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 P6

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

Báo xấu

188
lượt xem 48
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Liên kết hàn là hình thức liên kết chủ yếu hiện nay trong kết cấu thép. Li ên kết hàn đơn giản về cấu tạo, thiết kế và thi công, ít chi tiết và không gây giảm yếu mặt cắt. Thông thường, các cấu kiện thép được hàn nối trong nhà máy và được lắp ghép tại công trường bằng bu lông cường độ cao.

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 P6

Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD trong đó: Qu lực nhổ trên một bu lông do tải trọng có hệ số, đ ược lấy bằng không khi lực l à âm (N) Pu lực kéo trực tiếp tr ên một bu lông do tải trọng có hệ số (N) a khoảng cách từ tim bu lông đến mép tấm (mm) b khoảng cách từ tim bu lông đến chân đ ường hàn của cấu kiện li ên kết (mm) t bề dày nhỏ nhất của các cấu kiện li ên kết 2.7 Liên kết hàn đơn giản Liên kết hàn là hình th ức liên kết chủ yếu hiện nay trong kết cấu thép. Li ên kết hàn đơn giản về cấu tạo, thiết kế v à thi công, ít chi ti ết và không gây gi ảm yếu mặt cắt. Thông thường, các cấu kiện thép đ ược hàn nối trong nh à máy và đư ợc lắp ghép tại công tr ường bằng bu lông c ường độ cao. Tuy nhiên, như ợc điểm của li ên kết hàn là thư ờng gây ứng suất d ư, đặc biệt trong những mối h àn lớn. Ngo ài ra, chất lượng mối h àn phụ thuộc nhiều v ào công ngh ệ hàn và trình độ người thi công. Các mối hàn được thiết kế với c ường độ bằng c ường độ thép c ơ bản, trong đó, que hàn được quy định ph ù hợp với từng loại thép kết cấu (tham khảo t ài liệu [2]). 2.7.1 Cấu tạo li ên kết hàn Các loại mối h àn chủ yếu trong kết cấu thép l à hàn góc, hàn rãnh và hàn đinh tán, trong đó thông dụng nhất l à hàn góc. Khi ch ịu lực nhỏ, đ ường hàn góc là kinh t ế vì không ph ải gia công mép c ấu kiện hàn. Khi ch ịu lực lớn, mối h àn rãnh có hi ệu quả hơn vì mối hàn có thể ngấu hoàn toàn vào thép cơ b ản. Hàn đinh tán ch ỉ được sử dụng khi không thể h àn góc hay hàn rãnh. Trong m ột liên kết, có thể sử dụng kết hợp nhiều loại đ ường hàn. Các loại vật liệu hàn được quy đinh như sau: Thép hàn cho công trình c ầu được thống k ê cùng với que hàn yêu cầu trong bảng 2.7 và m ối hàn phải ngấu ho àn toàn. Các m ối hàn được thiết kế với cường độ bằng c ường độ thép c ơ bản. Bảng 2.7 Yêu cầu thép v à que hàn thích h ợp trong xây dựng cầu Thép cơ b ản Tia hồ quang đ ược che chắn Tia hồ quang nhấn ch ìm Tia hồ quang trong khí trơ A36/M270 c ấp 250 AWS A.5.1hoặc A.5.5E7016 , AWS A5.17 AWSA5.20 E7018,ho ặc E7028,E7016 -X, F6A0-EXXX F7A0 - E6XT-1.5 E7018-X EXXX E7XT-1.5 A572cấp 50/M270M AWS A5.1 or A5. E7016, AWSA5.17F7A10 - AWSA5.20E7XT -1.5 http://www.ebook.edu.vn 46
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Thép cơ b ản Tia hồ quang đ ược che chắn Tia hồ quang nhấn ch ìm Tia hồ quang trong khí trơ EXXX Cấp 345 loại 1,2,3 E7018, E7028, E7016-X hoặc E7018 -X A588/M270M AWS A5.1E7016, E7018, AWS A5.17 AWS A5.20 Cấp 345 W E7028, AWS A5.5E7016 -X hoặc A5.23 hoặc A5.29 E7018-X, E7028-X, E7018-W F7A0- EXXX E7XT-15 E7015, 16, 18-C1L, C2L F8A0- EXXX E8XT-1,5NiX, W E8016, 18C1, C2, E8016, 18C3, E8018-W A852/M270 C ấp AWS A5.5 E9018 -M AWS A5.23 AWS A5.29 485 W F9A0-EXXX-X E9XT1-X,E9XT5-X A514/M270 AWS A5.5 E1018 -M Cấp 690 và 690 W Dày trên 63.5mm Bảng 2.8: Các vật liệu thép h àn theo tiêu chu ẩn Mĩ (Bảng 3.1 –22TCN280-01) Thép cơ bản Yêu cầu cơ tính vật liệu hàn Yêu cầu kiểm tra chứng chỉ Ký hiêụ Phân loại theo CVN (J) chảy bền chảy bền AASHTO AWS (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (%) (ASTM) M270M Hàn tự động dưới thuốc: - 20o C F6A0-EXXX 330 415 - 550 300 400 - 565 22 27 (A709M) - 20o C F7A0-EXXX 400 480 - 655 370 470 - 670 22 27 Cấp 250 Hàn dâ y lõi thuốc: - 20o C E6XT-1,5 345 428min 315 415 - 600 22 27 - 20o C E7XT-1,5 414 497 min 385 485 - 655 22 27 Hàn trong khí bảo vệ: - 20o C ER70S - 2, 3, 6, 7 400 480 min 385 485 - 670 22 27 M270M Hàn tay: (A709M) E7016, E7018 Không kiểm tra Cấp 345 E7028 399 482 min loại 1, 2, 3 E7016-X, E7018-X 390 480 min Hàn tự động dưới thuốc: - 20 o C F7A0-EXXX 400 485 - 655 370 470 - 670 22 27 Hàn dâ y lõi thuốc: - 20o C E7XT-1,5 414 497 min 385 485 - 655 22 27 Hàn trong khí bảo vệ: - 20o C ER70S - 2, 3, 6, 7 400 480 min 370 470 - 670 22 27 http://www.ebook.edu.vn 47
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Thép cơ bản Yêu cầu cơ tính vật liệu hàn Yêu cầu kiểm tra chứng chỉ Ký hiêụ Phân loại theo CVN (J) chảy bền chảy bền AASHTO AWS (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (%) (ASTM) M270M Hàn tay: Không kiểm tra (A709M) E9018-M 540 - 620 620 min Cấp 485 Hàn tự động dưới thuốc: - 25o C F9A0-EXXX-X 540 620 - 760 510 605 - 785 17 34 Hàn dâ y lõi thuốc: - 25o C E9XT1-X 540 620 - 760 510 605 - 785 17 34 - 25o C E9XT5-X 540 620 - 760 510 605 - 785 17 34 2.7.1.1 Hàn góc Mối hàn góc đư ợc thực hiện ở góc vuông giữa hai cấu kiện cần li ên kết (hình 2.15). Mặt cắt mối h àn có thể quy về dạng tam giác vuông. Kích th ước đặc trưng của mặt cắt mối hàn là c ạnh nhỏ h ơn trong hai c ạnh vuông góc của tam giác, đ ược gọi l à chiều dày đường hàn, ký hi ệu là w. Do một đoạn đ ường hàn có th ể chịu tác dụng của cắt, nén hay kéo theo m ọi phương, một đường hàn yếu nhất là khi ch ịu cắt v à nó luôn luôn đư ợc giả thiết là bị phá hoại do cắ t. Đặc biệt, sự phá hoại đ ược giả thiết l à xảy ra do cắt trong mặt phẳng đi qua chỗ hẹp nhất của đ ường hàn. Bề rộng nhỏ nhất n ày là kho ảng cách vuông góc từ chân đ ường hàn tới đường huyền của tam giác. Hình 2.15 Mối hàn góc 2.7.1.2 Hàn rãnh Mối hàn rãnh th ường được sử dụng để nối hai cấu kiện nằm tro ng cùng m ột mặt phẳng (hình 2.1 6), nhưng c ũng có thể d ùng cho m ối nối chữ T hay mối nối góc. Trong loại mối hàn này, mép các c ấu kiện phải đ ược gia công để đảm bảo cho mối h àn ngấu trên toàn b ộ chiều dày các thanh n ối. http://www.ebook.edu.vn 48
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Hình 2.16 Mối hàn rãnh 2.7.1.3 Giới hạn kích th ước của mối h àn góc Theo Tiêu chu ẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05, chiều dày lớn nhất của mối h àn góc d ọc theo cạnh của cấu kiện li ên kết được lấy bằng Chiều dày bản nối, nếu bản nối mỏng h ơn 6 mm Chiều dày bản nối t rừ đi 2 mm nếu bản nối d ày hơn ho ặc bằng 6 mm. Chiều dày nhỏ nhất của mối h àn góc đư ợc quy định nh ư trong b ảng 2.6. Bảng 2.9 Chiều dày nh ỏ nhất của đ ường h àn góc (Tiêu chu ẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05 ) Chiều dày chi tiết liên kết mỏng h ơn Chiều dày nhỏ nhất của đ ường hàn góc (mm) (mm) 6 T 20 T >20 8 Chiều dài có hiệu nhỏ nhất của đ ường hàn góc phải lớn h ơn bốn lần chiều d ày của nó và phải lớn h ơn 40 mm. Các quy đ ịnh cấu tạo chi tiết của li ên kết hàn theo Tiêu chu ẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 có th ể tham khảo trong T ài liệu [2]. 2.7.2 Sức kháng tính toán của mối h àn 2.7.2.1 Mối hàn rãnh a) Mối hàn rãnh ng ấu hoàn toàn Chịu lực dọc trục Sức kháng tính toán của các li ên kết hàn rãnh ng ấu hoàn toàn ch ịu nén hoặc chịu kéo trực giao với diện tích hữu hiệu hoặc song song v ới trục đ ường hàn được lấy nh ư sức kháng tính toán c ủa thép c ơ bản. Chịu cắt Sức kháng tính toán của các li ên kết hàn rãnh ng ấu hoàn toàn ch ịu cắt tr ên diện tích hữu hiệu được lấy theo trị số nhỏ h ơn hoặc cho bởi công thức 2.13 hoặc 60% sức kh áng tính toán chịu kéo của thép c ơ bản. http://www.ebook.edu.vn 49
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD (2.13) trong đó cường độ phân loại của thép đ ường hàn hệ số sức kháng đối với đối với thép h àn (bảng 1.1) b) Mối hàn rãnh ng ấu cục bộ Chịu lực dọc trục Sức kháng tính toán của các li ên kết hàn rãnh ng ấu cục bộ chịu kéo hoặc chịu nén song song với trục đ ường hàn hoặc chịu nén trực giao với diện tích hữu hiệu đ ược lấy nh ư sức kháng tính toán c ủa thép c ơ bản. Sức kháng tính toán c ủa các liên kết hàn rãnh ng ấu cục bộ chịu kéo trực giao với diện tích hữu hiệu đ ược lấy theo trị số nhỏ h ơn hoặc cho bởi công thức 2.14 hoặc sức kháng tính toán ch ịu kéo của thép c ơ bản. (2.14) trong đó, là hệ số sức kháng đối với thép h àn (bảng 1.1) Chịu cắt Sức kháng tính toán của các li ên kết hàn rãnh ng ấu cục bộ chịu cắt song song với trục đường hàn được lấy theo trị số nhỏ h ơn hoặc của sức kháng có hệ số của vật liệu liên kết được quy định trong điều 6.13.5 (Ti êu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05), hoặc cho bởi công thức 2.15 (2.15) trong đó, là hệ số sức kháng đối với thép h àn (bảng 1.1). 2.7.2.2 Mối hàn góc Chịu lực dọc trục Sức kháng tính toán của li ên kết bằng đ ường hàn góc ch ịu nén hoặc chịu kéo song song với trục đ ường hàn được lấy nh ư sức kháng tính toán của thép c ơ bản. Chịu cắt Sức kháng tính toán của đ ường hàn góc ch ịu cắt trên diện tích hữu hiệ u được lấy theo trị số nhỏ hơn hoặc cho bởi công thức 2.16 hoặc sức kháng có hệ số của vật liệu li ên kết được quy định trong điều 6.13.5. (2.16) trong đó cường độ phân loại của thép đường hàn hệ số sức kháng đối với đối với thép h àn (bảng 1.1) http://www.ebook.edu.vn 50
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Sức kháng có hệ số của vật liệu li ên kết trong li ên kết chịu cắt đ ược quy định nhằm đảm bảo không xảy ra phá hoại cắt đối với cấu kiện li ên kết (hình 2.17), phải được lấy theo công th ức 2.17. (2.17) (2.18) trong đó, Ag là diện tích nguy ên chịu cắt của cấu kiện li ên kết, Fy là cường độ chảy của thép liên k ết và là hệ số sức kháng đối với cắt ( ). Hình 2.17 Đường hàn góc ch ịu cắt. Cần phải kiểm tra c ường độ chịu cắt của tấm công son Diện tích hữu hiệu của đ ường hàn góc b ằng chiều d ài hữu hiệu của đ ường hàn nhân với chiều d ày tính toán c ủa mối hàn, là khoảng cách nhỏ nhất từ chân đ ường hàn đến mặt mối hàn (hình 2.1 8). Trong ph ần lớn các b ài toán c ủa liên kết hàn, phân tích c ũng như thiết kế, nên sử dụng cường độ tr ên một đơn vị chiều dài của đường hàn (hoặc là cường độ của bả n thân đường hàn, hoặc là cường độ của thép c ơ bản, tuỳ theo giá trị n ào nhỏ hơn). Cách ti ếp cận này sẽ được minh hoạ trong ví dụ sau đây. HÌnh 2.1 8 Mặt cắt tính toán của đ ường hàn góc http://www.ebook.edu.vn 51
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD VÍ DỤ 2.5 Một thanh thép dẹt chịu kéo dọc trục đ ược liên kết vào một bản nút nh ư trong h ình 2.19. Đường hàn góc có chi ều dày 6 mm đư ợc chế tạo bằng que h àn E70XX có cư ờng độ . Sử dụng thép kết cấu loại M270, cấp 250 . Giả thiết rằng c ường độ chịu kéo của thanh kéo l à được đảm bảo. H ãy xác định cường độ thiết kế của li ên kết hàn. Hình 2.19 Hình cho ví d ụ 2.5 Lời giải Do đường hàn được bố trí đối xứng với trục dọc của cấu kiện, li ên kết được xem l à một liên kết đơn giản và không có t ải trọng bổ sung do lệch tâm. Chiều dày tính toán c ủa đường hàn là (0,707 6) Khả năng chịu cắt tr ên một đơn vị chiều dài (1 mm) đư ờng hàn là Khả năng chịu cắt tr ên một đơn vị chiều dài của thanh nối mỏng h ơn (bản nút) l à → Cường độ đ ường hàn là quyết định. Khả năng chịu lực của to àn liên k ết là Đáp số Cường độ thiết kế của li ên kết hàn là 197,52 kN. VÍ DỤ 2.6 Một thanh thép d ẹt có kích th ước 12 100 mm2 bằng thép M270, cấp 250 chịu kéo đúng tâm với lực kéo có hệ số bằng 210 kN. Tha nh kéo đư ợc hàn vào b ản nút có chi ều dày 10 mm như trong h ình 2.20. Hãy thi ết kế li ên kết hàn. http://www.ebook.edu.vn 52
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Hình 2. 20 Hình cho ví d ụ 2.6 Lời giải Đối với thép c ơ bản M270, cấp 250, thường dùng loại que h àn E70XX có . Thử chọn đ ường hàn có kích thước tối thiểu w = 6 mm. Khả năng chịu lực của một đ ơn vị chiều d ài đường hàn, như đ ã được tính trong ví dụ 2.5, là 987,6 N/mm. Khả năng chịu cắt tr ên một đơn vị chiều dài của thanh nối mỏng h ơn (bản nút) l à → Cường độ đ ường hàn là quyết định. Chiều dài đường hàn cần thiết là thoả mãn yêu c ầu về chiều d ài tối thiểu của đ ường hàn là 4w = 24 mm và 40 mm. Đáp số Vậy, sử dụng hai đ ường hàn song song b ằng nhau, mỗi đ ường hàn dài 110 mm. 2.8 Các trư ờng hợ p liên kết lệch tâm Liên kết lệch tâm l à một liên kết mà trong đó, h ợp các lực tác dụng không đi qua trọng tâm của các bu lông hoặc đ ường hàn. Nếu liên kết có một mặt phẳng đối xứng th ì trọng tâm diện tích chịu cắt của bu lông hoặc đ ường hàn có th ể được sử dụng làm điểm tham chiếu và khoảng cách vuông góc từ đ ường tác dụng của tải trọng đến trọng tâm n ày được gọi l à độ lệch tâm. Mặc d ù hầu hết các li ên kết trong thực tế chịu lực lệch tâm nh ưng trong nhi ều trường hợp, độ lệch tâm l à nhỏ và có thể được bỏ qua . 2.8.1 Liên kết bu lông lệch tâm chỉ chịu cắt Liên kết công son v ào cột như trong h ình 2.1d là một ví dụ của li ên kết bu lông chịu cắt lệch tâm. Có hai cách tiếp cận để giải quyết b ài toán: phân tích đàn h ồi theo truyền http://www.ebook.edu.vn 53
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD thống và phân tích cư ờng độ giới hạn. Phần sau đây tr ình bày cách tính liên k ết bu lông lệch tâm bằng phân tích đ àn hồi. Cách tính toán theo phân tích c ường độ giới hạn có thể tham khảo tài liệu [5]. Phân tích đàn h ồi Tải trọng P tác dụng lệch tâm có thể đ ược thay thế bằng một lực P tác dụng tại t rọng tâm cộng với một mô men M = P.e , với e là độ lệch tâm. Dưới tác dụng của tải trọng đúng tâm P, mỗi bu lông chịu tác dụng của một phần lực chia đều , với n là số bu lông. Dưới tác dụng của mô men, nội lực của bu lông có thể đ ược xác định khi coi ứng suất cắt trong bu lông l à do xoắn của một mặt cắt ngang đối với các diện tích mặt cắt ngang của các bu lông. Nh ư vậy, ứng suất cắt trong mỗi bu lông có thể đ ược tính theo công thức về xoắn (2.19) trong đó D khoảng cách từ trọng tâm của diện tích tới điểm cần tính ứng suất J mô men quán tính c ực của diện tích quanh trọng tâm và ứng suất fv vuông góc v ới d. Nếu áp dụng định lý trục song song, J cho toàn th ể diện tích có thể xấp xỉ bằng Ở đây, giả thiết tất cả các bu lông có c ùng diện tích. Công thức 2.19 có thể đ ược viết thành và lực cắt trong mỗi bu lông do mô men sinh ra l à Hai thành ph ần lực cắt đ ã được xác định có thể đ ược cộng vec t ơ để tạo thành hợp lực p như được minh hoạ trong h ình 2.21. Kích thư ớc của bu lông sẽ đ ược chọn theo nội lực lớn nhất trong các bu lông. http://www.ebook.edu.vn 54

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.