Lực trong bu lông được xác định bằng phân tích phần tử hữu hạn. Lực kéo bao gồm lực bẩy. Khả năng chịu lực của bu lông được kiểm tra theo AISC 360 - Chương J3.
Bu lông
Khả năng chịu kéo và cắt của bu lông
Khả năng chịu kéo hoặc cắt thiết kế, ϕRn, và khả năng chịu kéo hoặc cắt cho phép, Rn/Ω của bu lông siết vừa được xác định theo trạng thái giới hạn đứt do kéo và đứt do cắt như sau:
Rn = FnAb
ϕ = 0.75 (LRFD, có thể chỉnh sửa trong Code setup)
Ω = 2.00 (ASD, có thể chỉnh sửa trong Code setup)
trong đó:
Ab – diện tích thân bu lông hoặc phần ren danh nghĩa không có ren
Fn – ứng suất kéo danh nghĩa, Fnt, hoặc ứng suất cắt danh nghĩa, Fnv, từ Bảng J3.2
Khả năng chịu kéo yêu cầu bao gồm bất kỳ lực kéo nào phát sinh từ lực bẩy do biến dạng của các bộ phận được liên kết.
Kết hợp kéo và cắt trong liên kết chịu ép mặt
Khả năng chịu kéo của bu lông chịu đồng thời kéo và cắt được xác định theo trạng thái giới hạn đứt do kéo và đứt do cắt như sau:
Rn = F'nt Ab (AISC 360-16 J3-2)
ϕ = 0.75 (LRFD, có thể chỉnh sửa trong Code setup)
Ω = 2.00 (ASD, có thể chỉnh sửa trong Code setup)
\( F'_{nt}=1.3 F_{nt} - \frac{f_{rv} F_{nt}}{\phi F_{nv}} \) (AISC 360-16 J3-3a LRFD)
\( F'_{nt}=1.3 F_{nt} - \frac{f_{rv} \Omega F_{nt}}{F_{nv}} \) (AISC 360-16 J3-3b ASD)
trong đó:
- F'nt – ứng suất kéo danh nghĩa được điều chỉnh để bao gồm ảnh hưởng của ứng suất cắt
- Fnt – ứng suất kéo danh nghĩa từ AISC 360-16 Bảng J3.2
- Fnv – ứng suất cắt danh nghĩa từ AISC 360-16 Bảng J3.2
- frv – ứng suất cắt yêu cầu sử dụng tổ hợp tải trọng LRFD hoặc ASD. Ứng suất cắt của phần tử liên kết phải bằng hoặc vượt quá ứng suất cắt yêu cầu, frv
Khả năng chịu ép mặt tại lỗ bu lông
Khả năng chịu ép mặt, ϕRn và Rn/Ω, tại lỗ bu lông được xác định theo trạng thái giới hạn ép mặt như sau:
ϕ = 0.75 (LRFD, có thể chỉnh sửa trong Code setup)
Ω = 2.00 (ASD, có thể chỉnh sửa trong Code setup)
Khả năng chịu ép mặt danh nghĩa của vật liệu được liên kết, Rn, được xác định như sau:
Đối với bu lông trong liên kết có lỗ tiêu chuẩn:
Rn = 1.2 lc t Fu ≤ 2.4 d t Fu (AISC 360-16 J3-6a, J3-6a, c)
Đối với bu lông trong liên kết có lỗ dài:
Rn = 1.0 lc t Fu ≤ 2.0 d t Fu (AISC 360-16 J3-6a, J3-6e, f)
trong đó:
- Fu – cường độ kéo tối thiểu quy định của vật liệu được liên kết
- d – đường kính danh nghĩa của bu lông
- lc – khoảng cách thông thủy, theo phương lực, giữa mép lỗ và mép lỗ kề bên hoặc mép vật liệu
- t – chiều dày của vật liệu được liên kết
Bu lông được kéo trước
Khả năng chịu trượt thiết kế của bu lông được kéo trước loại A325 hoặc A490 có xét đến ảnh hưởng của lực kéo Ft
Lực kéo trước sử dụng theo AISC 360-10 Bảng J3.1.
Tb = 0.7 fub As
Khả năng chịu trượt thiết kế trên mỗi bu lông theo AISC 360-10 Điều J3.8
Rn = kSC μ Du hf Tb ns
Hệ số sử dụng theo cắt [%]:
Uts = V / ϕRn (LRFD)
Uts = Ω V / Rn (ASD)
trong đó:
- As – diện tích chịu kéo của bu lông
- fub – cường độ kéo đứt
- \( k_{SC}=1-\frac{F_t}{D_u T_b n_b} \) – hệ số kết hợp kéo và cắt (LRFD) (J3-5a)
- \( k_{SC}=1-\frac{1.5 F_t}{D_u T_b n_b} \) – hệ số kết hợp kéo và cắt (ASD) (J3-5b)
- μ – hệ số ma sát trung bình có thể chỉnh sửa trong Code setup
- Du = 1.13 – hệ số nhân phản ánh tỷ lệ giữa lực kéo trước trung bình thực tế và lực kéo trước tối thiểu quy định
- hf = 1.0 – hệ số cho tấm đệm
- ns – số bề mặt ma sát; Kiểm tra được tính toán riêng cho từng bề mặt ma sát
- V – lực cắt tác dụng lên bu lông
- ϕ = 1.0 – hệ số sức kháng cho lỗ kích thước tiêu chuẩn (LRFD) có thể chỉnh sửa trong Code setup
- ϕ = 0.7 – hệ số sức kháng cho lỗ dài (LRFD)
- Ω = 1.5 – hệ số sức kháng cho lỗ kích thước tiêu chuẩn (ASD) có thể chỉnh sửa trong Code setup
- Ω = 2.14 – hệ số sức kháng cho lỗ dài (ASD)