VII. Tính toán thiết kế mối nối công trờng
7.4. Tính toán thiết kế mối nối bụng dầm
Mối nối đợc thiết kế theo phơng pháp thử-sai, tức là ta lần lợt chọn kích thớc mối nối dựa vào kinh nghịêm và các quy định khống chế của tiêu chuẩn thiết kế rồi kiểm toán lại, nếu không đạt thì ta phải chọn lại và kiểm toán lại. Quá trình đợc lặp lại cho đến khi thoả mãn
Ta chọn sơ bộ kích thớc mối nối nh sau:
Kích thớc bản nối =dày x rộng x cao=10x360x1000mm
Đờng kính bulông CĐC dbolt = 24 mm
Sử dụng lỗ tiêu chuẩn dhole = 26 mm
Số bulông mỗi bên mối nối N = 16 bulông Bulông đợc bố trí thành hàng, mỗi hàng bulông
Khoảng cách giữa các bulông theo phơng dọc dầm Sl = 85 mm Khoảng cách giữa các bulông theo phơng đứng Sv = 80 mm Khoảng cách từ bu lông ngoài tới mép thanh: Sc = 45 mm Ta có hình vẽ mối nối đã chọn nh sau:
50 5x80=400 50
800
4545
50 50 80 140 80
140
50 80 80 50
7x80=5604545 2525 800
400 400
45 85 100 85 45
360
7x80=560
500
7.4.2.Tính toán lực cắt thiết kế nhỏ nhất
Lực cắt thiết kế ở TTGHCĐI đợc xác định theo công thức sau:
Bộ môn Kết cấu
r r
u V V
V V 0.75
2 ≥
= + Trong đó:
Vu=Lực cắt có hệ số tác dụng lên dầm tại vị trí mối nối ở TTGHCĐI Vr=Sức kháng cắt tính toán của dầm tại vị trí mối nối
Ta cã:
Vu = 176518 N Vr = 2101050 N Vc®= 1575788 N
Lực cắt thiết kế ở TTGHSD đợc xác định theo công thức sau:
V=VSDu
Trong đó:
Vu=Lực cắt có hệ số tác dụng lên dầm tại vị trí mối nối ở TTGHSD Ta cã VSD= 139098.4 N
7.4.3.Tính toán mômen và lực ngang thiết kế nhỏ nhất
Mômen thiết kế nhỏ nhất ở TTGHCĐI đợc xác định theo công thức sau:
M=Mv+Mw
Trong đó:
Mv=Mômen do lực cắt thiết kế tại vị trí mối nối ở TTGHCĐI tác dụng lệch tâm với trọng tâm nhóm đinh ở mỗi bên mối nối gây ra:
Mv=V.e Trong đó:
V= Lực cắt thiết kế nhỏ nhất tại vị trí mối nối ở TTGHCĐI
E=Độ lệch tâm của nhóm đinh ở mỗi bên mối nối, lấy bằng khoảng cách từ trọng tâm của nhóm đinh mỗi bên mối nối tới tim mối nối
Mw=Phần mômen tác dụng lên phần bản bụng, do mômen uốn tại vị trí mối nối ở TTGHCĐI gây ra:
Mw = tw12D2 (Ftbot −Fctop)
Trong đó:
Ftbot, Fctop=ứng suất thiết kế nhỏ nhất tại trọng tâm bản cánh dới, cánh trên ở TTGHC§I
Ta cã:
e = 90 mm
Bộ môn Kết cấu
Mv = 1.42E+8 Nmm Mw = 3.14E+8 Nmm MC§ = 4.56E+8 Nmm
Lực ngang thiết kế nhỏ nhất ở TTGHCĐI đợc xác định theo công thức nh sau:
( tbot ctop)
wD F F
H = t − 2
Trong đó:
Ftbot, Fctop=ứng suất thiết kế nhỏ nhất tại trọng tâm bản cánh dới, cánh trên ở TTGHC§I
Ta cã:
Hcđ = 67921.9 N
7.4.4.Kiểm toán khoảng cách của các bulông CĐC 7.3.2.1.Khoảng cách tối thiểu
Khoảng cách tối thiểu từ tim đến tim các bulông phải thoả mãn:
Smin=3.dbolt Smin = 72 mm
Kiểm toán khoảng cách giữa các bulông theo công thức:
Min(S1, Sv)≥Smin (27e) Trong đó:
Sv=Khoảng cách các bulông theo phơng đứng S1=Khoảng cách các bulông theo phơng dọc dầm Ta cã:
Vế trái của (27e) VT27e = 74 mm
Vế phải của (27e) VP27e = 72 mm
Kiểm toán (27e)=>ĐẠT 7.3.2.2.Khoảng cách tối đa
Để đảm bảo ép xít mối nối, chống ẩm, khoảng cách tối đa từ tim đến tim các bulông của hàng bulông liền kề với cạnh tự do của bản nối hay thép hình phải thoả mãn:
( 100 + 4 . 0 ) ≤ 175
≤ t
S (28)
Trong đó:
t=Chiều dày nhỏ hơn của bản nối hay thép hình Ta cã:
Bộ môn Kết cấu
Vế trái (28) VT28 = 74 mm
Vế phải (28) VP28= 140 mm
Kiểm toán (28)=> ĐẠT
7.3.2.3.Khoảng cách đến mép cạnh
Khoảng cách nhỏ nhất từ tim bulông đến mép thanh phải thoả mãn theo quy định : (A6.13.2.6.6-1)
Khoảng cách lớn nhất từ tim bulông đến mép thanh không lớn hơn 8 lần chiều dày của bản nối mỏng nhất hoặc 125 mm
Kiểm toán khoảng cách đến mép cạnh theo công thức nh sau:
Scmin ≤ Sc ≤ Scmax (28a) Trong đó:
Scmin=Khoảng cách nhỏ nhất từ tim bulông đến mép thanh Scmax=Khoảng cách lớn nhất từ tim bulông đến mép thanh Sc=Khoảng cách tim bulông ngoài cùng đến mép thanh Ta cã:
Scmin = 42 mm
Scmax = 80 mm
Sc = 50 mm
Kiểm toán (28a)=> ĐẠT
7.4.5.Lực cắt tính toán cho một bulông CĐC
Ta chỉ tính toán với bulông CĐC ở vị trí xa nhất so với trọng tâm của nhóm bulông ở mỗi bên mối nối, là bulông chịu lực cắt lớn nhất
Lực cắt tính toán trong bulông ở vị trí xa nhất đợc xác định nh sau:
2 max 2
max
max
+
+
+
= J
My N
H J
Mx N
R V
Trong đó:
N=Số bulông ở mỗi bên mối nối V=Lực cắt thiết kế
M=Mômen thiết kế H=Lùc ngang thiÕt kÕ
J=Tổng bình phơng khoảng cách của các đinh trong nhóm ở mỗi bên mối nối tới trọng tâm của nhóm đinh
Bộ môn Kết cấu
J=Jx+Jy
Jx=Tổng bình phơng khoảng cách đứng của các đinh trong nhóm ở mỗi bên mối nối tới trọng tâm của nhóm đinh
Jy=Tổng bình phơng khoảng cách ngang của các đinh trong nhóm ở mỗi bên mối nối tới trọng tâm của nhóm đinh
xmax=Khoảng cách từ đinh xa nhất theo phơng ngang tới trọng tâm của nhốm
đinh ở mỗi bên mối nối
ymax=Khoảng cách từ đinh xa nhất theo phơng đứng tới trọng tâm của nhốm
đinh ở mỗi bên mối nối
Hình vẽ mô tả cách tính lực cắt trong bulông ở vị trí xa nhất nh sau:
Ta cã:
xmax = 40 mm
ymax = 350 mm
J = 3237650 mm2
Lực cắt tính toán trong bulông xa nhất ở TTGHCĐI RC§= 165535.22 N
Lực cắt tính toán cho bulông xa nhất ở TTGHSD:
Rsd = 93517.20 N
7.4.6.Kiểm toán sức kháng cắt của bulông CĐC
Sức kháng cắt tính toán của bulông CĐC ở TTGHCĐI đợc xác định nh sau:
Rr1=φsRn1
Trong đó:
φs=Hệ số sức kháng cắt tính toán cho bulông A325M (A490M) chịu cắt theo quy định (A6.5.4.2)
Rn1=Sức kháng cắt danh định của bulông CĐC theo quy định, dùng bulông có chiều dài sao cho đờng ren răng nằm ngoài mặt phẳng cắt, ta có:
Rn1=0.48AbFub.Ns
Trong đó:
Ab=Diện tích bulông theo đờng kính danh định Fub=Cờng độ chịu kéo nhỏ nhất của bulông Ns=Số mặt phẳng cắt cho mỗi bulông Ta cã:
Ab = 452.4 mm2
Bộ môn Kết cấu
Fub = 830 MPa
Ns = 2
Rn1 = 360464 N
φs = 0.8
Rr1 = 288371.1 N
Sức kháng cắt tính toán của bulông CĐC ở TTGHCĐI phải thoả mãn điều kiện sau:
1 max Rr
R ≤ (29) Trong đó:
Rmax=Lực cắt tính toán trong bulông ở vị trí xa nhất ở TTGHCĐI Ta cã:
Vế trái (29) VT29 = 165535.22 N Vế phải (29) VP29 = 288371.1 N Kiểm toán (29) => ĐẠT
7.4.7.Kiểm toán sức kháng ép mặt của lỗ bulông CĐC
Sức kháng ép mặt của lỗ bulông CĐC ở TTGHCĐ đợc xác định nh sau:
2
2 bb n
r R
R = φ
Trong đó:
φbb=Hệ số sức kháng ép mặt bulông trên vật liệu theo quy định: (A6.5.4.2) Rr2=Sức kháng ép mặt danh định của bulông CĐC theo quy định, ở đây ta có:
Rn2=2.4dbolttFu
Trong đó:
t=Chiều dày bản nối
Fu=Cờng độ chịu kéo của vật liệu liên kết
Ta có tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản nối chịu ép mặt ở cùng phía:
t = 14 mm
Fu = 450 MPa
Rn2 = 362880 N
φbb = 0.80
Rr2 = 290304 N
Sức kháng ép mặt tính toán của bulông CĐC ở TTGHCĐI phải thoả mãn điều kiện sau:
Bộ môn Kết cấu 2 max Rr
R ≤ (30) Ta cã:
Vế trái của (30) VT30 = 165535 N Vế phải của (30) VP30 = 290304 N Kiểm toán (30) => ĐẠT
7.4.8.Kiểm toán sức kháng trợt
Sức kháng trợt tính toán của bulông CĐC ở TTGHSD đợc xác định nh sau:
Rr3=Rn3
Trong đó:
Rn3=Sức kháng trợt của bulông CĐC theo quy định (A6.13.2.8), đợc xác
định nh sau:
Rn3=KhKsNsPt
Trong đó:
Ns=Số lợng mặt ma sát cho mỗi bulông
Pt=Lực căng tối thiểu yêu cầu trong bulông theo quy định (A6.13.2.8-1) Kh=Hệ số kích thớc lỗ theo quy định (A6.13.2.8-2)
Ks=Hệ số điều kiện bề mặt theo quy định (A6.13.2.8-3) Ta cã:
Ns = 2
Pt = 257000 N
Sử dụng lỗ tiêu chuẩn, do đó Kh = 1.0 Sử dụng bề mặt loại A, do đó Ks = 0.33
Rn3 = 169620 N
Rr3 = 169620 N
Sức kháng trợt tính toán của bulông CĐC ở TTGHSD phải thoả mãn điều kiện sau:
3 max Rr
R ≤ (31)
Ta cã:
Vế trái (31) VT31 = 76357.4 N Vế phải (31) VP31 = 169620 N Kiểm toán (31) => ĐẠT
Bộ môn Kết cấu
Mục lục: trang
Đề bài ……… 1
I. Chọn mặt cắt dầm ……….. 2
1.1 chiều cao dầm thép……….. 2
1.2 bề rộng cánh………. 2
1.3 chiều dày bản cánh và chiều dày bản bụng………. 2
1.4 tính các đặc trưng hình học mặt cắt……….. 3
1.5 tính toán trọng lượng bản thân dầm………. 4
II. Tính toán và vẽ biểu đồ bao nội lực………...4