http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD
37
2.4 Cường độ chịu cắt của bu lông
Bu lông thường khác với bu lông c ường độ cao không chỉ ở các thuộc tính của vật liệu m à
còn ở chỗ lực ép chặt do xiết bu lông không đ ược tính đến. Bu lông th ường được quy định
trong Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05 là bu lông ASTM A307.
Sức kháng cắt danh định của bu lông c ường độ cao ở TTGH c ường độ trong các mối
nối mà khoảng cách giữa các bu lông xa nhất đo song song với ph ương lực tác dụng nhỏ
hơn 1270 mm được lấy như sau:
Khi đường ren răng không cắt qua mặt phẳng cắt
0,48
n b ub s
R A F N
(2.7)
Khi đường ren răng cắt mặt phẳng cắt
0,38
n b ub s
R A F N
(2.8)
trong đó:
A
b
diện tích bu lông theo đ ường kính danh định (mm
2
),
F
ub
cường độ chịu kéo nhỏ nhất của bu lông (MPa), v à
N
s

420 MPa
ub
F 
Diện tích mặt cắt ngang bu lông
2
2
314 mm
4
b
d
A

 
Số mặt chịu cắt của bu lông:
1
s
N 
Sức kháng cắt danh định của một bu lông đ ược tính theo công thức 2.8
0,38 0,38.314.420.1 50114 N 50,114 kN
n b ub s
R A F N   
Sức kháng cắt có hệ số của hai bu lông l à
0,65.2.50,114 65,149 kN
n
R  
b) Tính sức kháng ép mặt
Thép kết cấu M270 cấp 250 có cường độ chịu kéo F
u
= 400 MPa
Đường kính lỗ bu lông để tính ép mặt h = d + 2 mm = 22 mm

một số TTGH khác c òn chưa được kiểm tra cũng nh ư cường độ chịu kéo của mặt cắt
thanh giảm yếu, thực tế có thể quyết định c ường độ thiết kế).
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD
39
VÍ DỤ 2.3
Hãy xác định cường độ thiết kế của li ên kết cho trong hình 2.11 theo cắt bu lông, ép mặt
thép cơ bản và cường độ chịu kéo của thép c ơ bản. Bu lông đường kính 22 mm, bằng thép
A325, đường ren không cắt mặt phẳng cắt của mối nối. Sử dụng thép M270M, cấp 345
cho cấu kiện cơ bản.
Hình 2.11 Hình cho ví dụ 2.3
Lời giải
a) Tính sức kháng cắt:
Tính cho một bu lông
Bu lông ASTM A325 có cư ờng độ chịu kéo nhỏ nhất
830 MPa
ub
F 
Diện tích mặt cắt ngang bu lông
2
2
380 mm
4
b
d
A

 
Số mặt chịu cắt của bu lông:
1

L L    
< 2d = 44 mm
0,8.1,2 0,8.1,2.23.12,7.450 126187 N 126,187 kN
n c u
R L tF    
Các lỗ khác
70 22 48mm
c
L s h    
< 2d = 44 mm
.(2,4 ) 0,8.2,4.22.12,7.450 241402 N 241, 402 k N
u
dtF   
Cường độ chịu ép mặt đối với cấu kiện chịu kéo l à
126,187 2.(241, 402) 709 kN
n
R   
Kiểm tra ép mặt cho bản nút
Với lỗ sát mép bản nút
24
40 28mm
2 2
c e
h
L L    
0,8.(1,2 ) 0,8.1,2.28.9,525.450 115214 N 115, 214 kN
n c u
R L tF    
Với các lỗ khác
0,8.(2,4 ) 0,8.2,4.22.9,525.450 181051 N 181, 051 kN

http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD
41
Ở đây, liên kết chịu lực đều nên U = 1,0. Như vậy
2
( ) 12,7.(75 24) 647,7 mm
e n g
A A t w h     
Sức kháng kéo đứt có hệ số đ ược xác định theo công thức 3.2 với
0,80
u
 
0,8.450.647,7 233,172 kN
u nu u u e
P F A   
Như vậy, cường độ thanh kéo được quyết định bởi sức kháng kéo đứt, bằng 233,172 kN.
Đáp số
Cường độ thanh kéo (233,172 kN) nhỏ h ơn cường độ chịu cắt của các bu lông (363,33
kN) và cường độ chịu ép mặt của các bản nối (477,316 kN). Vậy, c ường độ thiết kế của
liên kết là 233,172 kN.
Cắt khối
Với các mối nối chịu kéo thông thường khi tiến hành thí nghiệm ta thấy có một
phần hoặc một “khối” vật liệu (của bản nút hoặc của cấu kiện chịu kéo) có thể bị xé rách.
Ví dụ như cấu kiện chịu kéo là thép góc không đều cánh ở hình sau là mô tả hiện tượng
này và ta gọi đó là hiện tượng cắt khối. Trong hình vẽ phần được gạch chéo có xu hướng
bị phá hoại theo mặt chịu cắt dọc ab và phá hoại theo mặt chịu kéo ngang bc.
Quá trình nay khi tính toán ta sẽ dựa trên giả thiết rằng trong hai mặt phá hoại thì
một mặt sẽ đạt đến cường độ phá hoại và mặt kia đạt đến cường độ chảy. Điều này có
nghĩa là nếu phá hoại xảy ra trên mặt chịu cắt thì mặt chịu kéo sẽ đạt đến giới hạn chảy
hoặc nếu phá hoại xảy ra trên mặt chịu kéo thì mặt chịu cắt sẽ đạt đến giới hạn chảy. Cả

< 0,58A
vn
thì phá hoại xảy ra trên mặt chịu cắt, mặt chịu kéo lúc đó đạt
đến giới hạn chảy và sức kháng cắt khối danh định được tính như sau:
P
nbs
= 0,58F
u
A
vn
+ F
y
A
tg
Sức kháng cắt khối tính toán được tính như sau:
P
rbs
= 
bs
P
nbs
Trong đó:
P
nbs
: Sức kháng cắt khối danh định
P
rbs
: Sức kháng cắt khối tính toán

bs

40
70
55
40
70
55
t = 10mm
t = 12mm
Hình 2.13 : Hình cho ví dụ 2.4
Phá hoại do cắt khối có thể xảy ra trên cả bản nút hoặc thanh kéo do đó ta phải tính
toán sức kháng cắt khối trên cả thanh kéo và bản nút.
a. Trên thanh kéo:
Diện tích thực chịu kéo A
tn
được tính như sau
A
tn
= 12*(70 – 24) = 552 mm
2
Diện tích thực chịu cắt A
vn
được tính như sau
A
vn
= 2*12*(110 – 1,5*24) = 1776 mm
2
Vậy A
tn
= 552 mm
2

2
Diện tích thực chịu cắt A
vn
được tính như sau
A
vn
= 2*10*(125 – 1,5*24) = 1780 mm
2
Vậy A
tn
= 460 mm
2
< 0,58A
vn
= 0,58*1780 = 1032,24 mm
2
Do đó sức kháng cắt khối danh định được tính như sau:
P
nbs
= 0,58F
u
A
vn
+ F
y
A
tg
= 0,58*450*1780 + 345*700 = 706080 (N) = 706,08(KN)
Với diện tích nguyên chịu kéo A
tg

bu lông. Quan hệ này được phản ánh bằng công thức xác định sức kháng tr ượt danh định
của một bu lông cường độ cao như sau
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD
44
n h s s t
R K K N P
(2.9)
trong đó:
N
s
số mặt ma sát của mỗi bu lông (thực tế bằng số mặt cắt của bu lông),
P
t
lực kéo tối thiểu yêu cầu trong bu lông, được quy định trong bảng 2.3,
K
h
hệ số kích thước lỗ, được quy định trong bảng 2.4, v à
K
s
hệ số điều kiện bề mặt , được quy định trong bảng 2.5.
Bảng 2.4 Lực kéo tối thiểu yêu cầu trong bu lông
Lực kéo tối thiểu yêu cầu trong bu lông P
t
(kN)
Đường kính bu lông
(mm)
Bu lông A325M
Bu lông A490M
16

phương của lực
0,60
Bảng 2.6 Các trị số của K
s
Cho các điều kiện bề mặt loại A
0,33
Cho các điều kiện bề mặt loại B
0,50
Cho các điều kiện bề mặt loại C
0,33
Tiêu chuẩn đối với các loại bề mặt:
Loại A: các lớp cáu bẩn được làm sạch, bề mặt không s ơn và được làm sạch
bằng thổi với lớp phủ loại A.
Loại B: các bề mặt không sơn và được làm sạch bằng thổi với lớp phủ loại B.
Loại C: bề mặt mạ kẽm nóng, đ ược làm nhám bằng bàn chải sắt sau khi mạ.
Sức kháng trượt tính toán (có hệ số) của bu lông c ường độ cao cũng chính l à sức
kháng trượt danh định (
1, 0 
)
r n h s s t
R R K K N P 
(2.10)
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD
45
2.6 Liên kết bu lông cường độ cao chịu kéo
Khi lực kéo tác dụng lên một bu lông không được căng trước thì lực kéo trong bu lông sẽ
bằng lực tác dụng. Tuy nh iên, nếu bu lông được kéo trước thì một phần lớn tải trọng tác
dụng được sử dụng vào việc làm giảm bớt lực nén hay lực ép giữa các bộ phận đ ược liên
kết. Các bu lông cường độ cao chịu kéo dọc trục phải đ ược căng đến lực quy định trong

a
 
 
 
 
(2.12)
Hình 2.14 Tác động bẩy lên trong liên kết bu lông chịu kéo