Bài giảng Kết cấu thép: Chương 3 - Hồng Tiến Thắng

9/22/2014

Trờng đại học thuỷ lợi

Ni dung mụn hc

Khoa công trình
Bộ môn kết cấu công trinh
=======








BI GiNG Kết cấu thép

GVHD: Hng
GVHD
H
Ti
Tin Th
Thng
B mụn Kt Cu Cụng Trỡnh

/>
3

Chng 1: C s thit k kt cu thộp

Ch
Chng
2 Liờn
2:
Liờ kt hn
h
Chng 3: Liờn kt Bulụng
Chng 4: Dm thộp
Chng 5: Ct thộp
Chng
g 6: Dn thộp
p

+ Bi tp np:

1

/>
3.1. Khỏi nim chung

Liờn kt Bulụng

3.1.1. Phân loại:
Loại bu lông




3.1. Khỏi nim chung
3.2. Tớnh toỏn v cu to liờn kt bulụng

ộ chính
xác

Vật liệu

1.Bulông thô
Thép tròn
2.Bu lông nửa tinh
BCT3,BCT5
092,
3.Bu lông tinh
4.Bu lông cờng độ 122..
40X,40XC
cao

/>
Khe hở gia lỗ
và đinh l
2 3 mm
0,3 0,5mm
0,3 0,5mm

-thờng

+ d = 12 48 mm
+ l1 2,5d
+ l = 35 300 mm
+ (l l1) = (bản ghép - 2 hoặc 3 mm)

GVHD: Hng Tin Thng
B mụn Kt Cu Cụng Trỡnh

Sai số đờng
kínhh đinh
kí
đi h d
(mm)

binhthờng 0,75 1 -cao
0,5 -1
-cao
dr < -0,34

Kí h thớc
Kích
thớ bu
b lô
lông (Bảng
(Bả 3-2
3 2 (trang
(t
31)

i hc Thy Li

2

H

D
=

l1
lr

2d

D=2d H=0,6 d
3

/>
4

1


9/22/2014

3.1.3. Cờng độ tính toán và khả năng chịu lực của một bulông

3.1.2. Hai trạng thái chịu lực cơ bản:
Bulông chịu kéo:
Dới tác dụng của tải trọng hai phân tố đợc nối tách rời nhau.




Bulông chịu cắt đồng thời chịu ép mặt:
Dới tác dụng của tải trọng hai phân tố đợc nối trợt lên nhau

Cờng độ tính toán của một bulông: phụ thuộc vào trạng thái ứng
suất, vật liệu của phân tố đợc nối, vật liệu làm bulông, chất
lợng lỗ đinh bulông...
Cờng độ tính toán của bulông Rb (daN/cm2) (m=1) (Bảng 3.1(T-30))
Loại bulông
Bulông có độ
chính xác cao

A

Bulông có độ
chính xác bình
thờng

A

Trạng thái ứng
suất
- Kéo
- Cắt
- ép mặt
- Kéo
- Cắt
- ép mặt

Ký hiệu

CT3

Rk b
Rc b
Remb
Rk b
Rc b
Remb

1700
1700
3800
1700
1300
3400

B

N
/>


6

Khả năng chịu lực của một bulông:
d o2

3.2. Tớnh toỏn v cu to liờn kt bulụng

- Khả năng chịu lực kéo:

N k mFo Rkb m

- Khả năng chịu cắt :

N c

- Khả năng
ă chịu
hị ép
é mặt
ặt :

N em mFem Remb m.d . min Remb

b

b

4

mFc Rc b m.nc

Rkb

.d 2
4

3.2.1. Nguyên tắc tính toán :
Điều kiện để liên kết không bị phá hoại là:
N [ N ]b
3.2.2. Tính toán lực tác dụng vào bulông:

Rc b

b

Trong đó:
F0 : diện tích tiết diện bulông tại chỗ có ren (ứng với d0)
Fc : diện tích chịu cắt (ứng với d)
nc : số mặt bị cắt trong một bulông
Fem : diện tích chịu ép mặt
min : tổng chiều dày nhỏ nhất của các phân tố ép vào một bên thân bulông
A

A

* Lực tác dụng vào bulông do lực dọc N hoặc Q:
N
b
N
nb
Q
b
NQ
N
nb

NN

Trong đó :
Giả thiết bulông chịu lực bằng nhau

nb : số bulông chịu lực N hoặc Q

B

N

7

/>
8

2


9/22/2014

M = N1e1 + N2e2 + ... + Niei + ... + NM emax

* Lực tác dụng vào bulông do M :
a)

b)

NM

emax

ei

C

Ni

=> M = NM/emax (e12 + e22 +...+ ei2 +...+ e2max ) =

Ni

emax
M

N
Ni
e
i N i M ei
N M emax
emax

NM
o

Rút ra:
M

ei

/>
-Trờng hợp 2: Nội lực NN , NM gây cho bulông chịu kéo
NQ gây cho bulông chịu ép mặt
N k N N N M [ N ]bk

NQ [ N ]bc
[ N ]bem

9

/>
x

Q NQ
M NM

NM

N

NN

+
+
+
+

+ +
+C +
+ +
+ +

+
+
+

+

+
+
+
+

y
M

NQ

10

3.2.3. Bố trí bulông:
- Bố trí song song, bố trí so le
- Thờng bố trí song song

Q

Tổng hợp lại

y

[ N ]b


N max N N N M NQ [ N ]bc
[ N ]bem

Lực tác dụng vào bulông khi liên kết đồng thời chịu
mômen, lực dọc và lực cắt.

N MX

ei2

-Trờng hợp 1: Nội lực NN , NM , NQ gây cho bulông chịu cắt + ép mặt

Giả thiết:
- Liên kết quay quanh tâm quay C
- Lực tác dụng vào bulông tỉ lệ bậc nhất với khoảng cách từ bulông đó tới
tâm quay C
- Phơng của lực thẳng góc với đờng thẳng nối từ bulông đó tới tâm
quay C.

N NN

nb

i 1

i 1

+Trờng hợp 2: M nằm trong
mặt phẳng song song với trục
đinh - Chịu kéo

Nguyên lý cộng tác dụng
Tính lực tác dụng vào đinh do từng TP nội lc

emax

nb

e i2

* Lực tác dụng vào bulông khi liên kết đồng thời chịu
momen, lực dọc và lực cắt:

C

+ Trờng hợp 1: M nằm trong
mặt phẳng vuông góc với trục
đinh - Chịu cắt và ép mặt.

NM M .

NM
e max

M
NM

N
N

Xem thêm Bảng 3.3 (trang 32)
Nb

C

N b ( N Mx N N ) 2 ( N My N Q ) 2
/>
12

3


9/22/2014

Ví dụ 1:
Kiểm tra liên kết cho ở hình vẽ. Biết d = 22mm , Rcb = 1700 daN/cm2,
cho N=1120 kN, Remb = 3800 danN/cm2, m =1.
Giải:

Với:
[ N ]bc m.nc

.d
4

Kiểm tra liên kết cho ở hình vẽ. Cho biết d = 18mm, Fo = 1,75 cm2, Rkb=
1700, Rcb = 1300 daN/cm2, Remb = 3400 daN/cm2, m = 1.
Giải:
- Nội lực:

- Nội lực:
N = 1120 kN
Q=0

M=0
- Xác định lực tác dụng lên một bu lông:
NN

Ví dụ 2:

N = N2 - N1cos450 = 200 -250.0,707 = 23,22 kN ( )
Q = N1sin450 = 250.0,707 = 176,78 kN
()
M = 0,07N2 = 0,07.200 = 14 kNm ( )

- Xác định lực tác dụng lên một bu lông:

N 1120
b

124, 4kN N c 129,18 kN
nb
9
b
N em 167, 20 kN
2

Rcb 1.2.

2

3,14.2, 2
.1700 12918 daN 129,18 kN
4

NN

N 23, 22

3,87 kN
nb
6

NQ

Q 176, 78

29, 463 kN
nb
6

NM M .

b
[ N ]bem m.d . min Rem
1.2, 2.2.3800 16720 daN 167, 20 kN

e

14.102.

2
i

5

2

25
20 kN
152 252 2

Ví dụ 3:

b

b

6

i 1

N k 1.1, 75.1700 2975 daN 29, 75 kN
N c 1.1.

emax

Xác định P để liên kết không bị phá hoại. Cho biết d = 20, Rcb = 1700
daN/cm2, Remb = 3800 daN/cm2, m = 0,85.
Giải:

2

3,14.1,8

.1300 3306 daN 33, 06 kN
4

N em 1.0,8.1,8.3400 4896 daN 48,96 kN
b

- Nội lực: ( đều gây cắt và ép mặt)

- Tổng hợp lực:
Nkmax = NN + NM = 3,87+20 = 23,87 kN < [N ]bk =29,75 kN
Nmax cắ+ép mặt = NQ = 29,463 kN < [N ]bc = 33,06 kN
< [N ]bk = 48,96 kN
( Liên kết an toàn)

N = 0,707P
0 707P (kN) ()
( )
Q = 0,707P (kN) ()
M = 0,3.0,707P = 0,212P (kNm) ( )

- Xác định lực tác dụng lên một bu lông:
0, 707 P
0,177 P
4
0,15
N M 0, 212 P.
0, 636 P
0, 052 0,152 .2
N N Na

- Tổng hợp lực:
cắt ép
N max


0,177 0, 636

2

0,177 2 P 0,832 P kN [ N ]bmin 45,37 kN P

45,37
54,531 kN
0,832

Trong đó:
[N]cb = 0,85.3,14.1700 = 4537 daN = 45,37 kN = [N]minb
[N]emb = 0,85.2.0,8.3800 = 5168 daN 51,68 kN
/>
15

/>
16

4