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 P7

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

Báo xấu

95
lượt xem 22
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tổng quát hơn, các lực tác dụng có thể được biểu diễn theo các thành phần vuông góc với nhau. Với mỗi bu lông, các th ành phần nằm ngang và thẳng đứng của lực do cắt trực tiếp là và trong đó, Px và Py là các thành phần theo phương x và phương y của lực tổng cộng tác dụng tại liên kết (hình 2.22).

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 P7

Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Hình 2. 21 Phân tích các thành ph ần lực của bu lông chịu lực lệch tâm Tổng quát h ơn, các lực tác dụng có thể đ ược biểu diễn theo các th ành phần vuông góc với nhau. Với mỗi bu lông, các th ành phần nằm ngang v à thẳng đứng của lực do cắt trực tiếp là và trong đó, Px và Py là các thành ph ần theo ph ương x và phương y của lực tổng cộng tác dụng tại li ên kết (hình 2.22). Dễ dàng chứng minh đ ược, các th ành phần nằm ngang v à thẳng đứng do sự lệch tâm có thể đ ược tính bằng các công thức và và nội lực tổng cộng của bu lông l à trong đó http://www.ebook.edu.vn 55
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Hình 2.22 Hai thành ph ần lực vuông góc của bu lông 2.8.2 Liên kết bu lông lệch tâm chịu cắt v à kéo đồng thời Trong m ột liên kết đối với m ột công son chữ T tr ên hình 2.2 3, một lực lệch tâm gây ra một mô men, sẽ l àm tăng l ực kéo ở h àng bu lông phía trên và gi ảm lực kéo ở h àng bu lông phía dư ới. Nếu cả hai h àng bu lông này đ ều không đ ược kéo tr ước thì hàng bu lông phía trên s ẽ chịu kéo và hàng bu lông phía dư ới sẽ không chịu lực. Không phụ thuộc v ào loại bu lông, mỗi bu lông sẽ chịu một phần lực cắt chia đều. Hình 2.23 Liên kết bu lông chịu cắt v à chịu kéo Nếu các bu lông l à bu lông cư ờng độ cao th ì mặt tiếp xúc giữa cánh của cột v à cánh của công son sẽ chịu nén đều tr ước khi chịu tải trọng ngo ài. Ứng suất ép mặt sẽ bằng tổng lực kéo của bu lông chia cho diện tích mặt tiếp xúc. Khi lực P tác dụng từ từ, lực nén ở bên trên s ẽ giảm đi v à ở bên dưới sẽ tăng l ên (hình 2.2 4a). Khi l ực nén ở trên cùng b ị triệt tiêu hoàn toàn, các b ộ phận sẽ tách khỏi nhau v à mô men Pe sẽ gây kéo bu lông v à gây nén trên mặt tiếp xúc c òn lại (hình 2.24b). Tải trọng giới hạn sẽ đ ược đạt tới khi nội lực trong bu lông ti ến tới c ường độ chịu kéo giới hạn của chúng. Ở đây, một ph ương pháp đơn gi ản và thiên về an toàn sẽ được sử dụng. Trục trung hoà của liên kết được giả thiết l à đi qua tr ọng tâm của diện tích bu lông. Các bu lông phía trên trục này chịu kéo và các bu lông bên dư ới trục n ày được giả thiết l à chịu nén như trên hình 2.2 4c. Mỗi bu lông đ ược giả thiết l à đạt tới giá trị giới hạn rut. Do có hai bu lông ở mỗi hàng nên m ỗi lực được biểu diễn l à 2rut . Hợp nội lực kéo v à nén là m ột ngẫu bằng với mô men có thể chịu đ ược của li ên kết. Mô men của ngẫu n ày có th ể được xác định bằng tổng mô men của nội lực trong các bu lông đối với một trục bất kỳ, chẳng hạn trục http://www.ebook.edu.vn 56
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD trung hoà. Khi mô men đư ợc chịu bởi li ên kết bằng mô men tác dụng th ì công th ức kết quả có thể đ ược giải đối với lực kéo ch ưa biết của bu lông rut. Hình 2.24 Phân tích ứng suất trong li ên kết bu lông chịu cắt v à chịu kéo 2.8.3 Liên kết hàn lệch tâm chỉ chịu cắt Liên kết hàn lệch tâm đ ược phân tích, về c ơ bản, giống nh ư cách th ức đã áp dụng cho li ên kết bu lông, ngoại trừ chiều d ài đơn vị của đường hàn sẽ thay th ế cho các bu lông ri êng biệt trong tính toán. Cũng nh ư trong liên k ết bu lông lệch tâm chịu cắt, li ên kết hàn chịu cắt có thể đ ược nghi ên cứu bằng ph ương pháp phân tích đàn h ồi hoặc ph ương pháp cư ờng độ giới hạn. Phần sau đây tr ình bày cách tính liên k ết bu lông l ệch tâm bằng phân tích đ àn hồi. Cách tính toán theo phân tích c ường độ giới hạn có thể tham khảo t ài liệu [5]. Phân tích đàn h ồi Tải trọng tác d ụng lên công son trong hình 2.2 5a có thể được coi l à tác dụng trong mặt phẳng đường hàn – nghĩa là mặt phẳng hữu hiệu (có chiều rộng nhỏ nhất). Chấp nhận giả thiết này, tải trọng sẽ đ ược chịu bởi diện tích của đ ường hàn như miêu t ả trong h ình 2.25b. Tuy nhiên, vi ệc tính toán sẽ đ ược đơn giản hoá nếu sử dụng chiều d ày mặt cắt hữu hiệu của đ ường hàn bằng đơn vị. Như vậy, tải trọng đ ược tính toán có thể nhân với 0,707w (w là chiều dày của mối hàn) để có được tải trọng thực tế. Một lực lệch tâm trong mặt phẳng đ ường hàn gây ra c ả cắt trực tiếp v à cắt xoắn. V ì tất cả các phần tử của đ ường hàn tham gia ch ịu cắt nh ư nhau nên ứng suất cắt trực tiếp l à với L là tổng chiều d ài các đư ờng hàn và bằng diện tích chịu lực cắt v ì ở đây, đ ã sử dụng chiều dày có hi ệu của đ ường hàn bằng đơn vị. Nếu sử dụng các th ành phần vuông góc th ì http://www.ebook.edu.vn 57
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD và trong đó Px và Py là các thành ph ần của lực tác dụng theo trục x và trục y. Ứng suất cắt do mô men sinh ra có th ể được tính bằng công thức tính xoắn trong đó d khoảng cách từ trọng tâm của diện tích chịu cắt đến điểm cần tính ứng suất J mô men quán tính c ực của diện tích n ày Hình 2.25 Đường hàn góc ch ịu lực lệch tâm Hình 2.26 biểu diễn ứng suất n ày tại góc tr ên cùng bên ph ải của đ ường hàn đã cho. Biểu diễn theo các th ành phần vuông g óc và trong đó, , với Ix và Iy là mô men quán tính c ủa diện tích cắt đối với hai trục vuông góc. Nếu đã biết tất cả các th ành phần vuông góc th ì có thể cộng véc t ơ để xác đị nh hợp ứng suất cắt tại điểm cần tính toán Hình 2.26 Ứng suất đ ường h àn tại điểm xa trọng tâm nhất http://www.ebook.edu.vn 58
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Chương 3 CẤU KIỆN CHỊU KÉO Cấu kiện chịu kéo th ường gặp trong các khung ngang v à giằng dọc của hệ dầm cầu cũng như trong các c ầu giàn, cầu giàn vòm. Dây cáp và thanh treo trong c ầu treo và cầu dây văng c ũng là những cấu kiện chịu kéo. Điều quan trọng l à phải biết cấu kiện chịu kéo đ ược liên kết với các cấu kiện khác trong kết cấu nh ư thế nào. Nói chung, đây là các chi ti ết liên kết quyết định sức kháng của một cấu kiện chịu kéo v à chúng c ần được đề cập tr ước tiên. 3.1 Các dạng liên kết Có hai dạng liên kết cho các cấu kiện chịu kéo: li ên kết bu lông v à liên kết hàn. Một liên kết bu lông đ ơn giản giữa hai bản thép đ ược cho trong h ình 3.1. Rõ r àng, lỗ bu lông gây giảm yếu mặt cắt ngang nguy ên của cấu kiện. Lỗ bu lông c òn gây ứng suất tập trung ở mép lỗ, ứng suất n ày có th ể lớn gấp ba lần ứng suất đều ở một khoảng cách n ào đó đối với mép lỗ (hình 3.1). S ự tập trung ứng suất xảy ra khi vật liệu l àm việc đàn hồi sẽ giảm đi ở tải trọng lớn h ơn do s ự chảy dẻo. Hình 3.1 Sự tập trung ứng suất cục bộ v à cắt trễ tại lỗ bu lông Một mối nối đ ơn giản bằng h àn giữa hai bản thép đ ược biểu diễn tr ên hình 3.2. Trong liên kết hàn, mặt cắt ngang nguy ên của cấu k iện không bị giảm yếu. Tuy nhi ên, ứng suất trong bản bị tập trung tại vị trí kề với đ ường hàn và ch ỉ trở nên đều đặn kể từ một khoảng cách nào đó t ới đường hàn. Những sự tập trung ứng suất ở vị trí kề với li ên kết này là do m ột hiện tượng được gọi là sự cắt trễ. Ở vùng gần với lỗ bu lông hoặc gần với đ ường hàn, ứng suất cắt phát triển làm cho ứng suất kéo ở xa lỗ bu lông hoặc đ ường hàn giảm đi so với giá trị lớn h ơn tại mép. http://www.ebook.edu.vn 59
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Hình 3.2 Sự tập trung ứng suất cục bộ v à cắt trễ tại li ên kết hàn 3.2 Sức kháng kéo Các kết quả thí nghiệm kéo thép cầu đ ược thể hiện bằng các đ ường cong ứng suất -biến dạng trong h ình 1.5. Sau đi ểm chảy với ứng suất đạt tới Fy, ứng xử dẻo bắt đầu. Ứng suất gần như không đ ổi cho tới khi sự cứng hoá biến dạng l àm ứng suất tăng trở lại tr ước khi giảm đi và mẫu thử đứt đột ngột. Giá trị đỉnh của ứng suất cho mỗi loại thép trong h ình 1.4 được định nghĩa l à cường độ chịu kéo Fu của thép. Các giá trị của Fy và Fu được cho trong bảng 1.5 đối với các loại thép cầu khác nhau. Khi lực kéo tác dụng tại đầu liên kết tăng l ên, điểm có ứng suất lớn nhất tại mặt cắt nguy hi ểm sẽ chảy đầu ti ên. Điểm này có th ể xuất hiện tại n ơi có ứng suất tập trung nh ư được chỉ ra trong h ình 3.1 và 3.2 ho ặc tại nơi có ứng suất d ư kéo lớn (hình 1.3). Khi một phần của mặt cắt nguy hi ểm bắt đầu chảy v à tải trọng tiếp tục tăng l ên, xuất hiện sự phân phối lại ứng suất do sự chảy dẻo. Giới hạn chịu lực kéo thông th ường đạt đ ược khi toàn bộ mặt cắt ngang bị chảy. Sức kháng kéo của cấu kiện chịu lực dọc trục đ ược xác định bởi giá tr ị nhỏ hơn của: Sức kháng chảy của mặt cắt ngang nguy ên Sức kháng đứt của mặt cắt ngang giảm yếu tại đầu li ên kết Sức kháng chảy tính toán (có hệ số) đ ược xác định bởi (3.1) trong đó: hệ số sức kháng chảy của c ấu kiện chịu kéo, lấy theo bảng 1.1 y Pny sức kháng kéo chảy danh định trong mặt cắt nguy ên (N) Fy cường độ chảy của thép (MPa) diện tích mặt cắt ngang nguy ên của cấu kiện (mm 2) Ag Sức kháng đứt tính toán (có hệ số) đ ược xác định bởi (3.2) trong đó: http://www.ebook.edu.vn 60
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD hệ số sức kháng đứt của cấu kiện chịu kéo, lấy theo bảng 1.1 u Pnu sức kháng kéo đứt danh định trong mặt cắt giảm yếu (N) Fu cường độ chịu kéo của thép (MPa) diện tích mặt cắt thực hữu hiệu của cấu kiện ( mm2) Ag Đối với li ên kết bu lông, diện tích mặt cắt thực hữu hiệu l à (3.3) với An là diện tích mặt cắt thực của cấu kiện (mm 2) và U là hệ số chiết giảm xét đến cắt trễ. Đối với li ên kết hàn, diện tích mặt cắt thực h ữu hiệu l à (3.4) Hệ số chiết giảm U không dùng khi ki ểm tra chảy mặt cắt nguy ên vì sự chảy dẻo có xu hướng làm đồng đều ứng suất kéo tr ên mặt cắt ngang do cắt trễ. Hệ số sức kháng đứt nhỏ hơn hệ số sức kháng chảy do có thể xảy ra đứt g ãy đột ngột trong v ùng cứng hoá biến dạng của đ ường cong ứng suất -biến dạng. Hệ số chiết giảm U Khi tất cả các bộ phận hợp th ành (bản biên, vách đứng, các cánh thép góc…) đ ược nối đối đầu hoặc bằng bản nút th ì lực được truyền đều v à U = 1,0. N ếu chỉ một phần của cấu kiện được liên kết (chẳng hạn, chỉ một cánh của thép góc) th ì phần này sẽ chịu ứng suất lớn v à phần không đ ược liên kết sẽ chịu ứng suất nhỏ h ơn. Trong trư ờng hợp li ên kết một phần, ứng suất phân bố không đều, cắt trễ xảy r a và U < 1,0. Đối với li ên kết bu lông một phần, Munse và Chesson (1963) đ ã cho biết rằng, sự giảm chiều d ài liên kết L (hình 3.3) làm t ăng hiệu ứng cắt trễ. Các tác giả đề nghị sử dụng công thức gần đúng sau để xác định hệ số chiết giảm (3.5) trong đó, x là khoảng cách từ trọng tâm diện tích cấu kiện đ ược liên kết tới mặt phẳng chịu cắt của li ên kết. Nếu cấu kiện có hai mặt li ên kết đối xứng th ì x được tính từ trọng tâm của một nửa diện tích gần nhất. Đối với li ên kết bu lông một phần có ba bu lông hoặc nhiều hơn trên m ỗi hàng theo phương tác d ụng lực, hệ số U có thể được lấy bằng 0,85. Hình 3.3 Cách xác đ ịnh x http://www.ebook.edu.vn 61
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Đối với li ên kết hàn một phần của thép cán I v à T cắt từ I, đ ược nối chỉ bằng đ ường hàn ngang ở đầu (3.6) trong đó: An diện tích thực của cấu kiện đ ược liên kết (mm2) Đối với li ên kết hàn có đư ờng hàn dọc theo cả hai mép cấu kiện nối ghép (h ình 3.2), hệ số chiết giảm có thể đ ược lấy nh ư sau: (3.7) với L là chiều dài của cặp mối h àn (mm) và W là chiều rộng cấu kiện đ ược liên kết (mm). Đối với tất cả các cấu kiện khác có li ên kết một phần, hệ số chiết giảm có thể được lấy bằng U = 0,85 (3.8) Theo tiêu chuẩn AISC thì: + Tiết diện chữ W (I cánh rộng) và T cắt ra từ nó, và bản cánh được liên kết bởi ít nhất 3 bu lông trên mỗi hàng theo phương tác dụng của tải trọng thì: bf 2 / 3d U 0,9 bf 2 / 3d U 0,85 + Tiết diện chữ W (I cánh rộng) và T cắt ra từ nó, và bản bụng được liên kết bởi ít nhất 4 bu lông trên mỗi hàng theo phương tác dụng của tải trọng thì: U = 0,7 + Thép hình khác được liên kết bởi ít nhất 4 bu lông trên mỗi hàng theo phương tác dụng của tải trọng thì: U = 0,8 + Thép hình khác được liên kết bởi ít nhất 2 hoặc 3 bu lông trên mỗi hàng theo phương tác dụng của tải trọng thì: U = 0,6 VÍ DỤ 3.1 Hãy xác định diện tích thực hữu hiệu v à sức kháng kéo có hệ số của một thép góc đơn chịu kéo L 152 x 102 x 12,7, đ ược hàn vào b ản nút phẳng nh ư trên hình 3.4. S ử dụng thép công trình c ấp 250. http://www.ebook.edu.vn 62
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Hình 3.4 Thép góc đơn ch ịu kéo li ên kết hàn với bản nút Bài giải Do chỉ một cánh của thép góc đ ược hàn, diện tích thực phải đ ược lấy giảm đi bởi hệ số U. Sử dụng công thức 3.7 với L = 200 mm và W = 152 mm W = 1,3 W U = 0,75 và từ công thức 3.4 với Ag = 3060 mm 2 Ae = UAg = 0,75.(3060) = 2295 mm 2 Sức kháng chảy có hệ số đ ược tính từ công thức 3.1 với = 0,95 (b ảng 1.1) và Fy = 250 y MPa (bảng 1.5) bằng Sức kháng đứt có hệ số đ ược tính từ công thức 3.2 với = 0,80 (b ảng 1.1) và Fu = 400 u MPa (bảng 1.5) bằng Đáp số Sức kháng kéo có hệ số đ ược quyết định bởi sự chảy của mặt cắt nguy ên ở ngoài liên kết và bằng 727 kN. Diện tích thực Diện tích thực hay diện tích giảm yếu An của một thanh ch ịu kéo l à tổng các tích s ố của bề d ày t và bề rộng thực (bề rộng giảm yếu) nhỏ nhất wn của mỗi bộ phận cấu kiện. Nếu li ên kết bằng bu lông, diện tích thực lớn nhất đ ược tính với tất cả bu lông trên một hàng đơn (h ình 3.1). Đôi khi, s ự hạn chế về k hoảng cách đ òi hỏi phải bố trí nhiều hàng. S ự giảm diện tích mặt cắt ngang sẽ l à ít nhất khi bố trí bu lông so le (h ình 3.5). B ề rộng thực đ ược xác định cho mỗi đ ường qua lỗ trải ngang cấu kiện theo đ ường ngang, đường chéo hoặc đ ường zic zắc. Cần xem xét mọi khả năng phá hoại có thể xảy ra v à sử dụng trường hợp cho Sn nhỏ nhất. Bề rộng thực đối với một đ ường ngang qua lỗ đ ược tính http://www.ebook.edu.vn 63

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

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

65 tài liệu

2430 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.