Kiến trúc xây dựng - Liên kết bulông

LIÊN KẾT BULÔNGCác loại BL trong KCTSự làm việc của liên kết BL và khả năng chịu lực của BLCấu tạo của liên kết BLTính toán liên kết BLI. CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT1. Cấu tạo chung của bu lông2. Bu lông thô và bu lông thường3. Bu lông tinh4. Bu lông cường độ caoThân bu lôngMũÊcu (đai ốc)Long đen (đệm)1. Caáu taïo chung cuûa bu loângPhân loại bu lông: + Bu lông thô + Bu lông thường + Bu lông tinh + Bu lông cường độ cao + Bu lông neoPhân loại theo độ bền từ 4.6 – 10.9: + Số đầu x 10  fu (daN/mm2) + Số đầu x số sau  fy (daN/mm2) + Công trình thường nên dùng lớp độ bền 4.6, 4.8, 5.61. Caáu taïo chung cuûa bu loângTrạng thái làm việcKý hiệuCấp độ bền4.64.85.65.86.68.810.9Cắtfvb150160190200230320400Kéo ftb170160210200250400500Cường độ tính toán chịu cắt và kéo của bulông (N/mm2)Dlỗ = d + (2 – 3 mm)Rẻ, sản xuất nhanh và dễ đặt vào lỗKhi làm việc sẽ biến dạng nhiều  không dùng trong các công trình quan trọng có fy > 3800 daN/cm2Dùng làm việc chịu kéo, để định vị các cấu kiện khi lắp ghép2. Buloâng thoâ vaø bu loâng thöôøngDlỗ = d + 0.3 mm, tạo lỗ bằng khoanKhe hở giữa bulông và lỗ nhỏ  liên kết chặt, làm việc chịu cắtDo tính phức tạp khi sản xuất và lắp đặt vào lỗ  ít dùngBu lông tinh có các lớp độ bền tương tự bu lông thô và thường3. Bu loâng tinhĐược làm từ thép hợp kimCường độ cao  có thể vặn êcu rất chặt  Lực ma sát lớn chống lại sự trượt tương đối giữa chúngDễ chế tạo, khả năng chịu lực lớnDùng rộng rãi, thay thế cho liên kết đinh tán trong các kết cấu chịu tải trọng nặng và tải trọng động4. Bu loâng cöôøng ñoä caoII. SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULÔNG &KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA BULÔNG1. Sự làm việc của liên kết bulông thô, bulông thường và bulông tinh2. Sự làm việc chịu trượt của liên kết bulông cường độ cao3. Sự làm việc của bulông khi chịu kéo Các giai đoạn chịu lực:Lực trượt lực ma sát : các bản thép trượt tương đối với nhauLực trượt truyền qua liên kết = sự ép của thân bulông lên thành lỗ  Thân bulông chịu cắt, uốn và kéo1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinhLực trượt tăng  Liên kết làm việc trong giai đoạn dẻoPhá hoại do cắt ngang thân đinhPhá hoại do lực ép mặt trên thành lỗPhá hoại do cắt và do ép mặt1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinha. Khả năng làm việc chịu cắt của bulông: [N]vb = fvb  b  A  nvfvb : cường độ tính toán chịu cắt của vật liệu bu lông b : hệ số điều kiện làm việc liên kết bulôngA : diện tích tiết diện ngang thân bulông – phần không bị rennv : số lượng mặt cắt tính toán của bulông 1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinh1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinhTrạng thái làm việcKý hiệuCấp độ bền4.64.85.65.86.68.810.9Cắtfvb150160190200230320400Kéo ftb170160210200250400500Cường độ tính toán chịu cắt và kéo của bulông (N/mm2)d16182022242730364248Bước ren22,52,52,5333,544,55A2,012,543,143,804,525,727,0610,1713,8518,09Abn1,571,922,453,033,524,595,608,1611,2014,72Diện tích tiết diện của bulông A, Abn (cm2)b. Khả năng làm việc chịu ép mặt của bulông: [N]cb = d  (t)min  fcb  b(t)min : tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trượt về một phíafcb : cường độ ép mặt tính toán của bulôngd : đường kính thân bu lông 1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinh1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinhGiới hạn bền kéo đứt của thép cấu kiện được liên kếtCường độ tính toán chịu ép mặt fcb (N/mm2) của BLBL tinhBL thô và thường340435395380515465400560505420600540440650585450675605480745670500795710520850760540905805Khả năng chịu trượt của 1 bulông: [N]cb = fhb  Abn  b1 (b2)min nffhb : cường độ chịu kéo tính toán vật liệu bu lông, fhb=0,7fubAbn : diện tích thực thân bu lôngb1 : hệ số điều kiện làm việc của liên kết bu lông : hệ số ma sátb2 : hệ số độ tin cậynf : số lượng mặt phẳng tính toán2. Sự làm việc của lk bulông cường độ cao Bulông chịu kéo khi ngoại lực tác dụng có phương // bulông: [N]tb = Abn ftbAbn : diện tích thực của tiết diện thân bu lôngftb : cường độ tính toán của vật liệu bu lông khi chịu kéo3. Sự làm việc của lk bulông khi chịu kéo III. CẤU TẠO LIÊN KẾT BULÔNGCác hình thức cấu tạo liên kết bulôngBố trí bulông + Liên kết đối đầu có bản ghép + Liên kết ghép chồng1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulôngĐối với Thép Tấm: + Liên kết đối đầu có 2 bản ghép hay 1 bản ghép + Liên kết ghép chồngĐối xứng  truyền lực TốtLỆCH TÂM  số BL cần tăng 10%Số bulông phía bản đệm tăng 10%1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulôngĐối với Thép Hình – LK đối đầu: + Nối bằng các Bản Ghép + Nối bằng Thép GócThép hình cứng, độ lệch tâm ít ảnh hưởng  KHÔNG CẦN TĂNG SỐ BULÔNG1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulôngĐối với thép hình - Liên kết CHỒNG + Đối xứng: làm việc tốt hơn + Không đối xứng: cấu kiện mềm  tăng 10% số lượng BL 1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulôngQuy ước:+ Đường Đinh: các BL trên 1 đường thẳng+ DÃY ĐINH: song song lực+ HÀNG ĐINH: vuông góc lực+ BƯỚC ĐINH:khoảng cách 2 BLtrên đường đinhBố trí song songBố trí so leHàng đinh2. Bố trí bulôngKhoảng cách min nhằm: + Đảm bảo độ bền của bản thép + Đảm bảo không gian tối thiểu để vặn êcuĐối với các liên kết chịu lực, nên bố trí theo kcách MIN để gọn, tiết kiệm2. Bố trí bulôngKhoảng cách max: + Đảm bảo độ ổn định của bản thép (đối với cấu kiện chịu nén) + Đảm bảo độ chặt của liên kết, tránh không cho nước, hơi, bụi bẩn lọt vào trong liên kết gây ăn mòn thép.2. Bố trí bulôngĐối với thép Hình, vị trí các dãy bulông (a, a1, a2, n) được quy định sẵn theo kích thước tương ứng của từng loại thép hình2. Bố trí bulôngIV. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục2. Tính toán liên kết bulông chịu mômen và lực cắt3. Ký hiệu bulông, đinh tán trên bản vẽChọn đường kính BL và kích thước các bản ghép:Trong cùng 1 cấu kiện, chỉ nên dùng 1 loại đường kính bulôngChọn bulông theo công trình: + Thông thường: d = 20 – 24mm + Nặng: d = 24 – 30 mmChọn bản ghép sao cho: Abg  A1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trụcTính toán số lượng bulông:a) Đối với bulông thô, thường và tinh (chịu CẮT và ÉP MẶT) : + Số lượng bulông cần thiết được tính theo: trong đó: [N]minb = min ([N]vb, [N]cb) - [N]vb : cường độ chịu cắt của bu lông - [N]cb : cường độ chịu ép mặt của bu lông1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục + Kiểm tra cấu kiện cơ bản bị giảm yếu do lỗ bulông: trong đó : An - diện tích tiết diện thực của bản thép bl - hệ số điều kiện làm việc, cho phép kể sự làm việc dẻo của liên kết * Đối với dầm đặc, cột và các bản nối : bl = 1,1 * Đối với kết cấu thanh của mái và sàn: bl = 1,051. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục + Tính toán diện tích thực giảm yếu do lỗ bulông: An = A – A1 trong đó : A1 = Max (A1,51, A1,2,3,4,51 – ns2t/4u)1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trụcb) Đối với bulông chịu kéo + Số lượng bulông cần thiết được tính theo: [N]tb : khả năng chịu kéo bu lông + Kiểm tra bền bản thép bị giảm yếu do lỗ bulông1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trụcDÃYHÀNG2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắtGiả thiết gần đúng: trong đĩ: Ni – lực tác dụng lên dãy đinh thứ i Li – cánh tay địn của các cặp ngẫu lực NiCác lực Ni có thể được tính qua N1 :Từ đó xác định được lực lớn nhất N1:2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắtLực lớn nhất tác dụng lên 1 bulông do M gây ra:2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắtĐiều kiện bền:[N]minb = min ([N]vb, [N]cb)[N]minb = [N]b : BL cường độ cao[N]vb = fvb  b  A  nv[N]cb = d (t)min fcb  b[N]b = fhb  Abn  b1 (b2)min nf2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắtLiên kết bulông chịu Q: trong đó: n – số lượng bulông trên một nửa liên kếtKiểm tra bền liên kết bulông chịu đồng thời cả M và Q:2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắtTrạng thái chịu lựcBulôngCắt[N]vb = fvb  b  A  nvÉp mặt[N]cb = d (t)min fcb  bKéo [N]tb = Abn ftbKhả năng chịu lực của 1 bulôngfvb : cường độ tính toán chịu cắt của vật liệu BLb : hệ số điều kiện làm việc liên kết BLA : diện tích tiết diện ngang thân BL – phần không bị rennv : số lượng mặt cắt tính toán của BL(t)min : tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trượt về một phíafcb : cường độ ép mặt tính toán của BLd : đường kính thân bu lông Abn : diện tích thực của tiết diện thân BLftb : cường độ tính toán của vật liệu BL khi chịu kéoNMQKéo (hoặc nén), uốn và cắt (N, M, Q)Kéo (hoặc nén) lệch tâm (M và N)Uốn và cắt (M và Q)n – số BL ở 1 phía LKNbl ≤ [N]blcVí 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 CCT34Chọn BL thô, đường kính d = 20mm, có Abl = 3,14cm2; fvb=1500daN/cm2; fu = 3400daN/cm2 Chọn hai bản ghép, mỗi bản dàyDiện tích hai bản ghép: Diện tích tiết diện thép cơ bản:  bản ghép đủ bềnKhả năng chịu cắt của BL:Xác định khả năng chịu ép mặt của BL:Lấy n=6 bulongKiểm tra bền bản thép giảm yếu: Bản thép đủ bềnĐinh tán : 1 đoạn thép tròn, 1 đầu được tạo mũ sẵn, đầu kia được tán thành mũ khi đã lắp đinh vào liên kếtLIÊN KẾT ĐINH TÁN