Bài giảng Kết cấu thép - Chương 2: Liên kết kết cấu thép (2.2)

LIÊN KẾT BULÔNG LIÊN KẾT BULÔNG

I. Caùc loaïi BL trong

KCT

II. Söï laøm vieäc cuûa

lieân keát BL vaø khaû

naêng chòu löïc cuûa

III. Caáu taïo cuûa lieân

keát BL

IV. Tính toaùn lieân keát

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

1. Caáu taïo chung cuûa bu loâng

2. Bu loâng thoâ vaø bu loâng thöôøng

3. Bu loâng tinh

4. Bu loâng cöôøng ñoä cao

1. Caáu taïo chung cuûa bu loâng

Phaân loaïi bu loâng: - Thaân bu loâng

+ Bu loâng thoâ - Muõ

+ Bu loâng thöôøng - EÂcu (ñai oác)

+ Bu loâng tinh

- Long ñen (ñeäm)

+ Bu loâng cöôøng ñoä

cao

+ Bu loâng neo

1. Caáu taïo chung cuûa bu loâng

- Phaân loaïi theo ñoä beàn töø 4.6 – 10.9:

+ Soá ñaàu x 10  fu (daN/mm2)

+ Soá ñaàu x soá sau  fy (daN/mm2)

+ Coâng trình thöôøng neân duøng lôùp ñoä beàn Cường độ tính toán chịu cắt và kéo của bulông (N/mm2) 4.6, 4.8, 5.6

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

- Dloã = d + (2 – 3 mm)

- Reû, saûn xuaát nhanh vaø deã ñaët vaøo loã

- Khi laøm vieäc seõ bieán daïng nhieàu  khoâng

duøng trong caùc coâng trình quan troïng coù fy >

3800 daN/cm2

- Duøng laøm vieäc chòu keùo, ñeå ñònh vò caùc caáu

kieän khi laép gheùp

3. Bu loâng tinh

- Dloã = d + 0.3 mm, taïo loã baèng khoan

- Khe hôû giöõa buloâng vaø loã nhoû  lieân keát

chaët, laøm vieäc chòu caét

- Do tính phöùc taïp khi saûn xuaát vaø laép ñaët vaøo

loã  ít duøng

- Bu loâng tinh coù caùc lôùp ñoä beàn töông töï bu

loâng thoâ vaø thöôøng

4. Bu loâng cöôøng ñoä cao

- Ñöôïc laøm töø theùp hôïp kim

- Cöôøng ñoä cao  coù theå vaën eâcu raát chaët 

Löïc ma saùt lôùn choáng laïi söï tröôït töông ñoái

giöõa chuùng

- Deã cheá taïo, khaû naêng chòu löïc lôùn

- Duøng roäng raõi, thay theá cho lieân keát ñinh taùn

trong caùc keát caáu chòu taûi troïng naëng vaø taûi

troïng ñoäng

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. Söï laøm vieäc cuûa lieân keát buloâng thoâ, buloâng

thöôøng vaø buloâng tinh

2. Söï laøm vieäc chòu tröôït cuûa lieân keát buloâng

cöôøng ñoä cao

3. Söï laøm vieäc cuûa buloâng khi chòu keùo

1. Söï laøm vieäc cuûa lk buloâng thoâ, buloâng thöôøng vaø buloâng tinh

Caùc giai ñoaïn chòu löïc:

- Löïc tröôït < löïc ma saùt : caùc baûn theùp chöa bò

tröôït

- Löïc tröôït > löïc ma saùt : caùc baûn theùp tröôït

töông ñoái vôùi nhau

- Löïc tröôït truyeàn qua lieân keát = söï eùp cuûa

thaân buloâng leân thaønh loã  Thaân buloâng chòu

caét, uoán vaø keùo

1. Söï laøm vieäc cuûa lk buloâng thoâ, buloâng thöôøng vaø buloâng tinh

- Löïc tröôït taêng  Lieân keát laøm vieäc trong giai

ñoaïn deûo

 Phaù hoaïi do caét ngang thaân

ñinh

 Phaù hoaïi do löïc eùp maët treân

thaønh loã

Phaù hoaïi do caét vaø do eùp maët

1. Söï laøm vieäc cuûa lk buloâng thoâ, buloâng thöôøng vaø buloâng tinh

a. Khaû naêng laøm vieäc chòu caét cuûa buloâng:

(cid:0)

A (cid:0)

[N]vb = fvb

(cid:0) (cid:0)

- fvb : cöôøng ñoä tính toaùn chòu caét cuûa vaät

lieäu bu loâng

b : heä soá ñieàu kieän laøm vieäc lieân keát

(cid:0) (cid:0)

buloâng

- A : dieän tích tieát dieän ngang thaân buloâng –

phaàn khoâng bò ren

- nv : soá löôïng maët caét tính toaùn cuûa buloâng

1. Söï laøm vieäc cuûa lk buloâng thoâ, buloâng thöôøng vaø buloâng 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

Kéo

170

160

210

200

250

400

500

fvb ftb

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

d

16

18

20

22

24

27

30

36

42

48

2,5

3,5

4,5

Bước ren

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. Söï laøm vieäc cuûa lk buloâng thoâ, buloâng thöôøng vaø buloâng tinh

b. Khaû naêng laøm vieäc chòu eùp maët cuûa buloâng:

(cid:0)

[N]cb = d (cid:0)

fcb

((cid:0) t)min - ((cid:0) t)min : toång chieàu daøy nhoû nhaát cuûa caùc

(cid:0) (cid:0)

baûn theùp cuøng tröôït veà moät phía

- fcb : cöôøng ñoä eùp maët tính toaùn cuûa buloâng

- d : ñöôøng kính thaân bu loâng

1. Söï laøm vieäc cuûa lk buloâng thoâ, buloâng thöôøng vaø buloâng 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. Söï laøm vieäc cuûa lk buloâng cöôøng ñoä cao

Khaû naêng chòu tröôït cuûa 1 buloâng:

b1 ((cid:0)

b2)min

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) [N]cb = fhb (cid:0) Abn (cid:0) nf

• fhb : cöôøng ñoä chòu keùo tính toaùn vaät lieäu bu

loâng, fhb=0,7fub

• Abn : dieän tích thöïc thaân bu loâng

b1 : heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa lieân keát

(cid:0) •

• bu loâng (cid:0) : heä soá ma saùt

b2 : heä soá ñoä tin caäy

(cid:0) •

• nf : soá löôïng maët phaúng tính toaùn

3. Söï laøm vieäc cuûa lk buloâng khi chòu keùo

- Buloâng chòu keùo khi ngoaïi

löïc taùc duïng coù phöông //

buloâng:

[N]tb = Abn

ftb

(cid:0)

- Abn : dieän tích thöïc cuûa tieát

dieän thaân bu loâng

- ftb : cöôøng ñoä tính toaùn

cuûa vaät lieäu bu loâng khi

chòu keùo

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

1. Caùc hình thöùc caáu taïo lieân keát buloâng

2. Boá trí buloâng

1. Caùc hình thöùc caáu taïo lieân keát buloâng

+ Lieân keát ñoái ñaàu coù baûn gheùp

Lieân keát

+ gheùp choàng

1. Caùc hình thöùc caáu taïo lieân keát buloâng

Ñoái vôùi Theùp Taám:

+ Lieân keát ñoái ñaàu coù 2 baûn gheùp hay 1

Ñoái xöùng  truyeàn löïc Toát

LEÄC H TAÂM

baûn gheùp

 soá BL caàn taêng 10%

Soá buloâng phía baûn ñeäm taêng 10%

+ Lieân keát gheùp choàng

1. Caùc hình thöùc caáu taïo lieân keát buloâng

Ñoái vôùi Theùp Hình – LK ñoái ñaàu:

+ Noái baèng caùc Baûn Gheùp

Theùp hình cöùng, ñoä leäch taâm ít aûnh höôûng  KHOÂNG CAÀN TAÊNG SOÁ BULOÂN

+ Noái baèng Theùp Goùc

1. Caùc hình thöùc caáu taïo lieân keát buloâng

Ñoái vôùi theùp hình - Lieân keát CHOÀNG

+ Ñoái xöùng: laøm vieäc toát hôn

+ Khoâng ñoái xöùng: caáu kieän meàm  taêng 10%

soá löôïng BL

2. Boá trí buloâng

Boá trí song song Boá trí so le

+ Ñöôøng Ñinh:

caùc BL treân 1

ñöôøng thẳng

+ DAÕY ÑINH:

song song löïc

+ HAØNG ÑINH:

Quy öôùc:

vuoâng goùc löïc

+ BÖÔÙC ÑINH:

khoaûng caùch 2

treân

ñöôøng

ñinh

Haøng ñinh

2. Boá trí buloâng

- Khoaûng caùch min nhaèm:

+ Ñaûm baûo ñoä beàn cuûa baûn theùp

+ Ñaûm baûo khoâng gian toái thieåu ñeå vaën

Ñoái vôùi caùc lieân keát chòu löïc, neân boá trí theo kcaùch MIN ñeå goïn, tieát kieäm

eâcu

2. Boá trí buloâng

- Khoaûng caùch max:

+ Ñaûm baûo ñoä oån ñònh cuûa baûn theùp (ñoái

vôùi caáu kieän chòu neùn)

+ Ñaûm baûo ñoä chaët cuûa lieân keát, traùnh

khoâng cho nöôùc, hôi, buïi baån loït vaøo trong

lieân keát gaây aên moøn theùp.

2. Boá trí buloâng

- Ñoái vôùi theùp Hình, vò trí caùc daõy buloâng (a,

a1, a2, n) ñöôïc quy ñònh saün theo kích thöôùc

töông öùng cuûa töøng loaïi theùp hình

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

1. Tính lieân keát buloâng chòu löïc doïc truïc

2. Tính toaùn lieân keát buloâng chòu moâmen vaø löïc caét

3. Kyù hieäu buloâng, ñinh taùn treân baûn veõ

1. Tính lieân keát buloâng chòu löïc doïc truïc

Choïn ñöôøng kính BL vaø kích

thöôùc caùc baûn gheùp:

- Trong cuøng 1 caáu kieän,

chæ neân duøng 1 loaïi

ñöôøng kính buloâng

- Choïn buloâng theo coâng

trình:

+ Thoâng thöôøng: d = 20 –

24mm

+ Naëng: d = 24 – 30 mm

(cid:0) Abg (cid:0)

- Choïn baûn gheùp sao cho:

1. Tính lieân keát buloâng chòu löïc doïc truïc

Tính toaùn soá löôïng buloâng:

a) Ñoái vôùi buloâng thoâ, thöôøng vaø tinh (chòu CAÉT

[

]

min

vaø EÙP MAËT) : N + Soá löôïng buloâng caàn thieát ñöôïc tính theo: (cid:0)

trong ñoù: [N]minb = min ([N]vb, [N]cb)

- [N]vb : cöôøng ñoä chòu caét cuûa bu loâng

- [N]cb : cöôøng ñoä chòu eùp maët cuûa bu loâng

1. Tính lieân keát buloâng chòu löïc doïc truïc

+ Kieåm tra caáu kieän cô baûn bò giaûm yeáu do loã

g g bl

N A n

buloâng: (cid:0)

trong ñoù : An - dieän tích tieát dieän thöïc cuûa

baûn theùp

bl - heä soá ñieàu kieän laøm vieäc, cho

(cid:0)

pheùp keå söï laøm vieäc deûo

cuûa lieân keát

* Ñoái vôùi daàm ñaëc, coät vaø caùc baûn noái :

bl = 1,1

(cid:0)

* Ñoái vôùi keát caáu thanh cuûa maùi vaø saøn:

bl = 1,05

(cid:0)

1. Tính lieân keát buloâng chòu löïc doïc truïc

+ Tính toaùn dieän tích thöïc giaûm yeáu do loã

buloâng:

An = A – A1

1, A1,2,3,4,5

1 – n(cid:0) s2t/4u)

trong ñoù : A1 = Max (A1,5

1. Tính lieân keát buloâng chòu löïc doïc truïc

b) Ñoái vôùi buloâng chòu keùo

+ Soá löôïng buloâng caàn thieát ñöôïc tính theo:

(cid:0)

[

N ] N g

[N]tb : khaû naêng chòu keùo bu loâng

+ Kieåm tra beàn baûn theùp bò giaûm yeáu

do loã buloâng

2. Tính lieân keát buloâng chòu moâmen vaø löïc caét

H AØ N G

DAÕY

- Giaû thieát gaàn ñuùng:

+ + ...

...

N L i i

N L N L N L 1 1 2

(cid:0)

trong đó: Ni – lực tác dụng lên dãy đinh thứ i

Li – cánh tay đòn của các cặp ngẫu lực Ni

2. Tính lieân keát buloâng chòu moâmen vaø löïc caét

N L i i L 1

- Caùc löïc Ni coù theå ñöôïc tính qua N1 :

)

+ + ...

...

2 L i

2 L 2

� �= ( N 2 1 L � � 1 L � � 1

N 1

max

- Töø ñoù xaùc ñònh ñöôïc löïc lôùn nhaát N1:

max 2 L i

(cid:0)

2. Tính lieân keát buloâng chòu moâmen vaø löïc caét

blM

gaây ra:

(cid:0) - Löïc lôùn nhaát taùc duïng leân 1 buloâng do M ML max 2 m L i

2. Tính lieân keát buloâng chòu moâmen vaø löïc caét

- Ñieàu kieän beàn:

[

]

blM

min

(cid:0)

ML max 2 m L 1

(cid:0)

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

[N]minb = [N]b : BL cường độ cao

(cid:0) (cid:0) (cid:0) A (cid:0) nv

(cid:0) (cid:0) (cid:0) fcb

b1 ((cid:0)

b2)min

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) [N]vb = fvb [N]cb = d ((cid:0) [N]b = fhb (cid:0) t)min Abn (cid:0) nf

2. Tính lieân keát buloâng chòu moâmen vaø löïc caét

blQ

Q n

- Lieân keát buloâng chòu Q:

trong ñoù: n – soá löôïng buloâng treân moät nöûa lieân

keát

[

]

2 - Kieåm tra beàn lieân keát buloâng chòu ñoàng thôøi N blQ

2 blM

min

N bl caû M vaø Q:

(cid:0)

Khaû naêng chòu löïc cuûa 1 buloâng

Trạng thái chịu lực Bulông

(cid:0) (cid:0) (cid:0) A (cid:0)

Cắt

(cid:0) (cid:0) [N]vb = fvb nv [N]cb = d ((cid:0) t)min fcb Ép mặt (cid:0)

b [N]tb = Abn

- (cid:0) Kéo ftb (cid:0) (cid:0) fvb : cöôøng ñoä tính toaùn chòu caét cuûa vaät lieäu BL b : heä soá ñieàu kieän laøm vieäc lieân keát BL

- A : dieän tích tieát dieän ngang thaân BL – phaàn

khoâng bò ren

- nv : soá löôïng maët caét tính toaùn cuûa BL - ((cid:0) t)min : toång chieàu daøy nhoû nhaát cuûa caùc baûn

theùp cuøng tröôït veà moät phía fcb : cöôøng ñoä eùp maët tính toaùn cuûa BL

- - d : ñöôøng kính thaân bu loâng - Abn : dieän tích thöïc cuûa tieát dieän thaân BL

- ftb : cöôøng ñoä tính toaùn cuûa vaät lieäu BL khi chòu

keùo

n – số BL ở 1 phía LK

(cid:0) (cid:0) Nbl ≤ [N]bl

N

N n

M

max

ML max 2 m L i

(cid:0)

Kéo (hoặc nén) lệch tâm (M và N)

Q

Q n

= N N

max

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

(

) 2

2 Q

max

2 Q

2 M

max

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

Chọn hai bản ghép, mỗi bản dày (cid:0)

bgA

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

= 26.1, 4 36, 4 > =

cm =

41, 6

36, 4

A bg

 bản ghép đủ bền

[

daN

Diện tích tiết diện thép cơ bản:

1500.0,9.3,14.2 8478

A n . b v

] vbN

Khả năng chịu cắt của BL: g .

daN

)

2.1, 4.3950.0,9 9954

= b

g cb

d =

( [

] ]

[ [

]

daN

8478

min

5,9

[

]

50000 8478.1

min

Xác định khả năng chịu ép mặt của BL: f . min =

g g

�

� f

daN

1840,9

2100.1,1 2310

b c

Lấy n=6 bulong

(

50000 ) 26 3.2, 2 .1, 4

 Bản thép đủ bền

- Kiểm tra bền bản thép giảm yếu: N A n

ĐINH TÁN LIÊN KẾT ĐINH TÁN LIÊN KẾT

- Ñinh taùn : 1 ñoaïn theùp

troøn, 1 ñaàu ñöôïc taïo

muõ saün, ñaàu kia ñöôïc

taùn thaønh muõ khi ñaõ

laép ñinh vaøo lieân keát

Bài giảng Kết cấu thép - Chương 2: Liên kết kết cấu thép (2.2)