LIÊN KẾT BULÔNG LIÊN KẾT BULÔNG

I. Các loại BL trong KCT

II. Sự làm việc của liên kết BL

và khả năng chịu lực của BL

III. Cấu tạo của liên kết BL

IV. Tính toán liên kết BL

I. CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT I. CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT

1. Cấu tạo chung của bu lông

2. Bu lông thô và bu lông thường

3. Bu lông tinh

4. Bu lông cường độ cao

1. Caáu taïo chung cuûa bu loâng

Phân loại bu lông: - Thân bu lông

+ Bu lông thô + Bu lông thường

- Mũ

- Êcu (đai ốc)

+ Bu lông tinh - Long đen (đệm)

+ Bu lông cường độ cao

+ Bu lông neo

1. Caáu taïo chung cuûa bu loâng

- Phân loại theo độ bền từ 4.6 – 10.9:

+ Số đầu x 10  fu (daN/mm2) + Số đầu x số sau  fy (daN/mm2)

+ Công trình thường nên dùng lớp độ bền 4.6, 4.8, 5.6

Cường độ tính toán chịu cắt và kéo của bulông (N/mm2)

Cấp độ bền

Ký hiệu

4.6

4.8

5.6

5.8

6.6

8.8

10.9

Trạng thái làm việc

Cắt

150

160

190

200

230

320

400

fvb

Kéo

170

160

210

200

250

400

500

ftb

2. Buloâng thoâ vaø bu loâng thöôøng

- Dlỗ = d + (2 – 3 mm)

- Rẻ, sản xuất nhanh và dễ đặt vào lỗ

- Khi làm việc sẽ biến dạng nhiều  không dùng trong các công

trình quan trọng có fy > 3800 daN/cm2

- Dùng làm việc chịu kéo, để định vị các cấu kiện khi lắp ghép

3. Bu loâng tinh

- Dlỗ = d + 0.3 mm, tạo lỗ bằng khoan

- Khe hở giữa bulông và lỗ nhỏ  liên kết chặt, làm việc chịu cắt

- Do tính phức tạp khi sản xuất và lắp đặt vào lỗ  ít dùng

- Bu lông tinh có các lớp độ bền tương tự bu lông thô và thường

4. Bu loâng cöôøng ñoä cao

- Được làm từ thép hợp kim

- Cường độ cao  có thể vặn êcu rất chặt  Lực ma sát lớn chống lại

sự trượt tương đối giữa chúng

- Dễ chế tạo, khả năng chịu lực lớn

- Dùng rộng rãi, thay thế cho liên kết đinh tán trong các kết cấu chịu

tải trọng nặng và tải trọng động

II. SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULÔNG & II. SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULÔNG & KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA BULÔNG KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA BULÔNG

1. Sự làm việc của liên kết bulông thô, bulông thường và

bulông tinh

2. Sự làm việc chịu trượt của liên kết bulông cường độ cao

3. Sự làm việc của bulông khi chịu kéo

1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinh

Các giai đoạn chịu lực:

- Lực trượt < lực ma sát : các bản thép chưa bị trượt

- Lực trượt > lực ma sát : các bản thép trượt tương đối với nhau

- Lực trượt truyền qua liên kết = sự ép của thân bulông lên thành lỗ 

Thân bulông chịu cắt, uốn và kéo

1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinh

- Lực trượt tăng  Liên kết làm việc trong giai đoạn dẻo

 Phá hoại do cắt ngang thân đinh

 Phá hoại do lực ép mặt trên thành lỗ

Phá hoại do cắt và do ép mặt

1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinh

a. Khả năng làm việc chịu cắt của bulông:

[N]vb = fvb  b  A  nv fvb : cường độ tính toán chịu cắt của vật liệu bu lông

-

- b : hệ số điều kiện làm việc liên kết bulông

- A : diện tích tiết diện ngang thân bulông – phần không bị ren

- nv : số lượng mặt cắt tính toán của bulông

1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinh

Cường độ tính toán chịu cắt và kéo của bulông (N/mm2)

Cấp độ bền

Ký hiệu

4.6

4.8

5.6

5.8

6.6

8.8

10.9

Trạng thái làm việc

Cắt

150

160

190

200

230

320

400

fvb

Kéo

170

160

210

200

250

400

500

ftb

Diện tích tiết diện của bulông A, Abn (cm2)

d

16

18

20

22

24

27

30

36

42

48

2

2,5

2,5

2,5

3

3

3,5

4

4,5

5

Bước ren

A

2,01 2,54 3,14 3,80 4,52 5,72 7,06 10,17 13,85 18,09

1,57 1,92 2,45 3,03 3,52 4,59 5,60 8,16 11,20 14,72

Abn

1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinh

[N]cb = d  (t)min  fcb  b

- (t)min : tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trượt về

b. Khả năng làm việc chịu ép mặt của bulông:

một phía

- fcb : cường độ ép mặt tính toán của bulông

- d : đường kính thân bu lông

1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinh

Cường độ tính toán chịu ép mặt fcb (N/mm2) của BL

Giới hạn bền kéo đứt của thép cấu kiện được liên kết

BL tinh

BL thô và thường

340

435

395

380

515

465

400

560

505

420

600

540

440

650

585

450

675

605

480

745

670

500

795

710

520

850

760

540

905

805

2. Sự làm việc của lk bulông cường độ cao

Khả năng chịu trượt của 1 bulông:

[N]cb = fhb  Abn  b1 (b2)min nf

• fhb : cường độ chịu kéo tính toán vật liệu bu lông, fhb=0,7fub

• Abn : diện tích thực thân bu lông

• b1 : hệ số điều kiện làm việc của liên kết bu lông

•  : hệ số ma sát

• b2 : hệ số độ tin cậy

• nf : số lượng mặt phẳng tính toán

3. Sự làm việc của lk bulông khi chịu kéo

- Bulông chịu kéo khi ngoại lực tác

[N]tb = Abn ftb

dụng có phương // bulông:

- Abn : diện tích thực của tiết diện thân

bu lông

- ftb : cường độ tính toán của vật liệu bu

lông khi chịu kéo

III. CẤU TẠO LIÊN KẾT BULÔNG III. CẤU TẠO LIÊN KẾT BULÔNG

1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulông

2. Bố trí bulông

1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulông

+ Liên kết đối đầu có bản ghép

+ Liên kết ghép chồng

1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulông

Đối với Thép Tấm:

Đối xứng  truyền lực Tốt

+ Liên kết đối đầu có 2 bản ghép hay 1 bản ghép

LỆCH TÂM  số BL cần tăng 10%

Số bulông phía bản đệm tăng 10%

+ Liên kết ghép chồng

1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulông

Đối với Thép Hình – LK đối đầu:

+ Nối bằng các Bản Ghép

Thép hình cứng, độ lệch tâm ít ảnh hưởng  KHÔNG CẦN TĂNG SỐ BULÔNG

+ Nối bằng Thép Góc

1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulông

Đối với thép hình - Liên kết CHỒNG

+ Đối xứng: làm việc tốt hơn

+ Không đối xứng: cấu kiện mềm  tăng 10% số lượng BL

2. Bố trí bulông

+ Đường Đinh:

các BL trên 1

đường thẳng

+ DÃY ĐINH:

song song lực

+ HÀNG ĐINH:

Bố trí song song Bố trí so le Quy ước:

vuông góc lực

+ BƯỚC ĐINH:

khoảng cách 2 BL

trên đường đinh

Hàng đinh

2. Bố trí bulông

- Khoảng cách min nhằm:

+ Đảm bảo độ bền của bản thép

Đối với các liên kết chịu lực, nên bố trí theo kcách MIN để gọn, tiết kiệm

+ Đảm bảo không gian tối thiểu để vặn êcu

2. Bố trí bulông

- Khoảng cách max:

+ Đảm bảo độ ổn định của bản thép (đối với cấu kiện chịu nén)

+ Đảm bảo độ chặt của liên kết, tránh không cho nước, hơi, bụi

bẩn lọt vào trong liên kết gây ăn mòn thép.

2. Bố trí bulông

- Đối với thép Hình, vị trí các dãy bulông (a, a1, a2, n) được quy

định sẵn theo kích thước tương ứng của từng loại thép hình

IV. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG IV. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG

1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục

2. Tính toán liên kết bulông chịu mômen và lực cắt

3. Ký hiệu bulông, đinh tán trên bản vẽ

1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục

Chọn đường kính BL và kích thước các

bản ghép:

- Trong cùng 1 cấu kiện, chỉ nên dùng

1 loại đường kính bulông

- Chọn bulông theo công trình:

+ Thông thường: d = 20 – 24mm

+ Nặng: d = 24 – 30 mm

Abg  A

- Chọn bản ghép sao cho:

1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục

Tính toán số lượng bulông:

n

N

 c

a) Đối với bulông thô, thường và tinh (chịu CẮT và ÉP MẶT) :

b

+ Số lượng bulông cần thiết được tính theo: N min

 [N]minb = min ([N]vb, [N]cb)

trong đó:

- [N]vb : cường độ chịu cắt của bu lông

- [N]cb : cường độ chịu ép mặt của bu lông

1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục

f

  bl c

N A n

+ Kiểm tra cấu kiện cơ bản bị giảm yếu do lỗ bulông:

trong đó : An - diện tích tiết diện thực của bản thép

bl - hệ số điều kiện làm việc, cho phép kể

sự làm việc dẻo của liên kết

* Đối với dầm đặc, cột và các bản nối : bl = 1,1

* Đối với kết cấu thanh của mái và sàn: bl = 1,05

1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục

+ Tính toán diện tích thực giảm yếu do lỗ bulông:

1, A1,2,3,4,5

1 – ns2t/4u)

An = A – A1 trong đó : A1 = Max (A1,5

1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục

b) Đối với bulông chịu kéo

n

N  N  c tb

+ Số lượng bulông cần thiết được tính theo:

[N]tb : khả năng chịu kéo bu lông

+ Kiểm tra bền bản thép bị giảm yếu

do lỗ bulông

2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt

H À N G

DÃY

M

  ...

...

N L N L N L 1 1 2

2

i

i

N L i i

- Giả thiết gần đúng:

trong đĩ: Ni – lực tác dụng lên dãy đinh thứ i Li – cánh tay địn của các cặp ngẫu lực Ni

2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt

N

i

N L i i L 1

M

  ...

...

2 L 1

2 L 2

2 L i

- Các lực Ni có thể được tính qua N1 :

N 1 L 1

  

  

N

N 1

max

max 2 L i

- Từ đó xác định được lực lớn nhất N1: ML 

2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt

N

blM

ML max  2 m L i

- Lực lớn nhất tác dụng lên 1 bulông do M gây ra:

2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt

N

N

blM

 c

min

b

ML max  2 m L 1

- Điều kiện bền:

[N]minb = min ([N]vb, [N]cb)

[N]minb = [N]b : BL cường độ cao

[N]vb = fvb  b  A  nv

[N]cb = d (t)min fcb  b

[N]b = fhb  Abn  b1 (b2)min nf

2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt

N

blQ

Q n

- Liên kết bulông chịu Q:

trong đó: n – số lượng bulông trên một nửa liên kết

N

N

N

N

bl

2 blM

2 blQ

 c

min

b

- Kiểm tra bền liên kết bulông chịu đồng thời cả M và Q:

Khả năng chịu lực của 1 bulông

Trạng thái chịu lực

Cắt

Ép mặt

Kéo Bulông [N]vb = fvb  b  A  nv [N]cb = d (t)min fcb  b [N]tb = Abn ftb

fvb : cường độ tính toán chịu cắt của vật liệu BL

- - b : hệ số điều kiện làm việc liên kết BL - A : diện tích tiết diện ngang thân BL – phần không bị ren - nv : số lượng mặt cắt tính toán của BL -

(t)min : tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trượt về một phía fcb : cường độ ép mặt tính toán của BL

- - d : đường kính thân bu lông - Abn : diện tích thực của tiết diện thân BL - ftb : cường độ tính toán của vật liệu BL khi chịu kéo

n – số BL ở 1 phía LK

Nbl ≤ [N]blc

N

N

N

N n

N

M

M

max

Kéo (hoặc nén) lệch tâm (M và N)

Q

N

Q

ML max  2 m L i Q n

 N N

N

N

M

max

N

N

N

N

N

N

N

2 Q

M

max

N

2 Q

2 M

max

Uốn và cắt (M và Q) Kéo (hoặc nén), uốn và cắt (N, M, Q)

2

Ví dụ: Thiết kế đầu nối 2 mép bản thép có tiết diện 260x14mm,

chịu lực kéo N=500kN, dùng BL thô nhóm 4.6, thép CCT34

Chọn BL thô, đường kính d = 20mm, có Abl = 3,14cm2;

fvb=1500daN/cm2; fu = 3400daN/cm2

mm 8

  bg

2

Chọn hai bản ghép, mỗi bản dày

2

cm

bgA

Diện tích hai bản ghép: 2.26.0,8 41, 6

2

A

 26.1, 4 36, 4

cm

2

2

 bản ghép đủ bền

2

cm 41, 6

A

36, 4

cm

A bg

Diện tích tiết diện thép cơ bản:

N

.

.

1500.0,9.3,14.2 8478

daN

 f vb b

A n . b v

vb

Khả năng chịu cắt của BL:

.

f

2.1, 4.3950.0,9 9954

daN

N

d

 . b

cb

min

cb

N

N

8478

daN

 

 ) 

 

min

b

vb

n

5,9

N

50000 8478.1

 c

 (  N min

b

Xác định khả năng chịu ép mặt của BL:

Lấy n=6 bulong

f

1840,9

daN

2100.1,1 2310

daN

 b c

50000  26 3.2, 2 .1, 4

N A n

 Bản thép đủ bền

Kiểm tra bền bản thép giảm yếu:

LIÊN KẾT ĐINH TÁN LIÊN KẾT ĐINH TÁN

- Đinh tán : 1 đoạn thép tròn, 1 đầu

được tạo mũ sẵn, đầu kia được

tán thành mũ khi đã lắp đinh vào

liên kết