Lực trong bu lông bao gồm lực bẩy được xác định bằng phân tích phần tử hữu hạn. Khả năng chịu lực của bu lông được kiểm tra theo S16 – Chương 13.
Bu lông
Khả năng chịu kéo của bu lông
Khả năng chịu kéo của bu lông được đánh giá theo Điều 13.12.1.3 và được lấy như sau:
\[ T_r = 0.75 \phi_b A_b F_u \]
trong đó:
- ϕb = 0.8 – hệ số sức kháng cho bu lông, có thể chỉnh sửa trong Cài đặt tiêu chuẩn
- Ab – diện tích mặt cắt ngang của bu lông dựa trên đường kính danh nghĩa
- Fu – cường độ chịu kéo tối thiểu quy định cho bu lông
Khi ren bu lông bị mặt phẳng cắt cắt qua, khả năng chịu cắt được lấy bằng 0.7 Vr.
Khả năng chịu cắt của bu lông
Khả năng chịu cắt của bu lông được đánh giá theo Điều 13.12.1.2. Mỗi mặt phẳng cắt của bu lông được kiểm tra riêng biệt. Giá trị được lấy như sau:
\[ V_r=0.6 \phi_b A_b F_u \]
trong đó:
- ϕb = 0.8 – hệ số sức kháng cho bu lông, có thể chỉnh sửa trong Cài đặt tiêu chuẩn
- Ab – diện tích mặt cắt ngang của bu lông dựa trên đường kính danh nghĩa
- Fu – cường độ chịu kéo tối thiểu quy định cho bu lông
Khi ren bu lông bị mặt phẳng cắt cắt qua, khả năng chịu cắt được lấy bằng 0.7 Vr.
Kết hợp kéo và cắt trong liên kết chịu ép mặt
Khả năng chịu lực của bu lông chịu đồng thời kéo và cắt được đánh giá theo Điều 13.12.1.4 và được lấy như sau:
\[ \left ( \frac{V_f}{V_r} \right )^2 + \left ( \frac{T_f}{T_r} \right )^2 \le 1 \]
trong đó:
- Vf và Tf lần lượt là lực cắt thiết kế và lực kéo tác dụng lên bu lông
- Vr và Tr lần lượt là khả năng chịu cắt thiết kế và khả năng chịu kéo thiết kế của bu lông
Khả năng chịu ép mặt tại lỗ bu lông
Khả năng chịu lực phát triển tại bu lông trong liên kết bu lông chịu ép mặt và cắt được đánh giá theo Điều 13.12.1.2 và được lấy như sau
Br = 3 ϕbr t d Fu đối với lỗ bu lông thông thường
Br = 2.4 ϕbr t d Fu đối với lỗ dài chịu tải trọng vuông góc với lỗ
trong đó:
- ϕbr = 0.8 – hệ số sức kháng cho ép mặt của bu lông lên thép
- t – chiều dày nhỏ hơn của các bản thép được liên kết
- d – đường kính bu lông
- Fu – cường độ chịu kéo của vật liệu được liên kết
Phá hoại xé rách lỗ bu lông
Khả năng chịu lực khi xé rách lỗ bu lông được kiểm tra cho từng bu lông riêng lẻ theo Điều 13.11 như sau:
\[ T_r = \phi_u 0.6 A_{gv} \frac{F_y+F_u}{2} \]
trong đó:
- ϕu = 0.75 – hệ số sức kháng cho thép kết cấu
- Agv = 2 ∙ l ∙ t – diện tích nguyên chịu cắt
- Fy – giới hạn chảy của vật liệu được liên kết
- Fu – cường độ chịu kéo của vật liệu được liên kết
- l – khoảng cách từ đường tâm bu lông đến mép theo phương lực cắt
- t – chiều dày của vật liệu được liên kết
Đối với các mác thép có Fy > 460 MPa, (Fy + Fu) / 2 phải được thay thế bằng Fy khi xác định Tr.
Bu lông trong liên kết chịu trượt tới hạn
Khả năng chịu trượt của liên kết bu lông được đánh giá theo Điều 13.12.2 như sau
Vs = 0.53 cs ks Ab Fu
trong đó:
- cs – hệ số xác định theo ks và cấp độ bu lông:
- với ks < 0.52 loại A cs = 1.00 (A325) hoặc 0.92 (A490) hoặc 0.78 (loại khác)
- với ks ≥ 0.52 loại B cs = 1.04 (A325) hoặc 0.96 (A490) hoặc 0.81 (loại khác)
- ks – hệ số ma sát, có thể chỉnh sửa trong Cài đặt tiêu chuẩn, cần được đặt theo Bảng 3 trong S16-14; bằng 0.3 cho loại A hoặc 0.52 cho loại B
- Ab – diện tích mặt cắt ngang của bu lông dựa trên đường kính danh nghĩa
- Fu – cường độ chịu kéo tối thiểu quy định cho bu lông
Khi sử dụng lỗ dài trong liên kết chịu trượt tới hạn, Vs = 0.75 ∙ 0.53 cs ks Ab Fu.
Bu lông chịu đồng thời kéo và cắt phải thỏa mãn quan hệ sau:
\[ \frac{V_f}{V_s}+1.9\frac{T}{A_b F_u} \]
trong đó:
- Vf và Tf lần lượt là lực cắt thiết kế và lực kéo tác dụng lên bu lông
Điều 13.12.2 quy định rằng khả năng chịu lực của liên kết theo Điều 13.12.1 phải được kiểm tra. Do đó, người dùng cần kiểm tra trạng thái sau khi xảy ra trượt, tức là thay đổi phương thức truyền lực cắt của bu lông từ "Ma sát" sang "Ép mặt – tương tác kéo và cắt".
Cấu tạo
Trong cấu tạo liên kết bu lông, khoảng cách tối thiểu giữa các bu lông và khoảng cách mép tối thiểu được kiểm tra theo S16-14 – 22.3. Khoảng cách tối thiểu giữa các bu lông (2.7 d – có thể chỉnh sửa trong Cài đặt tiêu chuẩn) và khoảng cách mép tối thiểu (1.25 d) được kiểm tra.