ dàng tạo thành mũ
đinh. Bu lông thô chỉ được phép dùng để liên kết các phân tố thứ yếu (lan can,
thanh liên kết tạm thời, cầu thang dùng để duy tu bảo quản …) và những phân
tố cần bảo đảm có khả năng chuyển vị dọc.
Bu lông để thay thế đinh tán và bu lông để liên kết với các bộ phận
bằng thép đúc phải là bu lơng tinh chế. Vịng đệm dưới êcu của bu lơng tinh
chế phải dày ít nhất 6mm. Êcu phải được có định bằng ê cu hãm, các chốt
chẻ, các vịng đệm đàn hồi hoặc bằng cách hàn chung quanh để khơng bị lỏn
ra.
Bu lơng cường độ cao có tất cả các ưu điểm của liên kết bu lông khi lắp
ráp, lại khơng kém gì liên kết bằng đinh tán về phương diện chất lượng làm
việc trong quá trình sử dụng.
Hiện nay người ta dùng bu lông cường độ cao làm từ thép 40X có

đường kính 18; 22 và 24mm ứng với lỗ đinh 21; 25 và 28mm, và dùng nhữ cờ
lê vặn đai ốc có lực kế đặc biệt để vặn.
1.2.2

Cấu tạo mối nối theo tiêu chuẩn Mỹ AASHTO 2007
Các mối nối bắt bulông phải được thiết kế để thỏa mãn các yêu cầu quy

định ở nơi mà mặt cắt thay đổi tại mối nối, thì mặt cắt nhỏ hơn của hai mặt cắt
liên kết phải được sử dụng trong thiết kế.Các mối nối đối với các bộ phận
chịu kéo và uốn phải được thiết kế sử dụng các liên kết trượt tới hạn theo quy
định
Các mối nối thép góc bản cánh bắt bulơng phải bao gồm hai thép góc,
một thép góc trên mỗi bên của cấu kiện chịu uốn.
1.2.2.1 Các mối nối bản bụng
Các bản bụng phải được ghép nối đối xứng bằng các bản ở mỗi bên.


22

Các bản nối cho lực cắt phải kéo dài toàn bộ chiều cao của dầm ở giữa các
bản cánh. Chúng không được nhỏ hơn hai hàng bulông trên mỗi bên của mối
nối.
Đối với các mối nối bản bụng bằng bu lơng có chênh lệch bề dày 2,0
mm hoặc nhỏ hơn, khơng cần có các bản đệm.
1.2.2.2 Các mối nối bản cánh
Đối với các bộ phận uốn được bắt bulông, các mối nối bắt bulông các
phần của bản cánh không nên dùng trong các mối nối hiện trường, trừ khi
được Kỹ sư chấp nhận. Trong bất kỳ bản cánh nào không được có quá một
mối nối trong cùng một mặt cắt ngang. Nếu thực hiện được thì mối nối nên
đặt tại các điểm mà ở đó mặt cắt có độ dư.

1.2.2.3 Các bản đệm
Các quy định của điều này áp dụng cho các liên kết loại ép mặt.
Khi các bulông chịu các tải trọng đi qua các bản đệm dày hơn 6,0 mm,
thì hoặc:
Các bản đệm phải được kéo dài quá bản tiết điểm hoặc vât liệu nối, và
sự kéo dài bản đệm phải được bảo đảm bằng đủ các bulông tăng thêm để phân
bố tổng ứng suất trong bộ phận một cách đều trên mặt cắt tổ hợp của bộ phận
và bản đệm, hoặc
Để thay thế, một số lượng tương đương các bulơng tăng thêm có thể đi
qua bản tiết điểm hoặc vật liệu nối mà không kéo dài bản đệm.
Các bản đệm dày 6,0 mm hoặc hơn phải bao gồm không nhiều hơn hai
tấm, trừ phi được Kỹ sư chấp thuận.


23

1.2.2.4 Kiểu lỗ bu lơng
Trừ khi có quy định khác, phải sử dụng các lỗ tiêu chuẩn trong các liên
kết bulông cường độ cao.
a. Các lỗ rộng quá cỡ
Các lỗ rộng quá cỡ có thể được sử dụng trong bất cứ lớp nào hoặc tất cả
các lớp của các liên kết trượt nguy kịch (liên kết ma sát) tới hạn. Không được
sử dụng các lỗ rộng quá cỡ trong các liên kết kiểu ép tựa.
b. Các lỗ có khía rãnh ngắn
Các lỗ có khía rãnh ngắn có thể được sử dụng trong bất cứ lớp nào hoặc
tất cả các lớp của các liên kết ma sát trừợt hoặc kiểu ép tựa. Các rãnh có thể
được sử dụng mà khơng chú ý đến phương của tải trọng trong các liên kết
trượt tới hạn, nhưng chiều dài phải trực giao với phương của tải trọng trong
các liên kết kiểu ép tựa.
c. Các lỗ có khía rãnh dài

Các lỗ có khía rãnh dài có thể được sử dụng trong chỉ một lớp của hoặc
liên kết ma sát hoặc kiểu ép tựa. Các lỗ có khía rãnh dài có thể được sử dụng
mà khơng chú ý tới phương của tải trọng trong các liên kết ma sát, nhưng phải
trực giao với phương của tải trọng trong các liên kết kiểu ép tựa.
d. Kích thước
Kích thước của các lỗ không được vượt quá các trị số cho trong
Bảng 1-1:


24

Bảng 1-1. Các kích thước lỗ lớn nhất
Đường kính

Tiêu chuẩn

Quá cỡ

Rãnh ngắn

Rãnh dài

Rộng x Dài

Rộng x Dài

bulơng
d

Đường kính Đường kính

16

18

20

18 x 22

18 x 40

20

22

24

22 x 26

22 x 50

22

24

28

22 x 30

22 x 55

24

26

30

26 x 33

26 x 60

27

30

35

30 x 37

30 x 67

30

33

38

33 x 40

33 x 75

36

39

44

39 x 46

39 x 90

1.2.2.5 Quy cách và sự làm việc của mối nối bu lông cường độ cao
Bu lơng cường độ cao phải có cường độ chịu kéo nhỏ nhất 820Mpa cho
các đường kính d = 16 -:- 27mm và 725Mpa cho d = 30 -:- 36mm. Bu lơng
cường độ cao có thể dùng trong các liên kết ma sát hoặc liên kết chịu ép mặt.
Liên kết chịu ép mặt chịu được tải trọng lơn hơn nhưng gây biến dạng lớn khi
chịu ứng suất đổi dấu nên chỉ được dùng nếu điều kiện cho phép. Trong cầu,
mối nối bu lông chịu ép mặt không được dùng cho các liên kết chịu ứng suất
đổi dấu.
Liên kết bu lông cường độ cao chịu ma sát thường dung trong cầu, chịu
hoạt tải, thường xuyên gây ứng suất đổi dấu, hoặc cần tránh biến dạng trượt
mối nối. Liên kết bu lông cường độ cao chịu ép mặt chỉ được dùng hạn chế
cho các bộ phận chịu ứng suất một dấu và cho các bộ phận thứ yếu.


25

Thường dùng hai loại bu lông cường độ cao A325 và A490, mỗi loại
đều theo tiêu chuẩn ASTM về đầu mũ và đai ốc như hình vẽ dưới đây:

Hình 1-10. Bu lông cường độ cao với đầu và đai ốc
Bu lơng cường độ cao A325 có thể bằng thép chống gỉ. Các kích cỡ bu
lơng và đường ren răng có thể tham khảo theo bảng sau:
Bảng 1-2. Chiều dài đường ren của bu lơng cường độ cao
Đường kính bu

Chiều dài ren

lông (mm)

danh định (mm)

12.7

25.4

4.8

30.2

15.9

31.8

5.6

37.3

19.0

35.0

6.4

41.4

22.2

38.1

7.1

45.2

25.4

44.5

7.9

52.3

28.6

50.8

8.6

59.4

31.8

50.8

9.7

60.5

35.0

57.2

11.2

68.3

Độ lệch ren (mm)

Chiều dài tổng
cộng ren (mm)