CivilAxisCivilAxis
/Tools › Beam Splice Connection
☕ Ủng hộ🌐 Cộng đồng
English

Lý thuyết thiết kế mối nối dầm (EN 1993-1-8)

Lý thuyết đằng sau tool tính mối nối dầm này: cách kiểm tra một mối nối tạo sự liên tục giữa hai dầm thẳng hàng (bản phủ cánh và/hoặc mối hàn đối đầu đủ cường độ + bản phủ bụng bắt bu lông) theo Eurocode 3 (EN 1993-1-8) cùng SCI P358/P398. Bài viết trình bày phân phối mô men giữa cánh và bụng theo tỷ số I_w/I_y, bu lông bụng ứng suất trước (HSFG) (chống trượt + ép mặt đồng thời với lệch tâm nhóm bu lông), cánh chịu kéo và bản phủ, bản phủ bụng (cắt và uốn) và bản bụng dầm.

🔗Mở tool tính mối nối dầm tương tác→

Mối nối dầm là liên kết tạo sự liên tục giữa hai dầm thẳng hàng - truyền mô men uốn, lực cắt và lực dọc qua mối nối. Các cánh (bản phủ và/hoặc mối hàn đối đầu đủ cường độ) chịu lực kéo và nén từ mô men, còn bản phủ bụng bắt bu lông chịu lực cắt, phần mô men của nó và lực dọc. Trang này trình bày cơ học và toàn bộ công thức của các kiểm tra mà tool thực hiện theo Eurocode 3 (EN 1993-1-8) cùng SCI Publication P358 và P398.

splice gap

Mối nối dầm: bản phủ cánh / mối hàn đối đầu chịu ngẫu lực mô men, bản phủ bụng bắt bu lông chịu lực cắt và phần mô men của bụng (quanh nhóm bu lông).

Khung kiểm tra

Mọi mắt xích trên đường truyền lực được kiểm tra - phân phối nội lực, bu lông bụng (ứng suất trước), bu lông cánh, cánh chịu kéo và bản phủ, bản phủ bụng và bản bụng dầm - giữ mức huy động không vượt quá 1,0.

Kiểm traPhương trình chi phốiTham chiếu
Phân phối nội lựcFf,M=(1−Iw/Iy)MEdhb−tfF_{f,M} = (1 - I_w/I_y)\dfrac{M_{Ed}}{h_b - t_f}SCI P398
Chống trượt bu lông bụngFs,Rd=ksnμγM3Fp,CF_{s,Rd} = \dfrac{k_s n \mu}{\gamma_{M3}}F_{p,C}EN 1993-1-8 T3.6/3.7
Ép mặt bu lông bụngFzFb,ver+FxFb,hor≤1\dfrac{F_{z}}{F_{b,ver}} + \dfrac{F_{x}}{F_{b,hor}} \le 1EN 1993-1-8 T3.4
Cánh chịu kéoFf,Rd=min⁡ ⁣(AgfyγM0;0.9AnetfuγM2)F_{f,Rd} = \min\!\left(\dfrac{A_g f_y}{\gamma_{M0}}; \dfrac{0.9 A_{net} f_u}{\gamma_{M2}}\right)EN 1993-1-1
Bản phủ bụngVwp,Rd, Mc,wp,Rd=Wwp(1−ρ)fyγM0V_{wp,Rd},\ M_{c,wp,Rd} = \dfrac{W_{wp}(1-\rho)f_{y}}{\gamma_{M0}}SCI P358

Phân phối nội lực

Với mối nối trong cấu kiện chịu uốn, mô men được chia giữa cánh và bụng theo tỷ lệ mô men quán tính của chúng. Lực cánh do mô men là

Ff,M=(1−IwIy)MEdhb−tf,Mw,M=IwIyMEdF_{f,M} = \left(1 - \dfrac{I_w}{I_y}\right)\dfrac{M_{Ed}}{h_b - t_f}, \qquad M_{w,M} = \dfrac{I_w}{I_y}M_{Ed}

trong đó IwI_w là mô men quán tính của riêng bản bụng và IyI_y của toàn tiết diện. Nhóm bu lông bụng còn chịu mô men lệch tâm Mecc=VEd eccM_{ecc} = V_{Ed}\,e_{cc} do nằm cách đường tim mối nối, cùng lực cắt đứng VEdV_{Ed} và phần lực dọc của bụng.

Bu lông bụng - chống trượt + ép mặt

Mối nối kết hợp hàn và bu lông dùng bu lông cường độ cao ứng suất trước (HSFG) (cấp 8.8 trở lên) để liên kết chống trượt và cứng (SS EN 1993-1-8 §3.9). Mỗi bu lông được kiểm tra với lực hợp từ lực cắt đứng cộng mô men nhóm bu lông (Mw,M+Mecc)(M_{w,M} + M_{ecc}):

Fv=(Fz,v+Fz,M)2+Fx,M2≤Fs,Rd=ks n μγM3Fp,C,Fp,C=0.7fubAsF_v = \sqrt{(F_{z,v} + F_{z,M})^2 + F_{x,M}^{2}} \le F_{s,Rd} = \dfrac{k_s\,n\,\mu}{\gamma_{M3}}F_{p,C}, \quad F_{p,C} = 0.7 f_{ub} A_s

với mô men nhóm bu lông phân giải qua mô men cực Ibolts=∑(xi2+zi2)I_{bolts} = \sum(x_i^{2} + z_i^{2}). Bu lông cũng được kiểm tra ép mặt trên bản phủ bụng và bản bụng dầm, kết hợp thành phần đứng và ngang.

Cánh và bản phủ

Cánh hàn dùng mối hàn đối đầu đủ cường độ nên chỉ cần kiểm tra tiết diện cánh chịu kéo; cánh bắt bu lông thêm bản phủ với bu lông riêng. Cánh chịu kéo (hoặc bản phủ) được kiểm tra chảy dẻo tiết diện nguyên Fpl,Rd=Agfy/γM0F_{pl,Rd} = A_g f_y/\gamma_{M0} và đứt tiết diện thực Fu,Rd=0.9Anetfu/γM2F_{u,Rd} = 0.9 A_{net} f_u/\gamma_{M2}, giá trị nhỏ hơn phải lớn hơn lực cánh Ff,MF_{f,M}. Bản phủ chịu nén còn kiểm tra mất ổn định cục bộ giữa các hàng bu lông nếu p1/tfp>9εp_1/t_{fp} > 9\varepsilon.

Bản phủ bụng và bản bụng dầm

Bản phủ bụng được kiểm tra cắt tiết diện nguyên và thực, và uốn dưới mô men bụng (Mw,M+Mecc)(M_{w,M} + M_{ecc}):

Mc,wp,Rd=Wwp(1−ρ)fy,wpγM0,Wwp=twphwp26M_{c,wp,Rd} = \dfrac{W_{wp}(1-\rho)f_{y,wp}}{\gamma_{M0}}, \quad W_{wp} = \dfrac{t_{wp} h_{wp}^{2}}{6}

trong đó ρ\rho là hệ số giảm cắt-uốn chỉ áp dụng khi lực cắt vượt nửa khả năng cắt của bản phủ bụng. Cuối cùng, bản bụng dầm được kiểm tra cắt tiết diện nguyên/thực.

Lưu ý cấu tạo

Câu hỏi thường gặp

Mối nối dầm là liên kết nối hai dầm thẳng hàng để tạo sự liên tục, truyền mô men uốn, lực cắt và lực dọc qua mối nối. Thường được làm bằng bản phủ cánh và bản phủ bụng (mối nối bản phủ bắt bu lông), với mối hàn đối đầu đủ cường độ và/hoặc bu lông. Mối nối dùng khi dầm dài hơn chiều dài cán có sẵn, hoặc để chia nhỏ cấu kiện cho vận chuyển và lắp dựng.

Theo Eurocode 3 (EN 1993-1-8) cùng SCI P358/P398, mô men trước tiên được phân phối giữa cánh và bụng theo tỷ lệ mô men quán tính. Sau đó kiểm tra mọi bộ phận: bu lông bụng (ứng suất trước) chống trượt và ép mặt đồng thời, bu lông cánh, cánh chịu kéo và bản phủ (chảy dẻo nguyên + đứt thực), bản phủ bụng (cắt + uốn), và bản bụng dầm. Mỗi khả năng thiết kế phải ít nhất bằng tác dụng thiết kế.

Phần mô men do bụng chịu phụ thuộc mô men quán tính của bụng so với toàn tiết diện: M_w,M = (I_w / I_y) M_Ed, phần còn lại do cánh chịu dưới dạng ngẫu lực, F_f,M = (1 - I_w/I_y) M_Ed / (h_b - t_f). Do đó bản phủ bụng và nhóm bu lông của nó chịu M_w,M cộng mô men lệch tâm M_ecc = V_Ed e, vì nhóm bu lông nằm cách đường tim mối nối.

Khi mối nối kết hợp hàn và bu lông, hoặc khi cần tránh trượt để đảm bảo độ cứng, EN 1993-1-8 §3.9 yêu cầu bu lông cường độ cao chống trượt (HSFG) ứng suất trước cấp 8.8 trở lên. Liên kết khi đó chịu lực bằng ma sát (chống trượt F_s,Rd = k_s n mu / gamma_M3 x F_p,C, với F_p,C = 0.7 f_ub A_s) thay vì bu lông ép mặt và trượt vào tiếp xúc, giữ mối nối cứng. Với mối nối kết hợp hàn-bu lông, bu lông được siết chặt cuối cùng sau khi hàn xong.

Ở mối nối bản phủ bu lông, các bản được bắt bu lông qua cánh và bụng để truyền lực - hoàn toàn bắt bu lông tại công trường và dễ kiểm tra. Ở mối nối hàn, các cánh được nối bằng mối hàn đối đầu đủ cường độ (nên các cánh đó không cần bản phủ hay bu lông cánh) còn bụng thường vẫn bắt bu lông bằng bản phủ. Mối nối kết hợp hàn một hoặc cả hai cánh và bắt bu lông bụng; tool này cho phép đặt từng cánh là hàn hoặc bắt bu lông.

Sẵn sàng kiểm tra mối nối? Chạy toàn bộ kiểm tra EN 1993-1-8 / SCI P358 cho mối nối dầm bu lông hoặc hàn trên mô hình 3D, với các bước suy diễn chi tiết cho mọi kiểm tra.

🔗Mở tool tính mối nối dầm tương tác→
Đánh giá
Chưa có đánh giá
Đăng nhập để tham gia thảo luận.
Đang tải…