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

9/22/2014<br /> <br /> Tr−êng ®¹i häc thuû lîi<br /> <br /> Nội dung môn học<br /> <br /> Khoa c«ng tr×nh<br /> Bé m«n kÕt cÊu c«ng trinh<br /> =======<br /> <br /> •<br /> •<br /> •<br /> •<br /> •<br /> •<br /> <br /> BÀI GiẢNG KÕt cÊu thÐp<br /> <br /> GVHD: Hồ<br /> GVHD Hồng Tiế Thắ<br /> Tiến Thắng<br /> Bộ môn Kết Cấu Công Trình<br /> <br /> http://www.mediafire.com/thang.kcct<br /> <br /> 3<br /> <br /> Chương 1: Cơ sở thiết kế kết cấu thép<br /> Chương 2 Liê kết hà<br /> Ch<br /> 2: Liên<br /> hàn<br /> Chương 3: Liên kết Bulông<br /> Chương 4: Dầm thép<br /> Chương 5: Cột thép<br /> Chương 6: Dàn thép<br /> g<br /> p<br /> <br /> + Bài tập nộp:<br /> <br /> 1<br /> <br /> http://www.mediafire.com/thang.kcct<br /> <br /> 3.1. Khái niệm chung<br /> <br /> Liên kết Bulông<br /> <br /> 3.1.1. Ph©n lo¹i:<br /> Lo¹i bu l«ng<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 3.1. Khái niệm chung<br /> 3.2. Tính toán và cấu tạo liên kết bulông<br /> <br /> Đé chÝnh<br /> x¸c<br /> <br /> VËt liÖu<br /> <br /> 1.Bul«ng th«<br /> ThÐp trßn<br /> 2.Bu l«ng nöa tinh<br /> BCT3,BCT5<br /> 09Γ2,<br /> 3.Bu l«ng tinh<br /> 4.Bu l«ng c−êng ®é 12Γ2..<br /> 40X,40XC<br /> cao<br /> <br /> http://www.mediafire.com/thang.kcct<br /> <br /> Khe hë gi−a lç<br /> vµ ®inh ∆l<br /> 2  3 mm<br /> 0,3  0,5mm<br /> 0,3  0,5mm<br /> <br /> -th−êng<br /> <br /> + d = 12  48 mm<br /> + l1  2,5d<br /> + l = 35  300 mm<br /> + (l – l1) = (b¶n ghÐp - 2 hoÆc 3 mm)<br /> <br /> GVHD: Hồng Tiến Thắng<br /> Bộ môn Kết Cấu Công Trình<br /> <br /> Sai sè ®−êng<br /> kÝnh ®inh<br /> kÝ h ®i h ∆d<br /> (mm)<br /> <br /> binhth−êng  0,75  1 -cao<br /> 0,5  -1<br /> -cao<br /> ∆dr < -0,34<br /> <br /> KÝch th−í b l«ng (B¶ng 3 2 (t<br /> KÝ h th−íc bu l« (B¶ 3-2 (trang 31)<br /> <br /> Đại học Thủy Lợi<br /> <br /> 2<br /> <br /> H<br /> <br /> D<br /> =<br /> <br /> l1<br /> lr<br /> <br /> 2d<br /> <br /> D=2d H=0,6 d<br /> 3<br /> <br /> http://www.mediafire.com/thang.kcct<br /> <br /> 4<br /> <br /> 1<br /> <br /> 9/22/2014<br /> <br /> 3.1.3. C−êng ®é tÝnh to¸n vµ kh¶ n¨ng chÞu lùc cña mét bul«ng<br /> <br /> 3.1.2. Hai tr¹ng th¸i chÞu lùc c¬ b¶n:<br /> • Bul«ng chÞu kÐo:<br /> D−íi t¸c dông cña t¶i träng hai ph©n tè ®−îc nèi t¸ch rêi nhau.<br /> •<br /> <br /> •<br /> <br /> Bul«ng chÞu c¾t ®ång thêi chÞu Ðp mÆt:<br /> D−íi t¸c dông cña t¶i träng hai ph©n tè ®−îc nèi tr−ît lªn nhau<br /> <br /> C−êng ®é tÝnh to¸n cña mét bul«ng: phô thuéc vµo tr¹ng th¸i øng<br /> suÊt, vËt liÖu cña ph©n tè ®−îc nèi, vËt liÖu lµm bul«ng, chÊt<br /> l−îng lç ®inh bul«ng...<br /> C−êng ®é tÝnh to¸n cña bul«ng Rb (daN/cm2) (m=1) (B¶ng 3.1(T-30))<br /> Lo¹i bul«ng<br /> Bul«ng cã ®é<br /> chÝnh x¸c cao<br /> <br /> A<br /> <br /> Bul«ng cã ®é<br /> chÝnh x¸c b×nh<br /> th−êng<br /> <br /> A<br /> <br /> Tr¹ng th¸i øng<br /> suÊt<br /> - KÐo<br /> - C¾t<br /> - Ðp mÆt<br /> - KÐo<br /> - C¾t<br /> - Ðp mÆt<br /> <br /> Ký hiÖu<br /> <br /> CT3<br /> <br /> Rk b<br /> Rc b<br /> Remb<br /> Rk b<br /> Rc b<br /> Remb<br /> <br /> 1700<br /> 1700<br /> 3800<br /> 1700<br /> 1300<br /> 3400<br /> <br /> B<br /> <br /> N<br /> http://www.esnips.com/web/Thamkhao<br /> <br /> •<br /> <br /> 6<br /> <br /> Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña mét bul«ng:<br /> - Kh¶ n¨ng chÞu lùc kÐo:<br /> <br />  N k  mFo Rkb  m<br /> <br /> - Kh¶ n¨ng chÞu c¾t :<br /> <br />  N c<br /> <br /> b<br /> <br /> b<br /> <br />  d o2<br /> 4<br /> <br />  mFc Rc b  m.nc<br /> <br /> 3.2. Tính toán và cấu tạo liên kết bulông<br /> <br /> Rkb<br /> <br />  .d 2<br /> 4<br /> <br /> 3.2.1. Nguyªn t¾c tÝnh to¸n :<br /> §iÒu kiÖn ®Ó liªn kÕt kh«ng bÞ ph¸ ho¹i lµ:<br /> N  [ N ]b<br /> 3.2.2. TÝnh to¸n lùc t¸c dông vµo bul«ng:<br /> <br /> Rc b<br /> <br /> b<br /> b<br />  N em  mFem Rem  m.d .  min Rem<br /> b<br /> <br /> - Kh¶ n¨ng chÞu Ðp mÆt :<br /> ¨<br /> hÞ Ð<br /> Æt<br /> Trong ®ã:<br /> <br /> F0 : diÖn tÝch tiÕt diÖn bul«ng t¹i chç cã ren (øng víi d0)<br /> Fc : diÖn tÝch chÞu c¾t (øng víi d)<br /> nc : sè mÆt bÞ c¾t trong mét bul«ng<br /> Fem : diÖn tÝch chÞu Ðp mÆt<br /> min : tæng chiÒu dµy nhá nhÊt cña c¸c ph©n tè Ðp vµo mét bªn th©n bul«ng<br /> A<br /> <br /> A<br /> <br /> * Lùc t¸c dông vµo bul«ng do lùc däc N hoÆc Q:<br /> N<br /> b<br />  N <br /> nb<br /> Q<br /> b<br /> NQ <br />  N <br /> nb<br /> <br /> NN <br /> <br /> Trong ®ã :<br /> • Gi¶ thiÕt bul«ng chÞu lùc b»ng nhau<br /> • nb : sè bul«ng chÞu lùc N hoÆc Q<br /> <br /> B<br /> <br /> N<br /> <br /> 7<br /> <br /> http://www.esnips.com/web/Thamkhao<br /> <br /> 8<br /> <br /> 2<br /> <br /> 9/22/2014<br /> <br /> M = N1e1 + N2e2 + ... + Niei + ... + NM emax<br /> <br /> * Lùc t¸c dông vµo bul«ng do M :<br /> a)<br /> <br /> b)<br /> <br /> NM<br /> <br /> emax<br /> <br /> ei<br /> <br /> C<br /> <br /> Ni<br /> <br /> => M = NM/emax (e12 + e22 +...+ ei2 +...+ e2max ) =<br /> <br /> Ni<br /> <br /> emax<br /> M<br /> <br /> N<br /> Ni<br /> e<br />  i  N i  M ei<br /> N M emax<br /> emax<br /> <br /> NM<br /> o<br /> <br /> Rót ra:<br /> M<br /> <br /> ei<br /> <br /> http://www.mediafire.com/thang.kcct<br /> <br /> -Tr−êng hîp 2: Néi lùc NN , NM g©y cho bul«ng chÞu kÐo<br /> NQ g©y cho bul«ng chÞu Ðp mÆt<br /> N k  N N  N M  [ N ]b<br /> k<br /> <br /> NQ  [ N ]b<br /> c<br />  [ N ]b<br /> em<br /> <br /> 9<br /> <br /> http://www.mediafire.com/thang.kcct<br /> <br /> x<br /> <br /> Q  NQ<br /> M  NM<br /> <br /> NM<br /> <br /> N<br /> <br /> NN<br /> <br /> +<br /> +<br /> +<br /> +<br /> <br /> + +<br /> +C +<br /> + +<br /> + +<br /> <br /> +<br /> +<br /> +<br /> +<br /> <br /> +<br /> +<br /> +<br /> +<br /> <br /> y<br /> M<br /> <br /> NQ<br /> <br /> 10<br /> <br /> 3.2.3. Bè trÝ bul«ng:<br /> - Bè trÝ song song, bè trÝ so le<br /> - Th−êng bè trÝ song song<br /> <br /> Q<br /> <br /> •Tæng hîp l¹i<br /> <br /> y<br /> <br />  [ N ]b<br /> <br />   <br /> <br /> <br /> N max  N N  N M  NQ  [ N ]b<br /> c<br />  [ N ]b<br /> em<br /> <br /> Lùc t¸c dông vµo bul«ng khi liªn kÕt ®ång thêi chÞu<br /> m«men, lùc däc vµ lùc c¾t.<br /> <br /> X<br /> NM<br /> <br />  ei2<br /> <br /> -Tr−êng hîp 1: Néi lùc NN , NM , NQ g©y cho bul«ng chÞu c¾t + Ðp mÆt<br /> <br /> Gi¶ thiÕt:<br /> - Liªn kÕt quay quanh t©m quay C<br /> - Lùc t¸c dông vµo bul«ng tØ lÖ bËc nhÊt víi kho¶ng c¸ch tõ bul«ng ®ã tíi<br /> t©m quay C<br /> - Ph−¬ng cña lùc th¼ng gãc víi ®−êng th¼ng nèi tõ bul«ng ®ã tíi t©m<br /> quay C.<br /> <br /> N  NN<br /> <br /> nb<br /> <br /> i 1<br /> <br /> i 1<br /> <br /> +Tr−êng hîp 2: M n»m trong<br /> mÆt ph¼ng song song víi trôc<br /> ®inh - ChÞu kÐo<br /> <br /> Nguyªn lý céng t¸c dông<br /> •TÝnh lùc t¸c dông vµo ®inh do tõng TP néi l−c<br /> <br /> emax<br /> <br /> nb<br /> <br />  e i2<br /> <br /> * Lùc t¸c dông vµo bul«ng khi liªn kÕt ®ång thêi chÞu<br /> momen, lùc däc vµ lùc c¾t:<br /> <br /> C<br /> <br /> + Tr−êng hîp 1: M n»m trong<br /> mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi trôc<br /> ®inh - ChÞu c¾t vµ Ðp mÆt.<br /> <br /> NM  M .<br /> <br /> NM<br /> e max<br /> <br /> M<br /> NM<br /> <br /> N<br /> N<br /> <br /> Xem thªm B¶ng 3.3 (trang 32)<br /> Nb<br /> <br /> C<br /> <br /> x<br /> y<br /> N b  ( N M  N N )2  ( N M  NQ )2<br /> http://www.mediafire.com/thang.kcct<br /> <br /> 12<br /> <br /> 3<br /> <br /> 9/22/2014<br /> <br /> VÝ dô 1:<br /> KiÓm tra liªn kÕt cho ë h×nh vÏ. BiÕt d = 22mm , Rcb = 1700 daN/cm2,<br /> cho N=1120 kN, Remb = 3800 danN/cm2, m =1.<br /> Gi¶i:<br /> <br /> Víi:<br /> [ N ]b  m.nc<br /> c<br /> <br />  .d<br /> 4<br /> <br /> KiÓm tra liªn kÕt cho ë h×nh vÏ. Cho biÕt d = 18mm, Fo = 1,75 cm2, Rkb=<br /> 1700, Rcb = 1300 daN/cm2, Remb = 3400 daN/cm2, m = 1.<br /> Gi¶i:<br /> - Néi lùc:<br /> <br /> - Néi lùc:<br /> N = 1120 kN<br /> Q=0<br /> M=0<br /> - X¸c ®Þnh lùc t¸c dông lªn mét bu l«ng:<br /> NN <br /> <br /> VÝ dô 2:<br /> <br /> N = N2 - N1cos450 = 200 -250.0,707 = 23,22 kN (  )<br /> Q = N1sin450 = 250.0,707 = 176,78 kN<br /> ()<br /> M = 0,07N2 = 0,07.200 = 14 kNm (  )<br /> <br /> - X¸c ®Þnh lùc t¸c dông lªn mét bu l«ng:<br /> <br /> N 1120<br /> b<br /> <br />  124, 4kN   N c  129,18 kN<br /> nb<br /> 9<br /> b<br />   N em  167, 20 kN<br /> <br /> Rcb  1.2.<br /> <br /> 2<br /> <br /> 3,14.2, 2<br /> .1700  12918 daN  129,18 kN<br /> 4<br /> <br /> N 23, 22<br /> <br />  3,87 kN<br /> nb<br /> 6<br /> <br /> NQ <br /> 2<br /> <br /> NN <br /> <br /> Q 176, 78<br /> <br />  29, 463 kN<br /> nb<br /> 6<br /> <br /> NM  M .<br /> <br /> b<br /> [ N ]b  m.d .  min Rem  1.2, 2.2.3800  16720 daN  167, 20 kN<br /> em<br /> <br /> e<br /> <br />  14.102.<br /> <br /> 2<br /> i<br /> <br /> 5<br /> <br /> 2<br /> <br /> 25<br />  20 kN<br />  152  252  2<br /> <br /> VÝ dô 3:<br /> <br /> b<br /> <br /> b<br /> <br /> 6<br /> <br /> i 1<br /> <br />  N k  1.1, 75.1700  2975 daN  29, 75 kN<br />  N c  1.1.<br /> <br /> emax<br /> <br /> X¸c ®Þnh P ®Ó liªn kÕt kh«ng bÞ ph¸ ho¹i. Cho biÕt d = 20, Rcb = 1700<br /> daN/cm2, Remb = 3800 daN/cm2, m = 0,85.<br /> Gi¶i:<br /> <br /> 2<br /> <br /> 3,14.1,8<br /> .1300  3306 daN  33, 06 kN<br /> 4<br /> <br />  N em  1.0,8.1,8.3400  4896 daN  48,96 kN<br /> b<br /> <br /> - Néi lùc: ( ®Òu g©y c¾t vµ Ðp mÆt)<br /> <br /> - Tæng hîp lùc:<br /> Nkmax = NN + NM = 3,87+20 = 23,87 kN < [N ]b =29,75 kN<br /> k<br /> Nmax c¾+Ðp mÆt = NQ = 29,463 kN < [N ]b = 33,06 kN<br /> c<br /> < [N ]b = 48,96 kN<br /> k<br /> ( Liªn kÕt an toµn)<br /> <br /> N = 0,707P (kN) ()<br /> 0 707P<br /> ( )<br /> Q = 0,707P (kN) ()<br /> M = 0,3.0,707P = 0,212P (kNm) (  )<br /> <br /> - X¸c ®Þnh lùc t¸c dông lªn mét bu l«ng:<br /> 0, 707 P<br />  0,177 P<br /> 4<br /> 0,15<br /> N M  0, 212 P.<br />  0, 636 P<br />  0, 052  0,152  .2<br /> N N  Na <br /> <br /> - Tæng hîp lùc:<br /> c¾t<br /> N max Ðp <br /> <br />  0,177  0, 636 <br /> <br /> 2<br /> <br />  0,177 2 P  0,832 P kN  [ N ]b  45,37 kN  P <br /> min<br /> <br /> 45,37<br />  54,531 kN<br /> 0,832<br /> <br /> Trong ®ã:<br /> [N]cb = 0,85.3,14.1700 = 4537 daN = 45,37 kN = [N]minb<br /> [N]emb = 0,85.2.0,8.3800 = 5168 daN 51,68 kN<br /> http://www.mediafire.com/thang.kcct<br /> <br /> 15<br /> <br /> http://www.mediafire.com/thang.kcct<br /> <br /> 16<br /> <br /> 4<br /> <br />