Bulong và liên kết bulong

Mô hình bu lông theo CBFEM

IDEA StatiCa có một phương pháp độc đáo trong bộ giải của mình, đó là CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện). Mô hình bu lông được sử dụng trong CBFEM được mô tả và kiểm chứng theo nhiều tiêu chuẩn thiết kế thép. Khả năng chịu tải và khả năng biến dạng cũng được so sánh với các chương trình nghiên cứu thực nghiệm chính.

Trong CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện), bu lông với ứng xử chịu kéo, lực cắt và tựa được mô tả bằng các lò xo phi tuyến phụ thuộc. Bu lông chịu kéo được mô tả bằng lò xo với độ cứng ban đầu theo phương trục, sức kháng thiết kế, điểm khởi đầu chảy dẻo và khả năng biến dạng. Đối với điểm khởi đầu chảy dẻo và khả năng biến dạng, giả thiết rằng biến dạng dẻo chỉ xảy ra ở phần ren của thân bu lông.

Trong phần Cơ sở lý thuyết của chúng tôi, bạn có thể tìm thấy thêm thông tin về cách phương pháp CBFEM mô tả và kiểm chứng bu lông. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về CBFEM nói chung, Cơ sở lý thuyết tổng quát đầy đủ chắc chắn là nơi tốt nhất để bắt đầu.

Bu lông theo tiêu chuẩn thiết kế

Hãy cùng xem xét cách CBFEM tiếp cận bu lông theo quan điểm của từng tiêu chuẩn thiết kế. Cho đến nay, IDEA StatiCa hỗ trợ tám tiêu chuẩn thiết kế trong đó việc thiết kế và/hoặc cấu tạo bu lông và bu lông siết trước được giải quyết. 

Kiểm tra tiêu chuẩn bu lông và bu lông siết trước theo Eurocode

Độ cứng ban đầu và sức kháng thiết kế của bu lông chịu lực cắt trong CBFEM được mô hình hóa theo Điều 3.6 và 6.3.2 trong EN 1993-1-8. Lò xo đại diện cho tựa và kéo có ứng xử lực - biến dạng hai tuyến tính với độ cứng ban đầu và sức kháng thiết kế theo Điều 3.6 và 6.3.2 trong EN 1993-1-8.

Cấu tạo 

Kiểm tra tiêu chuẩn bu lông được thực hiện nếu tùy chọn được chọn trong Thiết lập tiêu chuẩn. Kích thước từ tâm bu lông đến mép bản và giữa các bu lông được kiểm tra. Khoảng cách mép e = 1,2 và khoảng cách giữa các bu lông p = 2,2 được khuyến nghị trong Bảng 3.3 trong EN 1993-1-8. Người dùng có thể chỉnh sửa cả hai giá trị trong Thiết lập tiêu chuẩn.

Kiểm tra tiêu chuẩn bu lông và bu lông siết trước theo AISC

Lực trong bu lông được xác định bằng phân tích phần tử hữu hạn. Lực kéo bao gồm lực bẩy. Sức kháng bu lông được kiểm tra theo AISC 360 - Chương J3.

Cấu tạo 

Khoảng cách tối thiểu giữa các bu lông và khoảng cách từ tâm bu lông đến mép của cấu kiện được liên kết được kiểm tra. Khoảng cách tối thiểu 2,66 lần (có thể chỉnh sửa trong Thiết lập tiêu chuẩn) đường kính danh nghĩa của bu lông giữa các tâm bu lông được kiểm tra theo AISC 360-16 – J.3.3. Khoảng cách tối thiểu từ tâm bu lông đến mép của cấu kiện được liên kết được kiểm tra theo AISC 360-16 – J.3.4; các giá trị nằm trong Bảng J3.4 và J3.4M.

Kiểm tra tiêu chuẩn bu lông và bu lông siết trước theo các tiêu chuẩn khác

• Kiểm tra tiêu chuẩn bu lông và bu lông siết trước theo CISC (Canada)
• Kiểm tra tiêu chuẩn bu lông và bu lông siết trước theo tiêu chuẩn Trung Quốc (GB)
• Kiểm tra tiêu chuẩn bu lông theo Tiêu chuẩn Hồng Kông (HKG)
• Kiểm tra tiêu chuẩn bu lông siết trước theo IS 800 (Ấn Độ)
• Kiểm tra tiêu chuẩn bu lông và bu lông siết trước theo SP (Nga)
• Kiểm tra tiêu chuẩn bu lông và bu lông siết trước theo AS (Úc)

Cấu tạo bu lông 

Cách thiết lập khoảng cách

Khoảng cách mép được sử dụng cho sức kháng tựa của bu lông phải phù hợp với hình học bản thép tổng quát, bản có lỗ khoét, cắt xén, v.v.

Thuật toán đọc hướng thực tế của vectơ lực cắt tổng hợp tại bu lông đã cho, sau đó tính toán các khoảng cách cần thiết cho kiểm tra tựa.

Khoảng cách đầu (e₁) và khoảng cách mép (e₂) được xác định bằng cách chia đường viền bản thành ba đoạn. Đoạn đầu được xác định bởi phạm vi 60° theo hướng vectơ lực. Các đoạn mép được xác định bởi hai phạm vi 65° vuông góc với vectơ lực. Khoảng cách ngắn nhất từ bu lông đến đoạn liên quan sau đó được lấy làm khoảng cách đầu hoặc khoảng cách mép.

Khoảng cách giữa các lỗ bu lông (p₁; p₂) được xác định bằng cách mở rộng ảo các lỗ bu lông xung quanh thêm một nửa đường kính của chúng, sau đó vẽ hai đường theo hướng và vuông góc với vectơ lực cắt. Khoảng cách đến các lỗ bu lông được mở rộng bị cắt bởi các đường này sau đó được coi là p₁ và p₂ trong tính toán.

Ví dụ kiểm chứng

Chúng tôi đã chuẩn bị một số ví dụ kiểm chứng để so sánh kết quả với các phương pháp tính toán khác.

EN

• Liên kết bu lông - Mối nối chịu lực cắt
• Liên kết bu lông - Tương tác giữa lực cắt và kéo
• Nút liên kết có gia cường – thiết kế theo khả năng chịu lực

AISC

• Liên kết bu lông mối nối
• Liên kết mô men bản bích bu lông – LRFD
• Liên kết bản mã đầu dầm mô men mở rộng – ASD

Công nghệ được cấp bằng sáng chế dành cho Kỹ sư kết cấu

Bạn có biết rằng giải pháp mô hình bu lông của chúng tôi là một phần của bằng sáng chế Hoa Kỳ không? Đọc tại đây về câu chuyện thành công của chúng tôi. 

 Nút liên kết một bu lông - giải pháp của chúng tôi 

Đôi khi, kỹ sư cần tạo nút liên kết chỉ với một bu lông, đặc biệt khi ví dụ như một khớp, một thanh giằng, một thanh kéo hoặc một thanh chéo được dự kiến. Để mô hình hóa và tính toán loại thao tác này, bạn cần xác định đúng Loại mô hình của cấu kiện. Có thể đọc thêm về điều này tại đây. 

Bu lông, mối hàn và độ cứng của nút liên kết

Cả bu lông và mối hàn đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. Một trong những khía cạnh quan trọng khi lựa chọn nút liên kết là độ cứng dự kiến của nó. Nhìn chung, nút liên kết bu lông không bao giờ cứng như nút liên kết hàn.  Nếu bạn chọn liên kết bu lông, chúng tôi khuyến nghị tính toán độ cứng của liên kết đó và tính đến độ cứng kết quả trong kết cấu tổng thể. Bạn có thể đọc về cách tính toán đó trông như thế nào và những gì nó bao gồm tại đây, hoặc xem video này.

{
  "iframe_title": {
    "name": "Title",
    "type": "text",
    "value": "Tham gia cùng 10.000 Kỹ sư đồng nghiệp"
  },
  "iframe_description": {
    "name": "Description",
    "type": "text",
    "value": "Nhận các mẹo kỹ thuật chuyên sâu trực tiếp vào hộp thư của bạn.\nĐăng ký nhận Bản tin IDEA StatiCa bên dưới."
  },
  "iframe_url": {
    "name": "iframe URL",
    "type": "text",
    "value": "https://campaign.ideastatica.com/newsletter-subscription"
  },
  "iframe_height": {
    "name": "Height",
    "type": "number",
    "value": 650
  },
  "iframe_width": {
    "name": "Width",
    "type": "number",
    "value": 850
  },
  "visibleinregion": {
    "name": "VisibleInRegion",
    "type": "multiple_choice",
    "value": []
  },
  "regions": {
    "name": "Region",
    "type": "taxonomy",
    "value": [],
    "taxonomyGroup": "region"
  },
  "translation__translation_connector": {
    "name": "Translation Connector",
    "type": "taxonomy",
    "value": [],
    "taxonomyGroup": "languages"
  },
  "translation__force_translation": {
    "name": "Force translation",
    "type": "multiple_choice",
    "value": []
  },
  "translation__translate_standalone_nested_content_items": {
    "name": "Translate standalone nested content items",
    "type": "multiple_choice",
    "value": []
  },
  "translation__last_translation": {
    "images": [],
    "linkedItemCodenames": [],
    "linkedItems": [],
    "links": [],
    "name": "Last translation",
    "type": "rich_text",
    "value": "<p>Translation info:</p>\n<ul>\n  <li>cs-CZ: Translated on 29.5.2026 12:04</li>\n  <li>de-DE: Translated on 29.5.2026 12:42</li>\n  <li>en-US: Never translated</li>\n  <li>es-ES: Translated on 29.5.2026 14:29</li>\n  <li>fr-FR: Translated on 29.5.2026 13:20</li>\n  <li>hu-HU: Translated on 29.5.2026 16:24</li>\n  <li>it-IT: Translated on 29.5.2026 13:54</li>\n  <li>ko-KR: Translated on 29.5.2026 20:42</li>\n  <li>nl-NL: Translated on 29.5.2026 15:07</li>\n  <li>pl-PL: Translated on 29.5.2026 18:29</li>\n  <li>pt-PT: Translated on 29.5.2026 15:45</li>\n  <li>ro-RO: Translated on 29.5.2026 17:07</li>\n  <li>ru-RU: Translated on 29.5.2026 17:49</li>\n  <li>th-TH: Translated on 29.5.2026 19:50</li>\n  <li>tr-TR: Never translated</li>\n  <li>vi-VN: Translated on 29.5.2026 21:24</li>\n  <li>zh-CN: Translated on 29.5.2026 19:10</li>\n</ul>\n<p>Publish info:</p>\n<ul>\n  <li>Publish info is available only in the main language</li>\n</ul>"
  },
  "translation__ai_translated": {
    "name": "AI translated",
    "type": "multiple_choice",
    "value": [
      {
        "name": "Translated",
        "codename": "translated"
      }
    ]
  }
}