Liên kết nối ghép bằng bu lông (AISC)

Mã phụ: LRFD

Loại liên kết: Liên kết nối ghép bằng bu lông

Hệ đơn vị: Mét

Thiết kế theo: AISC 360-16

Kiểm tra: Bu lông chịu cắt và chịu ép mặt

Vật liệu bản thép: A709, Gr. 50

Bu lông: 5/8'' A307

Hình học

Tải trọng tác dụng

Liên kết nối ghép bằng bu lông chịu lực kéo để bu lông chịu cắt đạt hệ số sử dụng 100 %.

Quy trình tính toán

Liên kết nối ghép bằng bu lông chịu tải trọng đúng tâm được thiết kế để bu lông phá hoại do cắt (AISC 360-16 – J3.6). Khả năng chịu lực của bu lông khi ép mặt (AISC 360-16 – J3.10) và khả năng chịu kéo của các bản thép (AISC 360-16 – J4.1) cũng được kiểm tra. Ren bu lông bị mặt phẳng cắt cắt qua.

Tính toán thủ công

Khả năng chịu lực của bu lông

Khả năng chịu lực của một mặt phẳng cắt của một bu lông khi chịu cắt là 27,6 kN. Mỗi bu lông có hai mặt phẳng cắt và có 9 bu lông ở mỗi nửa của mối nối. Do đó khả năng chịu lực là 2 ∙ 9 ∙ 27,6 = 496,7 kN.

Khả năng chịu ép mặt và khả năng chịu xé rách chống lại lực tác dụng trên cả hai mặt phẳng cắt, tức là 2 ∙ 27,6 = 55,2 kN. Khả năng chịu lực nhỏ nhất là khả năng chịu xé rách của bu lông gần mép các bản thép được liên kết có chiều dày 10 mm, đạt 121 kN. Các bu lông còn lại có khả năng chịu ép mặt là 128,1 kN và bản thép quyết định là bản có chiều dày 10 mm. Tổng chiều dày các bản nối chịu ép mặt là 12 mm.

Khả năng chịu kéo của các bản thép

$$\phi R_n = \phi F_y A_g = 0.9 \cdot 344.7 \cdot 2000 = 620.46 \, \textrm{kN}$$

$$\phi R_n = \phi F_u A_e = 0.75 \cdot 448.2 \cdot 1476 = 496.16\,\textrm{kN}$$

Kiểm tra trong IDEA StatiCa Connection

Có một số lực kéo trong bu lông do biến dạng của bản thép. Bu lông đạt hệ số sử dụng 99,9 % và các bản thép đang chảy dẻo. Từ biến dạng dẻo tại bản thép được liên kết, có thể thấy rằng dự trữ khả năng chịu lực không còn nhiều.

So sánh

Lực kéo trong bu lông được bỏ qua trong tính toán thủ công nhưng chúng không ảnh hưởng nhiều đến khả năng chịu cắt của bu lông. Khả năng chịu tải trong IDEA StatiCa Connection là 494 kN trong khi tính toán thủ công cho kết quả 496 kN. Trong IDEA StatiCa Connection, bu lông là yếu tố quyết định và các bản thép đang chảy dẻo. Trong tính toán thủ công, bu lông và phá hoại kéo đứt bản thép có cùng khả năng chịu tải. Sự chênh lệch giữa kết quả từ phần mềm và tính toán thủ công chỉ là 0,4 %.