Chuong 2 liên kết kết cấu thép đại học xây dựng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.44 MB, 17 trang )
2/24/2013
CHNG 2.
LIấN KT
TRONG KT CU THẫP
1
2
U NHC IM CA TNG LOI LIấN KT
Liờn k t hn:
: n gin, tn ớt cụng ch to, gim khi lng kim loi, kinh t, liờn kt
kớn,
N: Do nh hng ca nhit cao trong quỏ trỡnh hn nờn d b bin hỡnh
hn v ng sut hn; lm tng tớnh giũn ca vt liu; Khú kim tra cht
lng ng hn. Kh nng chu ti trng ng kộm;
Liờn k t bulụng:
: Khụng b bin hỡnh hn; Chu c ti trng ng tt; thun tin khi
lp dng v thỏo lp.
A.LIấN KT HN
B.LIấN KT BULễNG
N: Liờn kt phc tp; Tn vt liu v cụng ch to hn so vi liờn kt
hn.
Liờn k t inh tỏn: Phc tp hn liờn kt bulụng. Chu ti trng ng rt tt.
3
A. LIấN KT HN
Đ2.1 CC PHNG PHP HN TRONG KCT
1. Hn h quang in
2. Hn h quang in t ng v na t ng
3. Hn h quang in trong lp khớ bo v
4. Hn hi
5. Cỏc yờu cu chớnh khi hn v phng phỏp
kim tra cht lng ng hn
S dng ngun in 1
chiu to h quang
in xut hin ti v trớ
cn ni cỏc thanh thộp
c bn vi que hn.
Đ2.1 CC PHNG PHP HN TRONG KT CU THẫP
Đ2.2 CC LOI NG HN V CNG TNH TON
Đ2.3 TNH TON CC LIấN KT HN
4
a. Nguyờn lý
Tay cầm
Dây dẫn điện
Que hàn
Hồ quang
Nguồn
điện
Mỏy
Kim loại cơ bản
hn
Dây dẫn
Cỏc thộp c bn v thộp lừi que hn chy lng v dớnh vi nhau do lc hỳt
in t. sõu núng chy ca thộp c bn khong 1,5 ~ 2 mm.
Kim loi ng hn l hn hp ca kim loi cỏc thộp c bn v kim loi lừi
que hn.
N: Hn l quỏ trỡnh dựng ngun nhit lm núng chy 2 kim loi cn hn
cng vi mt kim loi th 3 (kim loi que hn) c bự vo; 3 kim loi ny
ho ln vo nhau ri cng li to thnh ng hn.
1
2/24/2013
Đ2.1 CC PHNG PHP HN TRONG KCT
1. Hn h quang in
2. Hn h quang in t ng v na t ng
3. Hn h quang in trong lp khớ bo v
4. Hn hi
5. Cỏc yờu cu chớnh khi hn v phng phỏp
kim tra cht lng ng hn
a. Nguyờn lý
5
b. Cỏc y u t nh h ng
ch t l ng ng hn
Đ2.1 CC PHNG PHP HN TRONG KCT
1. Hn h quang in
2. Hn h quang in t ng v na t ng
3. Hn h quang in trong lp khớ bo v
4. Hn hi
5. Cỏc yờu cu chớnh khi hn v phng phỏp
kim tra cht lng ng hn
Ngun in: Ngun in n nh => h quang n nh.
Cỏch li kim loi lng vi khụng khớ: kim loi lng khụng tip xỳc vi
khụng khớ (tip xỳc vi O2 v N) => que hn cn phi c bc thuc (cha
khong 80% CaCO3 i vi hn h quang in bng tay).
Cht lng ca lp thuc bc que hn: Lp thuc bc que hn cha bt ca
mt s hp kim nh Mn, Ti, Khi chỏy s ho vo thộp lng lm tng
cht lng ng hn (tng bn ca ng hn).
Loi que hn : c phõn theo cng tc thi ca kim loi ng hn;
f = 4100
Vớ d: N42 cú cng kộo t tiờu chun wun
daN/cm2.
Loi que hn s dng phi phự hp vi mỏc ca thộp c bn:
- cú cỏc tớnh cht c lý ca kim loi que hn v kim loi thộp c bn l tng
t nhau => gim bt khi lng thộp núng chy, gim bt ng sut hn v
bin hỡnh hn.
7
Dây hàn
ống hút thuốc hàn
Dây hàn trần
Máy hàn
Thuốc hàn
Thuốc hàn
Loi que hn
Mỏc thộp
Trỡnh ca ngi hn: hn bng tay hay hn bng mỏy.
Phễu rải thuốc hàn
c. Que hn (theo TCVN 3223-1994)
- cú bn kộo t tc thi ca kim loi que hn ln hn ca thộp c bn;
Lp thuc bc que hn chỏy to thnh x ni trờn b mt trỏnh thộp lng
tip xỳc vi khụng khớ.
a. Nguyờn lý
6
b. Cỏc y u t nh h ng
ch t l ng ng hn
Chiu di que hn 200 ~ 450 mm ; ng kớnh lừi kim loi que hn 1,6 ~ 6
mm; lp thuc bc dy 1 ~ 1,5 mm.
Khong cỏch gia u que hn v v trớ cn hn: Khong cỏch c duy trỡ
khụng i => h quang in n nh.
Đ2.1 CC PHNG PHP HN TRONG KCT
1. Hn h quang in
2. Hn h quang in t ng v na t ng
3. Hn h quang in trong lp khớ bo v
4. Hn hi
5. Cỏc yờu cu chớnh khi hn v phng phỏp
kim tra cht lng ng hn
a. Nguyờn lý
CCT34, CCT38, CCT42, CCT52
N42, N46
9Mn2, 14Mn2, 9Mn2Si, 10Mn2Si1
N46, N50
Đ2.1 CC PHNG PHP HN TRONG KCT
1. Hn h quang in
2. Hn h quang in t ng v na t ng
3. Hn h quang in trong lp khớ bo v
4. Hn hi
5. Cỏc yờu cu chớnh khi hn v phng phỏp
kim tra cht lng ng hn
a. Nguyờn lý
8
b. u i m v nh c i m
:
- Do ngun in n nh, khong cỏch gia u que hn v v trớ cn hn
luụn c duy trỡ khụng thay i, tc hn c duy trỡ n nh => H
quang in luụn n nh.
- ũng hn luụn nm sõu trong lp thuc bc => kim loi núng ngui t t,
to iu kin cho bt khớ thoỏt ra ngoi.
Hồ quang chìm
Ray c nh mỏy hn
cht lng ng hn tt hn hn bng tay.
Nguyờn lý c bn ging nh hn bng tay, ch khỏc :
N:
- S dng cun dõy hn khụng bc thuc, ng kớnh dõy hn 2 ~ 5 mm.
- Phu ng thuc hn c gn vi mỏy hn.
- Ch thc hin c cho cỏc ng hn thng hoc trũn. Khụng hn c
cho cỏc ng hn gp khỳc, ng, ngc, v trớ cht hp,
- Thuc hn c ri trc thnh lp dy trờn rónh hn; dõy hn c nh
t ng dn dn theo tc di chuyn u ca mỏy hn.
=> Khc phc bng cỏch hn bỏn th cụng, mỏy hn c kt hp di
chuyn bng tay.
2
2/24/2013
§2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN TRONG KCT
1. Hàn hồ quang điện
2. Hàn hồ quang điện tự động và nửa tự động
3. Hàn hồ quang điện trong lớp khí bảo vệ
4. Hàn hơi
5. Các yêu cầu chính khi hàn và phương pháp
kiểm tra chất lượng đường hàn
9
§2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN TRONG KCT
1. Hàn hồ quang điện
2. Hàn hồ quang điện tự động và nửa tự động
3. Hàn hồ quang điện trong lớp khí bảo vệ
4. Hàn hơi
5. Các yêu cầu chính khi hàn và phương pháp
kiểm tra chất lượng đường hàn
10
Lớp khí bảo vệ được phun ra trong khi hàn;
Kim loại lỏng được bảo vệ bởi môi trường khí, bị ngăn cản tiếp xúc với
Sử dụng mỏ hàn để tạo ra ngọn lửa axêtylen, là hỗn hợp cháy của khí
không khí.
oxy và axetylen. Nhiệt độ nóng chảy có thể đến 3200oC.
Có 2 phương pháp hay được dùng:
Chất lượng đường hàn kém.
- Phương pháp MIG (metal inert gas) : sử dụng khí trơ (như argon hay
Thực hiện ở những nơi không có điện.
helium); => sử dụng được cho mọi kim loại, nhưng giá thành cao.
Thường dùng để hàn những tấm kim loại mỏng, hoặc để cắt thép.
- Phương pháp MAG (metal active gas) : sử dụng khí cacbonic hoặc hỗn
hợp với khí trơ; => sử dụng cho các loại thép thông thường.
§2.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN
1. Đường hàn đối đầu
2. Đường hàn góc
3. Các loại đường hàn khác
11
a. Đ c đi m
§2.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN
1. Đường hàn đối đầu
2. Đường hàn góc
3. Các loại đường hàn khác
a. Đ c đi m
b. Gia công đ u các b n thép n i
12
c)
Khi t < 10 mm : không cần gia công đầu các bản nối;
(hàn trực tiếp).
t
Đường hàn đối đầu dùng để
liên kết trực tiếp 2 cấu kiện
cùng nằm trong 1 mặt phẳng.
a
α
b
t
10 < t ≤ 50 mm : cần gia công 1 phía, dạng chữ V.
a
α
b
t > 60
mm : cần gia công dạng cốc.
α
a
δ
a
Khi bề dầy của các bản thép liên kết lớn, cần phải gia công đầu các bản thép
nối. Qui cách gia công được qui định trong tiêu chuẩn thiết kế.
b
b
Khi hàn, cần phải đảm bảo sự nóng chảy trên suốt bề dầy của bản thép.
t
α
t
Đường hàn có thể thẳng góc hoặc xiên góc với trục của cấu kiện.
50 < t ≤ 60 mm : cần gia công 2 phía, dạng chữ K, X
a
3
2/24/2013
§2.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN a. Đ c đi m
1. Đường hàn đối đầu
13
b. Gia công đ u các b n thép n i
c. S làm vi c c a đ ng hàn đ i đ u
2. Đường hàn góc
3. Các loại đường hàn khác
N
N
Đường lực không bị dồn ép,
không bị uốn cong => Ứng
suất tập trung nhỏ, đảm
bảo truyền lực tốt.
Đường truyền lực song song
§2.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN a. Đ c đi m
1. Đường hàn đối đầu
14
b. Gia công đ u các b n thép n i
c. S làm vi c c a đ ng hàn đ i đ u
d. C ng đ tính toán c a đ ng hàn đ i đ u
2. Đường hàn góc
3. Các loại đường hàn khác
Phụ thuộc vào vật liệu kim loại hàn (loại que hàn) và phương pháp kiểm tra
chất lượng đường hàn.
Đường hàn đối đầu chịu nén tốt hơn chịu kéo và chịu cắt .
Cường độ tính toán (về kéo, nén, cắt) của đường hàn được xác định theo
cường độ tính toán của bản thép được liên kết f .
Khi chịu nén: f wc = f
Khi chịu kéo: f wt = 0,85 f
Đường hàn được coi như phần kéo dài của thép cơ bản.
Khi chịu cắt:
Đường hàn đối đầu bị phá hoại giống như thép cơ bản: bị kéo đứt, bị nén,
bị cắt tuỳ theo lực tác dụng.
§2.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN
1. Đường hàn đối đầu
2. Đường hàn góc
3. Các cách khác để phân loại đường hàn
f wv = f v = 0.58 f
Ví dụ: thép CCT34 có:
15
a. Đ c đi m (1/3)
f wc = f = 2100
f wt = 0,85 f = 1800
f wv = f v = 1200
§2.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN
1. Đường hàn đối đầu
2. Đường hàn góc
3. Các cách khác để phân loại đường hàn
Đường hàn góc nằm ở góc vuông
tạo bởi 2 cấu kiện cần hàn.
f wt = f
hoặc
daN/cm2
daN/cm2
daN/cm2
16
a. Đ c đi m (2/3)
a)
t
t1
f
t1
h
h
t
f
b)
h
a)
b)
f
t
t1
f
t1
h
h
t
f
Cạnh của tam giác gọi là chiều cao đường hàn hf.
h
f
Tiết diện của đường hàn thường có hình dạng là 1/4 tiết diện đường tròn (tam
giác vuông cân, hơi phồng ở giữa).
Chiều cao đường hàn không quá cao và không được quá bé :
h f min ≤ h f ≤ h f max
h f max = 1,2t min ; tmin = min(t1 ; t2 ) cho liên kết chồng.
h f max = 1,2t với t là chiều dày bản đứng cho liên kết hình chữ T.
h f ≥ h f min với hfmin được tra Bảng 2.3 phụ thuộc vào tmax và
phương pháp hàn.
4
2/24/2013
§2.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN
1. Đường hàn đối đầu
2. Đường hàn góc
3. Các cách khác để phân loại đường hàn
§2.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN
17
a. Đ c đi m (3/3)
1. Đường hàn đối đầu
2. Đường hàn góc
3. Các cách khác để phân loại đường hàn
Đường truyền
lực trong liên
kết thay đổi
phức tạp, bị
uốn cong, bị
chèn ép, không
đều nhau.
Tuỳ theo vị trí của đường hàn so với phương của lực tác dụng, chia ra:
Đường hàn góc cạnh: song song với phương của lực tác dụng.
Đường hàn góc đầu: vuông góc với phương của lực tác dụng.
ll w
b)
N
A
2
B
A-A
N
B-B
N
1
A
σ
σ
B
1
2
τ
N
18
b. S làm vi c c a đ ng hàn góc (1/3)
τ
N
l
N
lw
a)
a. Đ c đi m
Ứng suất pháp phân bố không đều theo chiều rộng của bản
thép và có giá trị thay đổi giữa 2 mặt cắt A-A và B-B:
βf
h
f
h
h
f
f
Khi chịu tải trọng động, đường
hàn lõm hoặc đường hàn thoải
có thể được sử dụng, nhằm để
giảm ứng suất tập trung trong
đường hàn.
b)
βf
a)
h
1,5h
f
Chiều dài l cũng không được ngắn quá vì không thể truyền lực được, đường
truyền lực bị gẫy khúc quá.
f
Đường hàn thoải có cạnh lớn nằm dọc theo phương lực tác dụng.
§2.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN
1. Đường hàn đối đầu
2. Đường hàn góc
3. Các cách khác để phân loại đường hàn
a. Đ c đi m
19
b. S làm vi c c a đ ng hàn góc (2/3)
Đường truyền lực
Phân bố ứng suất
§2.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN
1. Đường hàn đối đầu
2. Đường hàn góc
3. Các cách khác để phân loại đường hàn
a. Đ c đi m
20
b. S làm vi c c a đ ng hàn góc (3/3)
Đường hàn góc đầu và góc cạnh thực tế chịu cả ứng suất do cắt, uốn và kéo.
Nhưng chịu cắt là chủ yếu.
a)
b)
N
N
N
N
Ch©n ®−êng hµn
Đối với đường hàn góc đầu, đường truyền lực phân bố đều theo bề rộng của
liên kết, nhưng bị uốn cong và dồn ép ở chân đường hàn (xem mặt cắt).
2
1
βf hf
β s hf
Đường hàn
góc đầu:
Dọc theo đường hàn, ứng suất tiếp phân bố không đều: có giá
trị lớn nhất ở 2 đầu và nhỏ nhất ở giữa đường hàn.
Để giảm bớt sự phân bố không đồng đều của ứng suất tiếp dọc theo đường
hàn => Chiều dài đường hàn góc cạnh l không được dài quá.
h
f
Trong tính toán, coi đường hàn góc (cả góc cạnh và góc đầu) chỉ chịu lực cắt
qui ước và phá hoại do cắt (do trượt) theo một trong 2 tiết diện sau:
Dọc theo kim loại đường hàn (Ti t di n 1-1) ; hoặc
Dọc theo biên nóng chảy của thép cơ bản (Ti t di n 2-2).
Đường hàn góc đầu và góc cạnh chịu lực không tốt bằng đường hàn đối đầu.
Hệ số β f và β s tương ứng với 2 mặt cắt phá hoại 1-1 và 2-2 là các hệ số
xét đến chiều sâu nóng chẩy của đường hàn. => để xác định chiều cao tính
toán của đường hàn.
5
2/24/2013
§2.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN
1. Đường hàn đối đầu
2. Đường hàn góc
3. Các cách khác để phân loại đường hàn
a. Đ c đi m
21
b. Sự làm việc của đường hàn góc (3/3)
c. Cường độ tính toán của đường hàn góc
b)
2
1
22
1. Đường hàn đối đầu
2. Đường hàn góc
3. Các cách khác để phân loại đường hàn
a) Theo công d ng:
Đường hàn chịu lực.
Đường hàn cấu tạo.
βf hf
b) Theo v trí trong không gian:
Đường hàn nằm (I).
Đường hàn đứng (II).
Đường hàn ngược (III): rất khó hàn, khi thiết kế cần tránh.
Đường hàn ngang (IV).
β s hf
Đường hàn góc có thể bị phá hoại theo 2
tiết diện khác nhau, cắt qua 2 loại vật liệu
kim loại thép khác nhau (kim loại thép
đường hàn và kim loại thép cơ bản trên
biên nóng chảy).
§2.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN
h
f
Đường hàn góc cạnh và góc đầu có cường độ tính toán như nhau.
60−120°
Đ i v i Ti t di n 1-1: cường độ chịu cắt tính toán của thép đường
hàn f
phụ thuộc vào vật liệu que hàn (tra Bảng 2.4).
wf
0−6
0°
°
80
−1
120
II
Đ i v i Ti t di n 2-2: cường độ chịu cắt tính toán của thép cơ bản
ở trên biên nóng chảy lấy bằng: f ws = 0,45 f u
I
IV
III
VD: Que hàn N42 có
f wf = 1800 daN/cm2
Thép cơ bản CCT38 có f ws = 0,45 × 3800 = 1710 daN/cm2.
§2.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN
23
1. Đường hàn đối đầu
2. Đường hàn góc
3. Các cách khác để phân loại đường hàn
c) Theo đ a đi m ch t o:
Đường hàn trong nhà máy.
Đường hàn ngoài công trường .
d) Theo tính ch t liên t c c a đ ng hàn:
Đường hàn liên tục:
Đường hàn không liên tục.
Trong nhà máy
§2.3 TÍNH TOÁN CÁC LIÊN KẾT HÀN
1. Liên
2. Liên
3. Liên
4. Liên
5. Liên
kết đối đầu
kết ghép chồng
kết có bản ghép
kết hỗn hợp
kết dùng đường hàn góc chịu M, V
24
Ngoài công trường
Gia công đầu bản thép
a
a
a
a
a ≤ 15tmin đối với cấu kiện chịu nén.
a
a
a
a
a ≤ 30t min đối với cấu kiện chịu kéo.
6
2/24/2013
N
σ
N
cần trừ đi mỗi đầu đường hàn 1
khoảng là t, do kể đến chất lượng
không tốt ở 2 đầu.
b)
σ wc =
N
N
=
≤ f wc ⋅ γ c
Aw t ⋅ l w
N
1. Liên
2. Liên
3. Liên
4. Liên
5. Liên
là cường độ chịu kéo tính toán của đường hàn đối đầu
f wc
là cường độ chịu nén tính toán của đường hàn đối đầu
kết đối đầu
kết ghép chồng
kết có bản ghép
kết hỗn hợp
kết dùng đường hàn góc chịu M, V
a. LK đ i đ u th ng góc ch u N
b. LK đ i đ u xiên góc ch u N (2/2)
lw
t
N
σ
b)
càng nhỏ thì :
N ⋅ sin α
N ⋅ cos α
càng giảm;
t
Chịu lực kéo N.Sin α:
σ wt =
N ⋅ sin α
≤ f wt ⋅ γ c
t ⋅ lw
Chịu lực cắt N.Cos α:
τw =
N ⋅ cos α
≤ f wv ⋅ γ c
t ⋅ lw
gây ứng suất tiếp trên tiết diện đường hàn;
Hai thành phần lực này được kiểm tra riêng rẽ.
N
càng tăng.
Các biểu thức kiểm tra bền:
gây ứng suất pháp trên tiết diện đường hàn
28
α
α
N
f wt = 0,85 f
f wt
Lực dọc trục tác dụng vào đường hàn được phân thành 2 thành phần:
N ⋅ sin α
N ⋅ cos α
t
N
N
=
≤ f wt ⋅ γ c
Aw t ⋅ l w
§2.3 TÍNH TOÁN CÁC LIÊN KẾT HÀN
α
Sử dụng đường hàn xiên góc:
b
lw =
− 2t
sin α
27
Chịu lực nén N:
σ wt =
t
a. LK đ i đ u th ng góc ch u N
b. LK đ i đ u xiên góc ch u N (1/2)
Để tăng khả năng chịu lực của
đường hàn, cần tăng chiều dài
đường hàn lw (vì chiều cao
đường hàn hf = t không đổi).
σ
t
Tiết diện tính toán của
đường hàn có dạng hình
chữ nhật, kích thước lw x t
l w = l − 2t
kết đối đầu
kết ghép chồng
kết có bản ghép
kết hỗn hợp
kết dùng đường hàn góc chịu M, V
N
26
t
t
t
Chiều dài tính toán (hiệu quả):
1. Liên
2. Liên
3. Liên
4. Liên
5. Liên
a)
Các biểu thức kiểm tra bền:
Chịu lực kéo N:
§2.3 TÍNH TOÁN CÁC LIÊN KẾT HÀN
a. LK đ i đ u th ng góc ch u N (2/2)
Dưới tác dụng của lực dọc
trục N, ứng suất pháp được
coi phân bố đều trên tiết diện
đường hàn.
Chiều dài thực tế cần hàn:
l =b
kết đối đầu
kết ghép chồng
kết có bản ghép
kết hỗn hợp
kết dùng đường hàn góc chịu M, V
lw
hf = t
1. Liên
2. Liên
3. Liên
4. Liên
5. Liên
t
Chiều cao:
§2.3 TÍNH TOÁN CÁC LIÊN KẾT HÀN
lw
a)
Tiết diện đường hàn đã biết:
25
t
a. LK đ i đ u th ng góc ch u N (1/2)
N
σ
t
kết đối đầu
kết ghép chồng
kết có bản ghép
kết hỗn hợp
kết dùng đường hàn góc chịu M, V
t
1. Liên
2. Liên
3. Liên
4. Liên
5. Liên
lw
§2.3 TÍNH TOÁN CÁC LIÊN KẾT HÀN
Cả 2 điều kiện
bền về ứng suất
pháp và ứng suất
tiếp phải đồng
thời thoả mãn.
fwv là cường độ tính toán chịu trượt của đường hàn đối đầu. f wv = f v = 0,58 f
Nên sử dụng:
tgα = 2 : 1
7
2/24/2013
σw
V
M
V
M
σ wt =
≤ f wt ⋅ γ c
Ww
M 6M
=
với σ wt =
Ww t ⋅ lw2
τw
τ
V
τw =
t ⋅ lw
1−1
a. LK ghép ch ng 2 b n thép ch u N (2/3)
31
t2
kết đối đầu
kết ghép chồng
kết có bản ghép
kết hỗn hợp
kết dùng đường hàn góc chịu M, V
t1
1. Liên
2. Liên
3. Liên
4. Liên
5. Liên
N
N
N
≤ (β ⋅ f w )min ⋅ γ c
h f ⋅ ∑l w
∑l
w
(β ⋅ f w )min
= Min {β f × f wf ; β s × f ws }
= ∑ (l − 2 × 0,5cm ) là tổng chiều dài tính toán của các đường hàn góc
β f ; βs
là các hệ số chiều sâu nóng chảy của đường hàn ứng với Tiết
diện 1-1 và 2-2.
Trường hợp hàn tay:
β f = 0,7
và
t2
N
b)
N
N
= 1−1 =
≤ f wf ⋅ γ c
β
⋅
h
Aw
f
f ⋅ ∑lw
τ 2− 2
1. Liên
2. Liên
3. Liên
4. Liên
5. Liên
kết đối đầu
kết ghép chồng
kết có bản ghép
kết hỗn hợp
kết dùng đường hàn góc chịu M, V
βf hf
h
f
N
N
= 2− 2 =
≤ f ws ⋅ γ c
β s ⋅ h f ⋅ ∑ lw
Aw
§2.3 TÍNH TOÁN CÁC LIÊN KẾT HÀN
2
1
∑l
w
= ∑ (l − 2 × 0,5cm )
a. LK ghép ch ng 2 b n thép ch u N (3/3)
32
Biểu thức xác định chiều dài cần thiết (tính toán) của các đường hàn:
Các đường hàn trong liên kết đều phải
thoả mãn đồng thời cả 2 điều kiện bền
ứng với Tiết diện 1-1 và 2-2 :
với:
30
N
Tiết diện 2-2: (theo vật liệu của thép cơ
bản trên biên nóng chảy):
Dưới tác dụng lực cắt V, coi ứng suất tiếp phân bố đều trên tiết diện đường hàn
§2.3 TÍNH TOÁN CÁC LIÊN KẾT HÀN
a. LK ghép ch ng 2 b n thép ch u N (1/3)
Tiết diện 1-1: (theo vật liệu của đường hàn)
σ td = σ wt2 + 3τ w2 ≤ 1,15 f wt ⋅ γ c
Dưới tác dụng của mô men
M, coi ứng suất pháp phân
bố trên tiết diện đường hàn
có dạng hình tam giác .
kết đối đầu
kết ghép chồng
kết có bản ghép
kết hỗn hợp
kết dùng đường hàn góc chịu M, V
Các biểu thức kiểm tra bền:
M
t
t
M
1. Liên
2. Liên
3. Liên
4. Liên
5. Liên
βs = 1
∑l
w
≥
N
h f ⋅ ( β ⋅ f w ) min ⋅ γ c
h f là chiều cao đường hàn, được
chọn trước theo điều kiện cấu tao:
t2
lw
M
§2.3 TÍNH TOÁN CÁC LIÊN KẾT HÀN
Dưới tác dụng của lực dọc trục N, đường
hàn góc được tính toán theo ứng suất
tiếp trung bình dọc theo đường hàn và
trên toàn tiết diện đường hàn.
σw
t
b)
t
a)
29
t1
a. LK đ i đ u th ng góc ch u N
b. LK đ i đ u xiên góc ch u N
c. LK đ i đ u ch u M, V
β s hf
kết đối đầu
kết ghép chồng
kết có bản ghép
kết hỗn hợp
kết dùng đường hàn góc chịu M, V
lw
1. Liên
2. Liên
3. Liên
4. Liên
5. Liên
t1
§2.3 TÍNH TOÁN CÁC LIÊN KẾT HÀN
N
N
h f min ≤ h f ≤ 1,2t min
Chiều dài của từng đường hàn cần đảm bảo không được ngắn quá và
không được dài quá (để đảm bảo chịu lực và đảm bảo giả thiết ứng suất
phân bố đều trên tiết diện đường hàn):
lw ≥ 4h f
l w ≤ 85β f ⋅ h f
l w ≥ 40mm
l = l w + 2 × 0,5cm
8
2/24/2013
a. LK ghép ch ng 2 b n thép ch u N
33
b. LK ghép ch ng b n thép – thép góc (1/3)
§2.3 TÍNH TOÁN CÁC LIÊN KẾT HÀN
1. Liên
2. Liên
3. Liên
4. Liên
5. Liên
N
N2
α
Trong thực hành tính toán,
để đơn giản k được tra bảng
phụ thuộc vào loại thép góc
và cách bố trí chúng trong
liên kết.
Lực tác dụng vào đường hàn sống N1.
Lực tác dụng vào đường hàn mép N2.
N1 > N 2
a. LK ghép ch ng 2 b n thép ch u N
35
b. LK ghép ch ng b n thép – thép góc (3/3)
N1
N
e2
Chiều cao đường hàn hf1
và hf2 được chọn trước.
l w1
e1
kết đối đầu
kết ghép chồng
kết có bản ghép
kết hỗn hợp
kết dùng đường hàn góc chịu M, V
e1
α
lw2
N 2 = (1 − k ) ⋅ N
e2
với: k =
e1 + e2
α
N2
lw2
§2.3 TÍNH TOÁN CÁC LIÊN KẾT HÀN
1. Liên
2. Liên
3. Liên
4. Liên
5. Liên
kết đối đầu
kết ghép chồng
kết có bản ghép
kết hỗn hợp
kết dùng đường hàn góc chịu M, V
N1
N
N1 = k ⋅ N
Chiều cao đường hàn sống và mép có thể chọn khác nhau: hfsống > hfmép
34
l w1
Trong tính toán xem lực tác
dụng vào các đường hàn tỉ lệ
nghịch với khoảng cách từ trọng
tâm đặt lực đến các đường hàn:
N1
e1
Trục của cấu kiện gần với
đường hàn sống: Khoảng
cách từ trục của thép góc đến
đường hàn sống là e1, đến
đường hàn mép là e2 : e1 < e2
1. Liên
2. Liên
3. Liên
4. Liên
5. Liên
a. LK ghép ch ng 2 b n thép ch u N
b. LK ghép ch ng b n thép – thép góc (2/3)
l w1
Liên kết gồm 2 đường hàn:
đường hàn sống và đường
hàn mép.
§2.3 TÍNH TOÁN CÁC LIÊN KẾT HÀN
kết đối đầu
kết ghép chồng
kết có bản ghép
kết hỗn hợp
kết dùng đường hàn góc chịu M, V
e2
kết đối đầu
kết ghép chồng
kết có bản ghép
kết hỗn hợp
kết dùng đường hàn góc chịu M, V
Loại thép góc
N2
lw2
k
1-k
Đều cạnh
0,70
0,30
Không đều cạnh,
hàn theo cạnh
ngắn
0,75
0,25
Không đều cạnh,
hàn theo cạnh dài
0,60
0,40
a. Đ c đi m
Cách liên kết
36
Liên kết có bản ghép là liên kết sử
dụng bản ghép để truyền lực từ
cấu kiện này sang cấu kiện kia.
Bản ghép được liên kết với thép
cơ bản bằng đường hàn góc cạnh
hay góc đầu, hoặc kết hợp cả 2
loại (liên kết hỗn hợp).
C¾t v¸t
b
1. Liên
2. Liên
3. Liên
4. Liên
5. Liên
e2
§2.3 TÍNH TOÁN CÁC LIÊN KẾT HÀN
Chiều dài cần thiết của các đường hàn sống:
w1
≥
N1
h f 1 ⋅ ( β ⋅ f w ) min ⋅ γ c
Chiều dài cần thiết của các đường hàn mép:
∑l
w2
N2
≥
h f 2 ⋅ ( β ⋅ f w ) min ⋅ γ c
ƯĐ: Không phải gia công mép các
cấu kiện được nối. Có thể liên kết
các thép bản, các thép hình với
nhau.
C¾t v¸t
b
∑l
NĐ: Tốn thép làm bản ghép, liên kết nặng nề.
Chiều dài các đường hàn càng ngắn thì đường truyền lực trong liên kết càng
bị uốn cong, bị chèn ép nhiều, có sự tập trung ứng suất lớn.
9
2/24/2013
t1
bg
a. Đ c đi m
b. C u t o
c. Tính toán liên k t ch u l c tr c N
≥A
Abg : là tổng diện tích tiết diện các bản ghép;
A : là diện tích tiết diện của cấu kiện thép cơ bản.
38
Tại vị trí khe nối, bản
ghép làm việc thay thế
cho các bản thép được
liên kết.
t
20−30
d)
2) Kiểm tra điều kiện bền của các đường
hàn góc theo 2 tiết diện 1-1 và 2-2:
N
≤ ( β ⋅ f w ) min ⋅ γ c
h f ⋅ ∑ lw
50
>5 t1
50mm
3) Tổng chiều dài cần thiết của các đường hàn ở 1 bên khe nối của bản ghép :
Khe hở giữa 2 bản thép.
∑l
Khoảng cách yêu cầu giữa 2 đường hàn để giảm biến hình hàn
§2.3 TÍNH TOÁN CÁC LIÊN KẾT HÀN
w
≥
N
h f ⋅ ( β ⋅ f w ) min ⋅ γ c
39
kết đối đầu
kết ghép chồng
kết có bản ghép
kết hỗn hợp
kết dùng đường hàn góc chịu M, V
(Tự đọc tài liệu)
e
150 V
40
B. LIÊN KẾT BULÔNG
τ
500
τ
M
lw
1. Liên
2. Liên
3. Liên
4. Liên
5. Liên
kết đối đầu
kết ghép chồng
kết có bản ghép
kết hỗn hợp
kết dùng đường hàn góc chịu M, V
∑A
10-20
b)
1. Liên
2. Liên
3. Liên
4. Liên
5. Liên
1) Kiểm tra độ bền của các bản ghép:
c)
a)
§2.3 TÍNH TOÁN CÁC LIÊN KẾT HÀN
t1
37
t1
a. Đ c đi m
b. C u t o
20−30
kết đối đầu
kết ghép chồng
kết có bản ghép
kết hỗn hợp
kết dùng đường hàn góc chịu M, V
t
1. Liên
2. Liên
3. Liên
4. Liên
5. Liên
t1
§2.3 TÍNH TOÁN CÁC LIÊN KẾT HÀN
§2.5 CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KẾT CẤU THÉP
§2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULÔNG
200
VÀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG
Lực cắt = V
§2.7 CẤU TẠO CỦA LIÊN KẾT BULÔNG
Mômen = M + Vxe
§2.8 TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG
10
2/24/2013
§2.5 CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT
1. Cấu tạo chung của bulông
2. Phân loại bulông
a. Thân bulông
h=0,6d
30°
h=0,6d
D=1,7d
do
2d
d
30°
h=0,6d
lo
S
h=0,6d
l
42
b. Mũ bulông
D=1,7d
41
do
Bulông gồm có 3 phần:
+Thân bulông
+ Mũ bulông
+ Êcu.
a. Thân bulông
2d
1. Cấu tạo chung của bulông
2. Phân loại bulông
d
§2.5 CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT
lo
S
l
Thân bulông: có tiết diện hình tròn, chiều dài l và gồm 2 phần:
Ph n không ti n ren: có chiều dài nhỏ hơn bề dầy của tập bản thép được
liên kết (xuyên qua) khoảng 2÷3 mm . Đường kính thân bulông là d.
Thường hay sử dụng hình lục giác; có các góc được mài vát.
Ph n có ti n ren: có chiều dài là l0 ≈ 2,5d
đường kính sau khi đã tiện ren: d 0 = 0,85d
Bề dầy của mũ h = 0,6 d;
Đường kính hình tròn ngoại tiếp mũ D = 1,7 d ;
Khoảng cách S là số chẵn: S = 12, 14, 16, 18,…..
Tuỳ theo yêu cầu sử dụng: l = 35 ÷ 300 mm ; d = 12 ÷ 48 mm; thường sử
dụng d = 20 ÷ 30 mm.
§2.5 CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT
1. Cấu tạo chung của bulông
2. Phân loại bulông
a. Thân bulông
b. Mũ bulông
c. Êcu
43
D=1,7d
do
2d
d
h=0,6d
lo
1. Cấu tạo chung của bulông
2. Phân loại bulông
a. Bulông thô, bulông th ng
44
Vật liệu: từ thép cacbon thường.
h=0,6d
30°
§2.5 CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT
Chế tạo: bằng cách rèn, dập. => độ chính xác thấp, đường kính thân
bulông không được tròn, cần có khe hở giữa lỗ và thân bulông lớn.
Đường kính lỗ: d1 = d + 2 ÷ 3 mm.
S
l
Hình dạng giống mũ bulông, nhưng được khoan lỗ và tiện ren giống như
ren của phần thân (bước ren giống nhau). Bề dầy của mũ : h ≥ 0,6d
Lỗ bulông: bằng cách đột hoặc khoan từng bản riêng lẻ. => thành lỗ xù
xì, sai số lớn, các lỗ không trùng khít, phần thép xung quanh lỗ khoảng 2
÷ 3 mm bị giòn và biến cứng nguội. => Lỗ loại C.
Đệm (long đen) có hình tròn để phân phối áp lực của êcu lên mặt thép cơ
bản.
Chất lượng thân và lỗ bulông kém. Biến dạng ban đầu của liên kết lớn,
khả năng chịu lực không cao.
Các kích thước l0, d0, D và h đều qui định theo đường kính d; nếu d
càng lớn thì yêu cầu các kích thước đó cũng càng lớn.
=> Sử dụng để liên kết tạm, định vị ở công trường, sử dụng khi làm việc
chịu kéo.
11
2/24/2013
§2.5 CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT
1. Cấu tạo chung của bulông
2. Phân loại bulông
a. Bulông thô, bulông th ng
b. Bulông tinh
45
Vật liệu: từ thép cacbon thấp hoặc thép hợp kim thấp.
§2.5 CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT
1. Cấu tạo chung của bulông
2. Phân loại bulông
a. Bulông thô, bulông th ng
b. Bulông tinh
c. Bulông c ng đ cao
46
Vật liệu: từ thép hợp kim có cường độ cao hoặc rất cao: 40Cr, 38CrSi, …
Chế tạo: giống bulông thường, có độ chính xác thấp.
Chế tạo: bằng cách tiện, đúc. => độ chính xác cao.
Sau khi chế tạo chúng được gia công nhiệt nên có cường độ rất cao. Có
thể tạo lực kéo rất lớn trong thân bulông để ép các bản thép lại, tạo lực
ma sát => Khả năng chịu lực rất cao.
Đường kính lỗ: d1 = d + 0,1 ÷ 0,3 mm.
L p đ b n c a bulông:
Lỗ bulông: bằng cách khoan từng bản riêng rẽ hoặc khoan cả chồng bản
theo thiết kế. Khi bản mỏng, có thể đột trước với đường kính lỗ nhỏ hơn
thiết kế khoảng 2 ÷ 3 mm rồi mới khoan cả chồng bản. => thành lỗ nhẵn,
độ chính xác cao, chất lượng cao, nhưng năng suất thấp. => Lỗ loại B.
Tuỳ theo vật liệu làm bulông, chia ra các lớp độ bền sau:
4.6
4.8
5.6
5.8
6.6
8.8
Chữ số đầu x 10 = cường độ kéo đứt tức thời
Khe hở giữa thân và lỗ bulông nhỏ => liên kết chặt, biến dạng ban đầu
của liên kết nhỏ, khả năng chịu lực cao.
10.9
Từ lớp độ bền xác định được cường độ của vật liệu bulông.
fu
(daN/mm2).
Tích của 2 chữ số = cường độ chảy của vật liệu thép
f y (daN/mm2).
Ví dụ: fu = 4 x 10 = 40 daN/mm2 = 4000 daN/cm2.
=> Sử dụng cho các liên kết chịu lực lớn.
fy = 4 x 6 = 24 daN/mm2 = 2400 daN/cm2
§2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG VÀ
KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG
1. Sự làm việc của bulông thô, thường, và tinh
2. Sự làm việc chịu trượt của bulông cường độ cao
3. Sự làm việc chịu kéo của bulông trong liên kết
a. Các giai đo n ch u l c (1/2)
b)
a)
47
N/2
N
N/2
Do vặn ốc/êcu => thân bulông chịu kéo, các bản thép bị xiết chặt lại, tạo
thành lực ma sát giữa mặt tiếp xúc của các bản thép Nms.
Dưới tác dụng của lực kéo dọc trục N, các bản thép có xu hướng trượt
tương đối với nhau (Hình a).
Giai đo n 1 - khi N còn nh (N < Nms) : các bản thép chưa trượt tương đối
với nhau. Lực truyền giữa các bản thép thông qua ma sát. Bulông chưa chịu
lực ngoại trừ lực kéo ban đầu do vặn êcu.
Giai đo n 2 - khi N tơng đ i l n (N ≥ Nms): các bản thép trượt tương đối
với nhau, thân bulông tỳ sát về một phía của thành lỗ. Ngoại lực tác dụng N
do thân bulông và ma sát chịu (Hình b).
§2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG VÀ
KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG
1. Sự làm việc của bulông thô, thường, và tinh
2. Sự làm việc chịu trượt của bulông cường độ cao
3. Sự làm việc chịu kéo của bulông trong liên kết
48
a. Các giai đo n ch u l c (2/2)
Giai đo n 3 - khi N khá l n (N >> Nms): lực ma sát giảm dần và bằng
không. Lực tác dụng N là hoàn toàn do thân bulông chịu. Đồng thời bản thép
chịu ép mặt do thân bulông tỳ lên thành lỗ.
Giai đo n 4 - khi liên k t b phá ho i: Có 2 khả năng phá hoại có thể xảy ra:
b)
- Thân bulông bị cắt đứt:
- Thép cơ bản bị phá hoại do đứt
các đầu bản thép hay đứt các bản
thép ở giữa 2 lỗ bulông (thân
bulông không bị phá hoại).
N/2
N
N/2
=> Trong thực tế thiết kế, chỉ cần quan tâm đến giai đoạn làm việc cuối cùng
của liên kết, giai đoạn liên kết bị phá hoại => để tính khả năng chịu lực của
liên kết.
12
2/24/2013
§2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG VÀ
a. Các giai đo n ch u l c
KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG
1. Sự làm việc của bulông thô, thường, và tinh
2. Sự làm việc chịu trượt của bulông cường độ cao
3. Sự làm việc chịu kéo của bulông trong liên kết
49
b. Kh năng ch u c t c a 1 bulông
[N ] vb = A ⋅ f vb ⋅ γ b ⋅ nv
fvb
γb
A=
nv
là cường độ chịu cắt tính toán của vật liệu bulông. Tra bảng 1.10 Phụ
lục I phụ thuộc vào cấp độ bền của bulông (vật liệu bulông);
là hệ số điều làm việc của liên kết bulông, được tra Bảng 2.8 theo đặc
điểm của liên kết bulông, loại bulông, và giới hạn chảy của thép cơ
bản; có giá trị từ 1 đến 0,75.
π ⋅d
4
2
với d là đường kính của thân bulông. (thân bulông bị cắt đứt tại
tiết diện trùng với mặt tiếp xúc giữa các bản thép)
nv = 1, 2 hoặc 3,... => khả năng chịu lực của bulông thay đổi tuỳ theo liên kết.
KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG
1. Sự làm việc của bulông thô, thường, và tinh
2. Sự làm việc chịu trượt của bulông cường độ cao
3. Sự làm việc chịu kéo của bulông trong liên kết
a. Các giai đo n ch u l c
51
b. Kh năng ch u c t c a 1 bulông
c. Kh năng ch u ép m t c a 1 bulông (2/3)
Khả năng chịu ép mặt của 1
bulông chính là khả năng chống
ép mặt (chống trượt) của các bản
thép được liên kết.
KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG
1. Sự làm việc của bulông thô, thường, và tinh
2. Sự làm việc chịu trượt của bulông cường độ cao
3. Sự làm việc chịu kéo của bulông trong liên kết
Bản thép bị xé đứt khi bulông có
đường kính lớn, cường độ fvb lớn,
và bề dầy bản thép liên kết mỏng.
Chú ý: thân bulông không bị phá
hoại.
§2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG VÀ
KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG
1. Sự làm việc của bulông thô, thường, và tinh
2. Sự làm việc chịu trượt của bulông cường độ cao
3. Sự làm việc chịu kéo của bulông trong liên kết
em
1
x
2
σ
y
a
y
3
2d
a. Các giai đo n ch u l c
52
b. Kh năng ch u c t c a 1 bulông
c. Kh năng ch u ép m t c a 1 bulông (3/3)
[N ]cb = d ⋅ (∑ t )min ⋅ f cb ⋅ γ b
x
fv là cường độ chịu cắt tính toán của thép
cơ bản: f v = f / 2 (theo thuyết bền 3)
x
σ
=> Coi một phần của bản thép cơ bản bị trượt theo chiều dài l.
σ
[N ] cb = d ⋅ t min ⋅ f cb ⋅ γ b
σ
2
Ứng suất ép mặt lên thành lỗ phân bố không đều => có sự tập trung ứng
suất, trạng thái ứng suất phức tạp ở các đầu bản thép (tồn tại σ x và σ y )
σ
em
[N ] cb = S ⋅ γ b = 2 ⋅ (2d ) ⋅ t min ⋅ f v ⋅ γ b
3
Các đầu bản thép có thể bị phá
hoại, bị xé đứt ở khoảng cách
giữa các lỗ hoặc ở đầu các bản
thép.
3
1
x
l
Công th c t ng quát :
l
2
a. Các giai đo n ch u l c
50
b. Kh năng ch u c t c a 1 bulông
c. Kh năng ch u ép m t c a 1 bulông (1/3)
Sử dụng khoảng cách min là 2d
là số mặt cắt tính toán trên thân bulông.
§2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG VÀ
§2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG VÀ
là đường kính thân bulông.
d
2
σ
y
a
y
3
2d
Sử dụng khoảng
cách min là 2d
(∑ t )
min
f cb
là tổng chiều dầy nhỏ nhất của các bản thép cùng
trượt về một phía.
là cường độ tính toán ép mặt qui ước của bulông.
phụ thuộc vào : - vật liệu thép cơ bản
- phương pháp tạo lỗ bulông;
- cấu tạo (sử dụng khoảng cách min).
Đặt f cb = 2 f là cường độ tính toán ép
mặt qui ước của bulông.
13
2/24/2013
§2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG VÀ
KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG
1. Sự làm việc của bulông thô, thường, và tinh
2. Sự làm việc chịu trượt của bulông cường độ cao
3. Sự làm việc chịu kéo của bulông trong liên kết
Bulông được làm bằng
vật liệu cường độ cao
hoặc rất cao => tạo lực
xiết lớn, lực kéo trong
thân bulông lớn.
§2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG VÀ
53
a. S làm vi c ch u tr t c a bulông CĐC
KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG
1. Sự làm việc của bulông thô, thường, và tinh
2. Sự làm việc chịu trượt của bulông cường độ cao
3. Sự làm việc chịu kéo của bulông trong liên kết
54
a. S làm vi c ch u tr t c a bulông CĐC
b. Kh năng ch u tr t c a 1 bulông CĐC
Khả năng chịu trượt của bulông CĐC = lực ma sát tối đa được tạo ra trong LK.
L c kéo t i đa trong 1 bulông CĐC:
Abn
N
Tạo ra lực ma sát rất lớn
trên mặt tiếp xúc giữa
các bản thép: Nms >> N
ngoại lực tác dụng
(vuông góc với trục của
thân bulông).
N
fhb
là cường độ chịu kéo tính toán của vật liệu bulông, lấy fhb = 0,7fub
với fub là cường độ kéo đứt tức thời của bulông, bảng Phụ lục 1.12
µ
⋅ γ b1 ⋅ n f = f hb ⋅ Abn
γ b2
[N ] b = P ⋅
Các bản thép không bị trượt
(không dịch chuyển) lên nhau.
µ
P=A ⋅ f
bn
hb
là diện tích thực của tiết diện thân bulông (phần có ren);
µ
⋅ γ b1 ⋅ n f
⋅
γ b2
: hệ số ma sát, được tra Bảng 2.10, phụ thuộc vào phương pháp tạo
nhám bề mặt tiếp xúc giữa các cấu kiện liên kết, khoảng 0,25 ~ 0,58.
Không có sự ép mặt của thân bulông lên thành lỗ, thân bulông chỉ chịu lực
kéo do xiết êcu.
γ b2
Ngoại lực tác dụng N truyền trong liên kết hoàn toàn thông qua ma sát.
γ b1 : hệ số điều kiện làm việc của LK, phụ thuộc vào số lượng bulông: 0,8~1
: hệ số độ tin cậy của liên kết, được tra Bảng 2.10, phụ thuộc vào phương
pháp làm sạch bề mặt, khe hở giữa thân và lỗ bulông.
nf : số mặt phẳng ma sát tính toán.
§2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG VÀ
55
KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG
1. Sự làm việc của bulông thô, thường, và tinh
2. Sự làm việc chịu trượt của bulông cường độ cao
3. Sự làm việc chịu kéo của bulông trong liên kết
a. S làm vi c
N
§2.7 CẤU TẠO CỦA LIÊN KẾT BULÔNG
1. Các hình thức cấu tạo của liên kết bulông
2. Bố trí bulông
56
a. Liên k t ghép ch ng
Liên kết ghép chồng giữa 2 bản thép:
Ngoại lực tác dụng theo phương song song
với trục của bulông.
Các cấu kiện có xu hướng tách rời xa nhau.
Liên kết bị phá hoại khi bulông bị kéo đứt tại
phần tiện ren. (không xét đến sự làm việc
của các cấu kiện liên kết).
=> Lực tác dụng lên thân bulông chính bằng
ngoại lực N.
b. Kh năng ch u kéo c a 1 bulông
a)
b)
Liên kết ghép chồng giữa thép
góc với bản thép:
N/2
N/2
Đường truyền lực đi qua liên kết bị uốn cong, có độ lệch tâm
2
[N ] tb = Abn ⋅ f tb = π ⋅ d 0
4
⋅ f tb
Abn
là diện tích tiết diện thực của tiết diện thân bulông.
Ftb
là cường độ chịu kéo tính toán của vật liệu bulông.
chịu mô men uốn phụ.
Số lượng bulông thực tế bố trí cần tăng thêm 10% so với tính toán.
Khi sử dụng bulông cường độ cao thì ftb được lấy bằng fhb.
14
2/24/2013
57
a. Liên k t ghép ch ng
b. Liên k t có b n ghép
§2.7 CẤU TẠO CỦA LIÊN KẾT BULÔNG
1. Các hình thức cấu tạo của liên kết bulông
2. Bố trí bulông
Dãy: Song song v i phơng ch u l c
Hàng: Vuông góc v i phơng ch u l c
Hình
thứcc¸ch
bố trí
song song
1) Kho¶ng
min
1,5d
Cần tăng số lượng bulông lên 10%
Liên kết giữa 2 thép hình:
b)
d)
c)
Không cần tăng
số lượng bu lông
lên 10% vì độ
cứng của các
cấu kiện là lớn.
2,5d
N
2d 2,5d 2,5d 2,5d
2d
2,5d
2,5d
Nên bố trí bulông có khoảng cách nhỏ nhất (khoảng cách min) để tiết kiệm vật
liệu, liên kết gọn nhẹ, nhưng vẫn đảm bảo đủ chịu lực.
59
Cấu kiện chịu kéo
N
Nếu bố trí các bulông có khoảng cách xa quá, tốn vật liệu, liên kết không chặt,
dễ bị gỉ, phần bản thép giữa 2 bulông không đảm bảo ổn định khi chịu nén.
§2.7 CẤU TẠO CỦA LIÊN KẾT BULÔNG
1. Các hình thức cấu tạo của liên kết bulông
2. Bố trí bulông
N
d là đường kính của lỗ bulông
Nếu bố trí các bulông có khoảng cách gần quá, bản thép dễ bị xé đứt (phá
hoại do ép mặt).
ThÐp gãc ghÐp
B¶n ghÐp
b)
2,5d 2,5d 2,5d
N
Hình thức bố trí sole
5d
2,
a)
a)
58
a. Kho ng cách min
Liên kết 2 bản thép có sử dụng 1 hay 2 bản ghép:
2,5d
1. Các hình thức cấu tạo của liên kết bulông
2. Bố trí bulông
1,5d
§2.7 CẤU TẠO CỦA LIÊN KẾT BULÔNG
Cấu kiện chịu nén
b. Kho ng cách max
§2.8 TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG
1. Liên kết ghép chồng chịu lực dọc trục N
2. Liên kết có bản ghép chịu lực dọc trục N
3. Liên kết có bản ghép chịu mômen M
4. Liên kết có bản ghép chịu M và V
a. Ch n đ ng kính bulông
60
N
N
- Sử dụng 1 loại đường kính bulông
trong 1 liên kết cấu kiện.
a
n
- Hạn chế tối đa số loại đường kính
bulông dùng trong 1 công trình.
Đường kính bulông thường dùng d = 20 ~ 24 mm.
a
c. Đ i v i thép hình
b<100
e)
a1 a2
a
a1 a2
b>100
n
b>100
Đối với các công trình nặng d = 24 ~ 30 mm.
Vị trí các dãy bulông đựơc qui định sẵn theo kích thước của từng loại thép hình
(a, a1, a2, n cho sẵn trong bảng thép hình)
Đối với thép góc, khi b<100 bố trí 1 hàng bulông. b>=100 : bố trí 2 hàng bulông.
b. Xác đ nh kh năng ch u l c c a 1 bulông trong liên k t
[N ]min,b = min{[N ]vb ; [N ]cb }
- Khả năng chịu cắt của 1 bulông:
[N ]vb = A ⋅ fvb ⋅ γ b ⋅ nv
- Khả năng chịu ép mặt của 1 bulông:
[N ]cb = d ⋅ (∑ t )min ⋅ f cb ⋅ γ b
15
2/24/2013
§2.8 TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG
1. Liên kết ghép chồng chịu lực dọc trục N
2. Liên kết có bản ghép chịu lực dọc trục N
3. Liên kết có bản ghép chịu mômen M
4. Liên kết có bản ghép chịu M và V
a. Ch n đ ng kính bulông
61
b. Xác đ nh kh năng ch u l c c a 1 bulông
c. Tính s l ng bulông c n thi t
N
Coi các bulông trong liên kết đều chịu
lực như nhau.
a. Ch n đ ng kính bulông
62
b. Xác đ nh kh năng ch u l c c a 1 bulông
c. Tính s l ng bulông c n thi t
§2.8 TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG
1. Liên kết ghép chồng chịu lực dọc trục N
2. Liên kết có bản ghép chịu lực dọc trục N
3. Liên kết có bản ghép chịu mômen M
4. Liên kết có bản ghép chịu M và V
d. B trí bulông trong liên k t và ki m
tra thép cơ b n do b khoét l bulông
N
N
N
m
Bố trí bulông theo hình thức song song
hoặc sole, sử dụng khoảng cách min.
Bố trí bulông phụ thuộc vào:
S l ng bulông c n thi t :
n≥
[N ]min,b = min{[N ]vb ; [N ]cb }
γc
- Bề rộng b của bản thép để đủ chứa các hàng bulông;
N
[ N ]min b ⋅ γ c
- Mức độ giảm yếu của tiết diện bản thép do khoét lỗ bulông;
Chọn n là số nguyên.
- Bố trí càng nhiều hàng thì chiều dài đoạn nối chồng càng ngắn bớt;
tuy nhiên, bản thép liên kết càng bị giảm yếu nhiều.
: Là khả năng chịu lực của 1 bulông
Kiểm tra thép cơ bản do bị khoét lỗ bulông:
: Là hệ số điều kiện làm việc của KC
σ=
Đối với kết ghép chồng các bản thép, số lượng bulông n cần thiết cần phải
tăng thêm 10%.
§2.8 TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG
1. Liên kết ghép chồng chịu lực dọc trục N
2. Liên kết có bản ghép chịu lực dọc trục N
3. Liên kết có bản ghép chịu mômen M
4. Liên kết có bản ghép chịu M và V
63
B¶n ghÐp
a. Ch n đ ng kính bulông
và kích th c các b n ghép
An = t ⋅ (b − m ⋅ d1 )
m
d1
là số lượng hàng bulông;
là đường kính lỗ bulông.
a. Ch n đ ng kính bulông
64
và kích th c các b n ghép
b. Xác đ nh kh năng ch u l c c a 1 bulông
§2.8 TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG
1. Liên kết ghép chồng chịu lực dọc trục N
2. Liên kết có bản ghép chịu lực dọc trục N
3. Liên kết có bản ghép chịu mômen M
4. Liên kết có bản ghép chịu M và V
B¶n ghÐp
c. Tính s l ng bulông c n thi t
Kích thước của bản ghép phải đảm bảo:
∑A
N
≤ f ⋅γ c
An
N
∑ Abg ≥ A
: tổng diện tích tiết diện ngang của các
bản ghép.
A
: diện tích tiết diện của bản thép liên kết.
N
Coi các bulông trong liên kết đều chịu
lực như nhau.
S l ng bulông c n thi t :
bg
b. Xác đ nh kh năng ch u l c c a 1 bulông
[N ]min,b = min{[N ]vb ; [N ]cb }
- Khả năng chịu cắt của 1 bulông:
[N ]vb = A ⋅ fvb ⋅ γ b ⋅ nv
- Khả năng chịu ép mặt của 1 bulông:
[N ]cb = d ⋅ (∑ t )min ⋅ f cb ⋅ γ b
n≥
N
N
N
[ N ]min b ⋅ γ c
Chọn n là số nguyên.
[N ] min,b = min{[N ] vb ; [N ] cb }
: Là khả năng chịu lực của 1 bulông:
Số lượng bulông n cần thiết được bố trí ở 1 phía của bản ghép trong liên
kết có bản ghép, .
d. B trí bulông và ki m tra thép cơ b n do b khoét l bulông
(giống mục 1.)
16
2/24/2013
§2.8 TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG
1. Liên kết ghép chồng chịu lực dọc trục N
2. Liên kết có bản ghép chịu lực dọc trục N
3. Liên kết có bản ghép chịu mômen M
4. Liên kết có bản ghép chịu M và V
65
l2
Νi
l1
Các cặp
ngẫu lực
li
l1
l2
li
N
N1 N 2
=
= ... i = ...
l1
l2
li
N1
Ni =
.l i
l1
Μ
Μ
66
Ν1 = Ν max
Ν1 = Ν max
Νi
§2.8 TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG
1. Liên kết ghép chồng chịu lực dọc trục N
2. Liên kết có bản ghép chịu lực dọc trục N
3. Liên kết có bản ghép chịu mômen M
4. Liên kết có bản ghép chịu M và V
Μ
Μ
n
Số lượng bulông được bố trí phát triển theo phương ngang để tăng khả năng
chịu uốn của liên kết.
M = N 1 ⋅ l1 + N 2 ⋅ l 2 + ... + N n ⋅ l n = ∑ N i li
C n xác đ nh l c tác d ng vào m i bulông do M gây ra N1b = ?
Coi các bản thép liên kết và bản ghép là cứng vô cùng và xoay xung quanh
trọng tâm của vùng bulông. Giả thiết này gần đúng đối với vùng bulông hẹp
(khi số lượng bulông n không lớn).
Coi mô men uốn M được phân thành các cặp ngẫu lực quay quanh trọng tâm
của vùng bulông theo nguyên tắc tỷ lệ với khoảng cách của các cặp ngẫu lực.
n hàng
m cột
i =1
n
N n
M = ∑ N i li = 1 ⋅ ∑ li2
l1 i =1
i =1
=>
N1 =
M ⋅ l1
n
∑l
2
i
i =1
Lực lớn nhất tác dụng lên
1 bulông do M gây ra:
N bM =
N1
M ⋅ l1
=
≤ [N ]min,b ⋅ γ c
n
m
2
m ⋅ ∑ li
i =1
§2.8 TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG
1. Liên kết ghép chồng chịu lực dọc trục N
2. Liên kết có bản ghép chịu lực dọc trục N
3. Liên kết có bản ghép chịu mômen M
4. Liên kết có bản ghép chịu M và V
67
68
Ký hiệu bulông trên bản vẽ
Lực tác dụng lên bulông được giả thiết tính cho từng trường hợp chịu M và V.
Coi lực cắt tác dụng đều lên các bulông:
N bV =
Lực lớn nhất tác dụng lên 1 bulông do M gây ra:
N bM =
Bi u th c ki m tra b n:
2
2
N b = N bM
+ N bV
≤ [N ]min,b ⋅ γ c
T ng quát cho tr ng h p LK ch u M, N, V
Lỗ bulông tròn
V
n
N1
M ⋅ l1
=
n
m
m ⋅ ∑ li2
i =1
Lỗ ôvan
Bulông chịu lực
Bulông tạm
Bulông cường độ cao
17
