Liên kết nối thép hình chữ I (H) – Theo TCVN 5575:2012

Liên kết nối thép hình chữ I (H) được dùng khi lắp dựng kết cấu thép mà chiều dài cấu kiện không đủ.

Có một số dạng cấu tạo liên kết như sau:

• Hàn đối đầu
• Hàn đối đầu + bản ghép cánh
• Hàn bản ghép (cánh + bụng)
• Bản ghép sử dụng bu lông

Cách tính toán và thi công thuận tiện nhất là dạng liên kết hàn đối đầu. Khi liên kết hàn đối đầu không đảm bảo ta có thể xem xét sử dụng bằng các dạng liên kết tiếp theo.

Download Bảng Excel tính toán liên kết nối cột thép hình chữ I (H) theo TCVN – Price: 50K

Download Bảng Excel tính toán liên kết nối dầm thép hình chữ I (H) theo TCVN – Price: 50K

Sau đây mình sẽ trình bày lý thuyết tính toán cho từng dạng liên kết:

A. Liên kết nối thép hình chữ I (H) : Hàn đối đầu

Ứng suất pháp của đường hàn: σ_w = N/A_w + M/W_w

Ứng suất tiếp của đường hàn: τ_w = Q/A_w

Ứng suất tương đương của đường hàn:

Đường hàn đảm bảo khả năng chịu lực khi: σ_td ≤ 1,15.f_wf.γ_c

Ý nghĩa các ký hiệu:

• A_w, W_w: diện tích và mô men kháng uốn của đường hàn (lấy bằng diện tích và mô men kháng uốn của tiết diện cấu kiện)
• f_wf: cường độ tính toán của liên kết hàn
• γ_c: hệ số điều kiện làm việc của kết cấu

B. Liên kết hàn đối đầu + bản ghép cánh

Xác định khả năng chịu lực của đường hàn đối đầu: [M_dd] = W_w.f_wf.γ_c

Phần mô men uốn còn lại mà liên kết bản ghép cánh chịu: M_b = M – [M_dd]

Ta có:

• Lực tác dụng tại liên kết bản cánh: N₁ = N/2 + M_b/h
• Lực tác dụng tại liên kết bản bụng: N₂ = Q

1. Kiểm tra liên kết bản cánh:

• Kích thước bản ghép cánh: l₁ x b₁ x t₁
• Diện tích tiết diện của bản ghép: A₁ = b₁ x t₁

Kiểm tra ứng suất của bản ghép cánh: σ = N₁/A₁ ≤ f.γ_c

Tổng chiều dài đường hàn góc yêu cầu: Σl_h,f = N₁ / (β_f.h_h,f.f_wf.γ_c)

Chiều dài một đường hàn: l_h,f = Σl_h,f /2 + 10mm

Chiều dài bản ghép cánh yêu cầu: l_f = 2.l_h,f + 50mm ≤ l₁

3. Ý nghĩa các ký hiệu:

• f: cường độ tính toán của vật liệu bản ghép
• β_f: hệ số của đường hàn góc phụ thuộc phương pháp hàn và vị trí đường hàn (xem Bảng 37 – TCVN 5575:2012)
• h_h,f: chiều cao đường hàn

2. Kiểm tra liên kết bản bụng:

Ứng của đường hàn bản bụng: τ_w = N₂ /A_ww ≤ f_wf.γ_c

Với, A_ww = h x t_w: diện tích đường hàn tại vị trí bản bụng (bỏ qua ảnh hường của đường hàn tại bản cánh)

C. Liên kết hàn bản ghép (cánh + bụng)

• Kích thước bản ghép cánh: l₁ x b₁ x t₁
• Diện tích tiết diện của bản ghép cánh: A_f = b₁ x t₁
• Kích thước bản ghép bụng: l₂ x b₂ x t₂
• Diện tích tiết diện của bản ghép bụng: A_w = b₂ x t₂
• Lực tác dụng tại liên kết bản cánh: N₁ = N/2 + M/h
• Lực tác dụng tại liên kết bản bụng: N₂ = Q

1. Kiểm tra liên kết bản cánh:

Kiểm tra ứng suất của bản ghép cánh: σ = N₁/A_f ≤ f.γ_c

Tổng chiều dài đường hàn góc yêu cầu: Σl_h,f = N₁ / (β_f.h_h,f.f_wf.γ_c)

Chiều dài một đường hàn: l_h,f = Σl_h,f /2 + 10mm

Chiều dài bản ghép cánh yêu cầu: l_f = 2.l_h,f + 10mm ≤ l₁

2. Kiểm tra liên kết bản bụng:

Ứng suất của bản ghép bụng: τ_s = N₂/(2.A_w) ≤ f_v.γ_c

Chiều dài đường hàn góc: l_h,w = b₂ – 10mm

Kiểm tra ứng suất của đường hàn góc bản bụng: τ_w = N₂ / (β_f.h_h,w.2.l_h,w) ≤ f_wf.γ_c

3. Ý nghĩa các ký hiệu:

• f_v: cường độ tính toán chịu cắt của vật liệu bản ghép
• h_h,f, h_h,w: chiều cao đường hàn góc tại ví trị bản cánh và bản bụng

D. Liên kết nối thép hình chữ I (H) : Bản ghép sử dụng bu lông

• Kích thước bản ghép cánh: l₁ x b₁ x t₁, l₂ x b₂ x t₂
• Diện tích tiết diện của bản ghép cánh: A₁ = b₁ x t₁, A₂ = b₂ x t₂
• Kích thước bản ghép bụng: l₃ x b₃ x t₃
• Diện tích tiết diện của bản ghép bụng: A₃ = b₃ x t₃
• Lực tác dụng tại liên kết bản cánh: N₁ = N/2 + M/h
• Lực tác dụng tại liên kết bản bụng: N₂ = Q
• Khả năng chịu cắt của một bu lông: [N]_vb = γ_b.f_vb.A_b.n_v
• Khả năng chịu ép mặt của một bu lông: [N]_cb = γ_b.d.(Σt)_min.f_cb
• Khả năng chịu lực của một bu lông: [N]_b = min([N]_vb ; [N]_cb)
• γ_b: hệ số điều kiện làm việc của liên kết bu lông
• f_vb: cường độ tính toán chịu cắt của bu lông
• A_b: diện tích tiết diện bu lông
• n_v: số mặt cắt tính toán của một bu lông
• d: đường kính bu lông
• (Σt)_min: tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trượt về một phía
• f_cb: cường độ tính toán chịu ép mặt của bu lông

1. Kiểm tra liên kết bản cánh:

Lực cắt trong 1 bu lông: [N]_vb = N₁ / n_b,f ≤ [N]_b

Ứng suất của bản ghép cánh: σ = N₁ / (A₁ + 2A₂)≤ f.γ_c

2. Kiểm tra liên kết bản bụng:

Lực cắt trong 1 bu lông: [N]_vb = N₂ / n_b,w ≤ [N]_b

Ứng suất của bản ghép bụng: τ_s = N₂/(2.A₃) ≤ f_v.γ_c

3. Ý nghĩa các ký hiệu:

• n_b,f: số lượng bu lông của một vế (cánh trên hoặc cánh dưới) của một phía liên kết bản cánh
• n_b,w: số lượng bu lông của một vế (phía trên hoặc phía dưới) của liên kết bản bụng