Tại sao lực kéo trong bu lông lại cao hơn so với tính toán thủ công? Tại sao lại xuất hiện lực kéo trong bu lông của liên kết bản mã liên kết đơn? Tại sao lực kéo trong bu lông đôi khi khác nhau đối với mỗi cấp độ bền bu lông?
Câu trả lời chung là mô hình CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) được sử dụng trong các ứng dụng IDEA StatiCa. Biến dạng của các bản thép và các bộ phận khác được tính toán như một phần của phân tích phần tử hữu hạn, và do đó lực bẩy phát sinh. Lực bẩy là các tải trọng phụ thêm cũng tác dụng lên bu lông. Đọc thêm về lực bẩy trong bài viết chuyên đề.
Do lực bẩy, lực kéo kết quả trong bu lông có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào thiết kế liên kết, độ bền của các bộ phận liên kết và các hiệu ứng tải trọng tác dụng.
Lực kéo trong bu lông của liên kết bản mã liên kết đơn
Trong hầu hết các trường hợp, bản mã liên kết đơn sử dụng một bản thép để liên kết cấu kiện. Hệ quả của điều này là chúng ta tạo ra độ lệch tâm nhỏ cho liên kết. Độ lệch tâm này sẽ gây ra lực bẩy phụ thêm trên các bản thép, làm phát sinh lực kéo trong bu lông.
Nếu sử dụng bản mã liên kết đơn hai phía và liên kết đối xứng, lực kéo trong bu lông chỉ xuất hiện do biến dạng của các bản mã liên kết đơn, vì với các biến dạng đó, độ lệch tâm phụ thêm được tạo ra.
Lực kéo lớn hơn trong bu lông của liên kết bản mã đầu dầm
Bản mã đầu dầm càng mỏng thì biến dạng dưới các hiệu ứng tải trọng cho trước càng lớn. Điều này làm tăng tác động lực bẩy và các lực kéo phụ thêm tác dụng lên bu lông. Nếu bản mã đầu dầm dày và do đó đủ cứng, lực bẩy sẽ được loại bỏ. Xem hiệu ứng này được minh họa trong một ví dụ đơn giản:
a) Bản mã đầu dầm - chiều dày 10 mm, lực kéo tác dụng 200 kN
Lực kéo kết quả trong 4 bu lông: 61,5 x 4 = 246 kN
b) Bản mã đầu dầm - chiều dày 40 mm, lực kéo tác dụng 200 kN
Lực kéo kết quả trong 4 bu lông: 49,9 x 4 = 200 kN
Lực kéo khác nhau trong bu lông theo cấp độ bền bu lông
Mỗi cấp độ bền bu lông có biểu đồ làm việc khác nhau và các giá trị giới hạn chảy khác nhau. Trong liên kết bản mã đầu dầm của hai dầm chịu mô men uốn, sự so sánh của ba cấp độ bền bu lông khác nhau (8.8, 10.9 và 5.6) của bu lông M20 được minh họa.
Đối với các hiệu ứng tải trọng tương đối nhỏ, lực kéo kết quả trong bu lông theo từng cấp độ bền cho thấy các giá trị tương tự nhau.
Nhưng đối với các hiệu ứng tải trọng dẫn đến hệ số sử dụng cao của bu lông (và sự dẻo hóa trong bu lông), lực kéo thay đổi tùy thuộc vào cấp độ bền bu lông. Cấp độ bền bu lông càng cao, lực kéo kết quả càng lớn.
Để biết thêm thông tin, xem cơ sở lý thuyết và bản ghi video.