zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kiến trúc - Xây dựng

Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 P5

Chia sẻ: Cindy Cindy | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Báo xấu

366
lượt xem 60
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bu lông thường khác với bu lông cường độ cao không chỉ ở các thuộc tính của vật liệu m à còn ở chỗ lực ép chặt do xiết bu lông không đ ược tính đến. Bu lông thường được quy định trong Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05 là bu lông ASTM A307. Sức kháng cắt danh định của bu lông c ường độ cao ở TTGH cường độ trong các mối nối mà khoảng cách giữa các bu lông xa nhất đo song song với ph ương lực tác dụng nhỏ hơn 1270 mm được...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 P5

Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD 2.4 Cường độ chịu cắt của bu lông Bu lông thư ờng khác với bu lông c ường độ cao không chỉ ở các thuộc tính của vật liệu m à còn ở chỗ lực ép chặt do xiết bu lông không đ ược tính đến. Bu lông th ường được quy định trong Tiêu chu ẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05 là bu lông ASTM A307. Sức kháng cắt danh định của bu lông c ường độ cao ở TTGH c ường độ trong các m ối nối mà khoảng cách giữa các bu lông xa nhất đo song song với ph ương lực tác dụng nhỏ hơn 1270 mm đư ợc lấy nh ư sau: Khi đường ren răng không cắt qua mặt phẳng cắt (2.7) Khi đường ren răng cắt mặt phẳng cắt (2.8) trong đó: Ab diện tích bu lông theo đ ường kính danh định (mm 2), Fub cường độ chịu kéo nhỏ nhất của bu lông (MPa), v à Ns số mặt phẳng cắt cho mỗi bu lông Sức kháng cắt danh định của bu lông trong các mối nố i dài hơn 1270 mm đư ợc lấy bằng 0,80 lần trị số tính theo các công thức 2.7 hoặc 2.8. Sức kháng cắt danh định của bu lông th ường ASTM A307 đ ược xác định theo công thức 2.8. Khi bề d ày tệp bản nối của một bu lông A307 lớn h ơn 5 lần đường kính, sức kháng dan h định sẽ giảm đi 1,0% cho mỗi 1,50 mm lớn h ơn 5 lần đường kính. Sức kháng cắt có hệ số của bu lông l à , với đối với bu lông th ường và đối với bu lông c ường độ cao (bảng 1.1 ). VÍ DỤ 2.2 Xác định cường độ thiết kế của li ên kết cho trong h ình 2.10 d ựa trên sự cắt và ép mặt. Bản nút có chi ều dày 10 mm, thanh kéo có m ặt cắt ngang 12 120 mm 2. Sử dụng bu lông ASTM A307, đư ờng kính 20 mm, thép kết cấu M270 cấp 250. Hình 2.10 Hình cho ví d ụ 2.2 http://www.ebook.edu.vn 37
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Lời giải Liên kết có thể đ ược coi l à liên kết đơn giản và các bu lông có th ể được xem là chịu lực như nhau. Trong h ầu hết các tr ường hợp, sẽ l à thuận tiện khi xác định c ường độ ứng với một bu lông rồi, sau đó, nhân với tổng số bu lông. a) Tính sức kháng cắt Bu lông ASTM A307 có cư ờng độ chịu kéo nhỏ nhất Diện tích mặt cắt ngang bu lông Số mặt chịu cắt của bu lông: Sức kháng cắt danh định của một bu lông đ ược tính theo công thức 2.8 Sức kháng cắt có hệ số của hai bu lông l à b) Tính s ức kháng ép mặt Thép kết cấu M270 cấp 250 có cường độ chịu kéo Fu = 400 MPa Đường kính lỗ bu lông để tính ép mặt h = d + 2 mm = 22 mm Kiểm tra ép mặt tr ên bản nút (bản mỏng h ơn). Lỗ sát mép bản nút < 2d = 40 mm Lỗ khác > 2d = 40 mm Cường độ chịu ép mặt đối với bản nút là Cường độ chịu ép mặt (245,76 kN) lớn h ơn cường độ chịu cắt (65,149 kN). Nh ư vậy, sức kháng c ắt của bu lông quyết định c ường độ li ên kết. Đáp số Xét về cắt và ép mặt, cường độ thiết kế của li ên kết là 65,149 kN (chú ý r ằng, một số TTGH khác c òn chưa được kiểm tra cũng nh ư cường độ chịu kéo của mặt cắt thanh gi ảm yếu, thực tế có thể quyết định c ường độ thiết kế). http://www.ebook.edu.vn 38
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD VÍ DỤ 2.3 Hãy xác định cường độ thiết kế của li ên kết cho trong h ình 2.11 theo c ắt bu lông, ép m ặt thép cơ b ản và cường độ chịu kéo của thép c ơ bản. Bu lông đ ường kính 22 mm, bằng thép A325, đư ờng ren không cắt mặt phẳng cắt của mối nối. Sử dụng thép M270M, cấp 345 cho cấu kiện c ơ bản. Hình 2.11 Hình cho ví d ụ 2.3 Lời giải a) Tính s ức kháng c ắt: Tính cho m ột bu lông Bu lông ASTM A325 có cư ờng độ chịu kéo nhỏ nhất Diện tích mặt cắt ngang bu lông Số mặt chịu cắt của bu lông: Sức kháng cắt danh định của một bu lông đ ược tính theo công thức 2.7 Sức kháng cắt có hệ số của một bu lông l à Sức kháng cắt có hệ số của ba bu lông là b) Tính s ức kháng ép mặt Thép kết cấu M270 cấp 345W có cư ờng độ chịu kéo Fu = 450 MPa Đường kính lỗ bu lông để tính ép mặt h = d + 2 mm = 24 mm Kiểm tra ép mặt cho cả thanh kéo v à bản nút. http://www.ebook.edu.vn 39
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Kiểm tra ép mặt cho thanh kéo Lỗ sát mép < 2d = 44 mm Các lỗ khác < 2d = 44 mm Cường độ chịu ép mặt đối với cấu kiện chịu kéo l à Kiểm tra ép mặt cho bản nút Với lỗ sát mép bản nút Với các l ỗ khác Cường độ chịu ép mặt đối với bản nút l à Như vậy, cường độ chịu ép mặt của bản nút l à khống chế c) Kiểm tra c ường độ chịu kéo của thanh kéo Với mặt cắt nguy ên: Diện tích mặt cắt nguy ên của thanh kéo l à Sức kháng chảy có hệ số đ ược xác định theo công thức 3.1 với Với mặt cắt hữu hiệu (giảm yếu bởi lỗ bu lông) Diện tích mặt cắt thực hữu hiệu Ae của thanh kéo đ ược tính theo công thức 3.3 http://www.ebook.edu.vn 40
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Ở đây, li ên kết chịu lực đều n ên U = 1,0. Như v ậy Sức kháng kéo đứt có hệ số đ ược xác định theo công thức 3.2 với Như vậy, cường độ thanh kéo đ ược quyết định bởi sức kháng kéo đứt, bằng 233,172 kN. Đáp số Cường độ thanh kéo (233,172 kN) nhỏ h ơn cường độ chịu cắt của các bu lông (363,33 kN) và cư ờng độ chịu ép mặt của các bản nối (477,316 kN). Vậy, c ường độ thiết kế của liên kết là 233,172 kN. Cắt khối Với các mối nối chịu kéo thông thường khi tiến hành thí nghiệm ta thấy có một phần hoặc một “khối” vật liệu (của bản nút hoặc của cấu kiện chịu kéo) có thể bị xé rách. Ví dụ như cấu kiện chịu kéo là thép góc không đều cánh ở hình sau là mô tả hiện tượng này và ta gọi đó là hiện tượng cắt khối. Trong h ình vẽ phần được gạch chéo có xu hướng bị phá hoại theo m ặt chịu cắt dọc ab và phá hoại theo m ặt chịu kéo ngang bc. Quá trình nay khi tính toán ta sẽ dựa trên giả thiết rằng trong hai m ặt phá hoại thì một mặt sẽ đạt đến cường độ phá hoại và mặt kia đạt đến cường độ chảy. Điều này có nghĩa là nếu phá hoại xảy ra trên mặt chịu cắt thì mặt chịu kéo sẽ đạt đến giới hạn chảy hoặc nếu phá hoại xảy ra trên mặt chịu kéo thì mặt chịu cắt sẽ đạt đến giới hạn chảy. Cả hai mặt chịu kéo và chịu nén này sẽ tạo nên sức kháng cắt khối, hay sức kháng cắt khối là tổng sức kháng của hai mặt chịu kéo và chịu cắt. Hình 2.12 : Phá hoại do cắt khối Xác đinh sức kháng cắt khối: - Nếu Atn ≥ 0,58A vn thì phá hoại xảy ra trên mặt chịu kéo mặt chịu cắt lúc đó đạt đến giới hạn chảy và sức kháng cắt khối danh định được tính như sau: Pnbs = 0,58FyAvg + FuAtn http://www.ebook.edu.vn 41
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD - Nếu Atn < 0,58Avn thì phá hoại xảy ra trên mặt chịu cắt, mặt chịu kéo lúc đó đạt đến giới hạn chảy và sức kháng cắt khối danh định được tính như sau: Pnbs = 0,58FuAvn + FyAtg Sức kháng cắt khối tính toán được tính như sau: Prbs = bsPnbs Trong đó: Pnbs: Sức kháng cắt khối danh định Prbs: Sức kháng cắt khối tính toán bs : Hệ số sức kháng cắt khối ( =0,8) bs Avg: Diện tích nguy ên chịu cắt Avn: Diện tích thực chịu cắt Atg: Diện tích nguy ên chịu kéo Atn: Diện tích thực chịu kéo VÍ DỤ 2.4 Cho một liên kết chịu lực như hình vẽ. Tính duỵệt khả năng chịu lực của liên kết theo sức kháng cắt khối biết cả hai chi tiết trên đều được chế tạo từ thép M270 cấp 345, bul ông đường kính d = 22mm v à lực dọc có hệ số ở TTGHCĐ Pu = 550 kN 40 70 40 Pu 70 70 70 55 40 70 40 70 55 Hình 2.13 : Hình cho ví dụ 2.4 Phá hoại do cắt khối có thể xảy ra trên cả bản nút hoặc thanh k éo do đó ta phải tính toán sức kháng cắt khối trên cả thanh kéo và bản nút. a. Trên thanh kéo: Diện tích thực chịu kéo Atn được tính như sau Atn = 12*(70 – 24) = 552 mm 2 Diện tích thực chịu cắt Avn được tính như sau Avn = 2*12*(110 – 1,5*24) = 1776 mm 2 Vậy Atn = 552 mm 2 < 0,58Avn = 0,58*1776 = 1030,08 mm 2 Do đó sức kháng cắt khối danh định được tính như sau: http://www.ebook.edu.vn 42
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Pnbs = 0,58FuAvn + FyAtg = 0,58*450*1776 + 345*840 = 753336 (N) = 753,34 (KN) Với diện tích nguy ên chịu kéo Atg = 70*12 = 840 mm 2 b. Trên b ản nút: Diện tích thực chịu kéo Atn được tính như sau Atn = 10*(70 – 24) = 460 mm 2 Diện tích thực chịu cắt Avn được tính như sau Avn = 2*10*(125 – 1,5*24) = 1780 mm 2 Vậy Atn = 460 mm 2 < 0,58Avn = 0,58*1780 = 1032,24 mm 2 Do đó sức kháng cắt khối danh định được tính như sau: Pnbs = 0,58FuAvn + FyAtg = 0,58*450*1780 + 345*700 = 706080 (N) = 706,08(KN) Với diện tích nguy ên chịu kéo Atg = 70*10 = 700 mm 2 Vậy sức kháng cắt khối của liên kết là: Prbs = bsPnbs = 0,8*706,08 = 564,864 (kN) Vậy theo sức kháng cắt khối liên kết đảm bảo khả năng chịu lực 2.5 Liên kết bu lông c ường độ cao chịu ma sát Liên kết bằng bu lông c ường độ cao đ ược phân loại th ành liên k ết chịu ma sát hoặc li ên kết chịu ép mặt. Một li ên kết chịu ma sát l à liên kết mà trong đó s ự trượt bị cản trở, nghĩa là lực ma sát phải không bị v ượt quá. Trong một li ên kết chịu ép mặt, sự tr ượt có thể xảy ra và sự cắt cũng nh ư ép mặt thực sự xảy ra. Trong một số loại kết cấu, đặc biệt l à kết cấu cầu, liên kết có thể phải chịu nhiều chu ký ứng suất đổi dấu. Trong những tr ường hợp như vậy, mỏi của bu lông có thể l à quyết định và sử dụng li ên kết chịu ma sát l à thích hợp. Tuy nhiên, trong h ầu hết các kết cấu, sự tr ượt ho àn toàn đư ợc chấp nhận v à chỉ cần cấu tạo liên kết chịu ép mặt. (Bu lông A307 chỉ đ ược sử dụng trong các li ên kết chịu ép mặt). Việc lắp đặt đúng quy cách v à sự đạt được lực kéo ban đầu đúng quy định l à cần thiết đối với các liên kết chịu ma sát. C òn trong các liên k ết chịu ép mặt, các y êu cầu đối với lắp đặt bu lông thực tế chỉ l à chúng đư ợc kéo đủ để các cấu kiện li ên kết áp chặt v ào nhau. Việc tính toán li ên kết chịu ép mặt của bu lông c ường độ cao đ ược tiến h ành tương t ự như đối với bu lông th ường, đã được trình bày trong các m ục 2.2 – 2.4. Mặc dù các liên k ết ma sát về lý thuyết không chịu cắt v à ép mặt, chúng phả i có đủ cường độ chịu cắt v à ép mặt trong t ình huống có vượt tải, khi m à sự trượt có thể xảy ra. Để ngăn ngừa sự tr ượt, Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05 quy đ ịnh việc tính toán phải được tiến hành với tổ hợp tải trọng sử dụng . Sức kháng tr ượt của bu l ông cường độ cao, về c ơ bản, là một hàm của tích số giữa hệ số ma sát tĩnh v à lực căng tr ước trong bu lông. Quan h ệ này được phản ánh bằng công thức xác định sức kháng tr ượt danh định của một bu lông c ường độ cao nh ư sau http://www.ebook.edu.vn 43
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD (2.9) trong đó: Ns số mặt ma sát của mỗi bu lông (thực tế bằng số mặt cắt của bu lông), Pt lực kéo tối thiểu y êu cầu trong bu lông, đ ược quy định trong bảng 2.3, Kh hệ số kích th ước lỗ, đ ược quy định trong bảng 2.4, v à Ks hệ số điều kiện bề mặt , được quy định trong bảng 2.5. Bảng 2.4 Lực kéo tối thiểu y êu cầu trong bu lông Đường kính bu lông Lực kéo tối thiểu y êu cầu trong bu lông Pt (kN) (mm) Bu lông A325M Bu lông A490M 16 91 114 20 142 179 22 176 221 24 205 257 27 267 334 30 326 408 36 475 595 Bảng 2.5 Các trị số của K h Cho các l ỗ chuẩn 1,0 Cho các l ỗ quá cỡ và khía rãnh ng ắn 0,85 Cho các l ỗ khía r ãnh dài với r ãnh vuông góc v ới 0,70 phương c ủa lực Cho các l ỗ khía r ãnh dài với r ãnh song song v ới 0,60 phương c ủa lực Bảng 2.6 Các trị số của K s Cho các đi ều kiện bề mặt loại A 0,33 Cho các đi ều kiện bề mặt loại B 0,50 Cho các đi ều kiện bề mặt loại C 0,33 Tiêu chuẩn đối với các loại bề mặt: Loại A: các lớp cáu bẩn đ ược làm sạch, bề mặt không s ơn và đư ợc làm sạch bằng thổi với lớp phủ loại A. Loại B: các bề mặt không s ơn và đư ợc làm sạch bằng thổi với lớp phủ loại B. Loại C: bề mặt mạ kẽm nóng, đ ược làm nhám b ằng bàn chải sắt sau khi mạ. Sức kháng tr ượt tính toán (có hệ số) của bu lông c ường độ cao cũng chính l à sức kháng trượt danh định ( ) (2.10) http://www.ebook.edu.vn 44
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD 2.6 Liên kết bu lông c ường độ cao chịu kéo Khi lực kéo tác dụng l ên một bu lông không đ ược căng tr ước thì lực kéo trong bu lông sẽ bằng lực tác dụng. Tuy nh iên, nếu bu lông đ ược kéo tr ước thì một phần lớn tải trọng tác dụng được sử dụng v ào việc làm giảm bớt lực nén hay lực ép giữa các bộ phận đ ược liên kết. Các bu lông c ường độ cao chịu kéo dọc trục phải đ ược căng đến lực quy định trong bảng 2.3. Lực tác dụn g lên liên k ết chịu kéo đ ược xác định bằng tổng cộng lực do tải trọng b ên ngoài sinh ra và l ực do tác động bẩy l ên đối với bu lông. Theo Tiêu chu ẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05, sức kháng kéo danh định của bu lông cường độ cao, Tn, độc lập với mọi lực xiết b an đầu, được tính bằng công thức (2.11) trong đó: Ab diện tích bu lông theo đ ường kính danh định (mm 2) Fub cường độ chịu kéo nhỏ nhất quy định của bu lông (MPa) Tác động bẩy l ên Do tác đ ộng bẩy l ên gây ra bởi sự biến dạng của các cấu kiện tr ong liên kết chịu kéo (h ình 2.14), bu lông cư ờng độ cao chịu một lực kéo bổ sung. Lực kéo do tác động bẩy đ ược tính bằng (2.12) Hình 2.14 Tác đ ộng bẩy l ên trong liên k ết bu lông ch ịu kéo http://www.ebook.edu.vn 45

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.