Tài liệu Bài giảng kết cấu thép chương 2 liên kết

Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG 1. Liên kết hàn Ưu điểm: Chế tạo nhanh, tiết kiệm vật liệu (vì không phải đục lỗ, tôn mủ đinh, tốn thép làm bản ghép, v v...), có khả năng tạo dáng phong phú, đảm bảo tín kín của vật liệu (không thấm nước và thấm khí , ...). Nhược điểm: Trong quá trình hàn thường xảy ra biến hình hàn và ứng suất hàn làm thép dòn hơn, khả năng chịu lực động, lực xung kích kém. Việc kiểm tra chất lượng khó khăn. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 1 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG 2. Liên kết bulông Ưu điểm: Dễ thi công, tháo lắp nhanh không cần dùng máy móc hoặc năng lượng phức tạp nên được dùng nhiều trong các công trình lắp ráp, công trình tạm, liên kết các chi tiết trên cao. Nhược điểm: Liên kết bulông chịu lực không tốt bằng liên kết đinh tán, riêng bulông cường độ cao có khả năng chịu lực như đinh tán PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 2 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG 3. Liên kết đinh tán Ưu điểm: Chịu lực tốt và có độ dai lớn hơn liên kết hàn, dễ đảm bảo chất lượng nên trước đây được dùng nhiều trong các kết cấu chịu lực động, nhà có cần trục nặng, cầu thép và các kim loại khó hàn.. Nhược điểm: Tốn rất nhiều công chế tạo, tốn kim loại và năng lượng (nung nóng để tán đinh) nên ngày nay hầu như không dùng nữa. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 3 1 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN 2.1. Các phương pháp hàn trong kết cấu thép + Hàn hồ quang điện bằng tay + Hàn hồ quang điện tự động và nửa tự động + Hàn hơi + Hàn hồ quang điện trong lớp khí bảo vệ PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 4 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN 2.1. Các phương pháp hàn trong kết cấu thép a. Hàn hồ quang điện bằng tay Nguyên lý: Tay cầm Dây dẫn mềm Que hàn Nguồn điện Hồ quang U = 15÷60V I = 200÷500A Dây dẫn Kim loại cần hàn PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 5 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN 2.1. Các phương pháp hàn trong kết cấu thép a. Hàn hồ quang điện bằng tay que hàn hồ quang máng chảy giọt kim loại nóng chảy nước kim loại Bản chất đường hàn là sự liên kết giữa các phần tử kim loại bị nóng chảy. Đường hàn có thể chịu lực tương đương thép cơ bản. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 6 2 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN 2.1. Các phương pháp hàn trong kết cấu thép a. Hàn hồ quang điện bằng tay Để que hàn chạm nhẹ vào kim loại, chỗ tiếp xúc có điện trở lớn, nóng lên, kim loại chảy ra. Nhấc que hàn cao 2÷3 mm, kim loại chảy ra thành máng chảy, kim loại que hàn chảy ra từng giọt rơi xuống do lực hút tĩnh điện (lực hút điện trường và áp lực hơi từ Que hàn). Máng chảy sâu khoảng 1,5÷2 mm. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 7 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN 2.1. Các phương pháp hàn trong kết cấu thép a. Hàn hồ quang điện bằng tay thuốc hàn Cấu tạo que hàn: 1÷1,5mm Trong là lõi kim loại, ngoài bọc thuốc hàn dày 1÷1,5mm kim loại thuốc hàn gồm 80% CaCO3 và bột các hợp kim Cách chọn que hàn: Que hàn được phân theo giới hạn bền của kim loại đường hàn. Vì vậy chọn que hàn sao cho độ bền của đường hàn và kim loại xấp xỉ nhau. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 8 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN 2.1. Các phương pháp hàn trong kết cấu thép a. Hàn hồ quang điện bằng tay Cách chọn que hàn: Loại que hàn có thuốc bọc Mác thép TCVN 3223 : 1994 CCT34; CCT38; CCT42; CCT52 N42; N46 09Mn2; 14Mn2; 10Mn2Si1 N46; N50 09Mn2Si; PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 9 3 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN 2.1. Các phương pháp hàn trong kết cấu thép b. Hàn hồ quang điện tự động và nửa tự động Nguyên lý: ống hút thuốc hàn dây hàn trần dây hàn thuốc hàn phểu rải thuốc hàn hồ quang chìm máy hàn trục di chuyển thuốc hàn thép cơ bản PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 10 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN b. Hàn hồ quang điện tự động và nửa tự động Ưu điểm: - Năng suất cao, - Đường hàn chắc, đồng nhất. - Không có lửa, hơi độc. Nhược điểm: - Chỉ đùng được cho đường hàn thẳng và liên tục. - Đối với các đường hàn cong, ngắn dùng hàn bán tự động. - Hiện nay phương pháp hàn nửa tự động với que hàn rỗng (d < 3mm) có nhồi thuốc ở trong dùng khá phổ biến. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 11 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN 2.1. Các phương pháp hàn trong kết cấu thép c. Hàn hơi: - Đốt cháy C2H2 trong O2 làm to tới 3200o làm nóng chảy kim loại cần hàn và thanh kim loại phụ (thay que hàn để lấp đầy rảnh hàn) kim loại nguội đi tạo nên đường hàn. - Năng suất thấp, chủ yếu được dùng để sửa chữa, hàn tấm mỏng và cắt thép. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 12 4 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN 2.2. Các yêu cầu khi hàn và phương pháp kiểm tra chất lượng đường hàn a.Yêu cầu chính khi hàn: - Làm sạch gỉ trên mặt rãnh hàn. - Cường độ dòng điện phải thích hợp. - Đảm bảo các quy định về gia công mép bản thép. - Chọn que hàn phù hợp. b. Phương pháp kiểm tra chất lượng đường hàn - Kiểm tra bằng mắt thường. - Dùng phương pháp vật lý để kiểm tra: điện tử, quang tuyến, siêu âm… PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 13 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN 2.3. Các loại đường hàn và cường độ tính toán a. Đường hàn đối đầu. 55o 55o 2 t 2 δ≤8 1÷2 2 δ =10÷50 2 2 δ =12÷60 Các dạng gia công mép bản thép khi hàn PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 14 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN 2.3. Các loại đường hàn và cường độ tính toán a. Đường hàn đối đầu. Sự làm việc và cường độ tính toán. Đường hàn đối đầu truyền lực tốt, đường lực đều, ứng suất tập trung nhỏ, khi chịu lực thì ứng suất được phân bố đều trên suốt chiều dài đường hàn tạo nên ứng suất kéo ở trong đường hàn cũng giống như sự phân bố ứng suất trong thép cơ bản. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 15 5 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN 2.3. Các loại đường hàn và cường độ tính toán a. Đường hàn đối đầu. Cường độ tính toán của đường hàn đối đầu phụ thuộc vào vật liệu que hàn và phương pháp kiểm tra chất lượng đường hàn. Dạng liên kết Hàn đối đầu Hàn góc Ký hiệu Trạng thái làm việc Cường độ tính toán Nén, kéo, và uốn khi kiểm tra Theo giới hạn chảy chất lượng đường hàn bằng các Theo sức bền kéo đứt phương pháp vật lý fw fw = f fw fw = ft Kéo và uốn fw fw = 0,85f Trượt fwv fwv = fv Theo kim loại mối hàn fwf fwf = 0,55fwun/γM Theo kim loại ở biên nóng chảy fws fws = 0,45fu Cắt (qui ước) PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 16 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN b. Đường hàn góc: t t hh hh hh t1 h t1 h Qui định về chiều cao hf như sau: - Để tránh ứng suất tập trung quá lớn hf ≤ 1,2 tmin. Trong đó tmin là chiều dày bản thép mỏng nhất trong các bản thép được liên kết. - Để tránh hàn non, không đều, không sâu hf ≥ hhmin; hhmin phụ thuộc vào chiều dầy tmax của bản thép dầy nhất. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 17 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN b. Đường hàn góc: Tuỳ theo vị trí đường hàn so với phương của lực tác dụng ta chia ra: - Đường hàn góc cạnh : song song với phương của lực. - Đường hàn góc đầu : vuông góc với phương của lực. N N N N Đường hàn góc cạnh N N N N Đường hàn góc đầu PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 18 6 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN b. Đường hàn góc: * Sự làm việc của đường hàn góc: Đường hàn góc cạnh: A σ B N A-A τ B-B σ N A B τtb τmax PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 19 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN Đường hàn góc cạnh: 2 1 βfhf hf - Khi truyền lực, ứng suất phân bố không đều theo chiều rộng, chiều dài của bản thép cũng như dọc theo đường hàn. - Hai mút của đường hàn chịu ứng suất tiếp lớn nhất τmax . Để giảm bớt sự phân bố ứng suất không đều của ứng suất không nên dùng đường hàn quá dài. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 20 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN Đường hàn góc cạnh: Thực chất đường hàn góc chịu cả uốn và cắt nhưng trong tính toán coi như chúng chỉ chịu cắt và phá hoại theo 1 trong 2 tiết diện. + Tiết diện 1: dọc theo kim loại đường hàn ứng với chiều cao tính toán βfhf. + Tiết diện 2: dọc biên nóng chảy của thép cơ bản ứng với chiều cao tính toán βshf. βf, βs : Hệ số chiều sâu nóng chảy của đường hàn ứng với tiết diện 1 và 2, phụ thuộc vào phương pháp và vị trí của đường hàn trong không gian (Ví dụ: βf = 0,7 và βs = 1) PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 21 7 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN * Sự làm việc của đường hàn góc: Đường hàn góc đầu: Đường hàn làm việc chịu cả cắt, kéo, uốn. Trong tính toán coi như chỉ chịu cắt qui ước và bị phá hoại theo tiết diện 1 và 2 giống đường hàn góc cạnh. * Cường độ tính toán của đường hàn góc: - Ứng với tiết diện 1 là cường độ tính toán chịu cắt của thép đường hàn fwf . - Ứng với tiết diện 2 là cường độ tính toán của thép cơ bản trên biên nóng chảy của nó với đường hàn fwt PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 22 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN * Cường độ tính toán của đường hàn góc: Giá trị fwf phụ thuộc vào vật lịêu que hàn Loại que hàn Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn Theo TCVN 3223 : 1994 fwun (daN/cm2) Cường độ tính toán fwf (daN/cm2) N42, N42 – 6B 4100 1800 N46, N46 – 6B 4500 2000 N50, N50 – 6B 4900 2150 Giá trị fws = 0,45 fu với fu là cường độ tức thời tiêu chuẩn của thép cơ bản. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 23 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN 2.4. Các cách phân loại khác của đường hàn 1. Đường hàn chịu lực và đường hàn cấu tạo. 2. Theo vị trí không gian: đường hàn nằm, đường hàn đứng, đường hàn ngang và đường hàn ngược. Theo thứ tự đường hàn nằm dễ hàn nhất, đường hàn ngược khó hàn nhất và không nên dùng loại đường hàn này. o 60÷120 120÷180o đứng (2) 0÷60o nằm ngược PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 24 8 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN 2.4. Các cách phân loại khác của đường hàn 3. Theo tính liên tục có đường hàn liên tục và đường hàn không liên tục 4. Theo địa điểm chế tạo có đường hàn nhà máy và đường hàn công trường. Đh nhà máy Đh công trường Đh nhà máy Đh công trường Đường hàn góc Đường hàn đối đầu Đh không liên tục PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 25 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN 2.5. Các loại liên kết hàn và phương pháp tính toán a. Liên kết đối đầu dùng đường hàn đối đầu: t N b t t N lw N N b α t * Kiểm tra bền của đường hàn đối đầu thẳng góc: Khi chịu lực trục: σw = N Aw = N t.lw ≤ f wt γ c PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 26 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN σw = N Aw = N t.lw ≤ f wt γ c Aw = t.lw - diện tích tính toán của đường hàn đối đầu. t - bề dày tính toán của đường hàn, t = ttcb = min(ttcb1 và ttcb2). lw - chiều dài tính toán của đường hàn lw = b – 2t b- chiều dài thực tế của đường hàn, chính là chiều rộng thép cơ bản. γc - hệ số điều kiện làm việc. fwt - Cường độ tính toán của đường hàn đối đầu khi chịu kéo (chịu nén: fwc) PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 27 9 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN * Khi chịu M: t σw t b lw M M t σw = M 6M = ≤ f wt γ c Ww t.lw2 Ww = t.l w2 6 PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 28 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN * Khi chịu M và V đồng thời: t σw τw t b lw M t σw = V M 6M = Ww (t.l w2 ) M V V V = Aw (l w .t ) τw = σ tđ = σ w2 + 3τ w2 ≤ 1,15 f wt γ c PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 29 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN * Khi chịu M và N đồng thời: t M N σM σN t b lw N M t σw = M N + ≤ f wt γ c Ww Aw PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 30 10 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN * Kiểm tra bền của đường hàn đối đầu xiên góc: Khi chịu lực trục N: N t lw b σw = N sin α ≤ f wt ( wc )γ c (t.lw ) lw = ( τw τw = N σw α t t N cos α ≤ f wvγ c (t.lw ) b ) − 2t sin α PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 31 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN b. Liên kết ghép chồng dùng đường hàn góc. t a≥5tmin N N * Cấu tạo: Hai cấu kiện đặt chồng lên nhau, dùng đường hàn góc đầu hay góc cạnh nối chúng lại. Đoạn chồng lên nhau: a ≥ 5.tmin Liên kết ghép chồng thường dùng để nối các thép bản có chiều dày nhỏ t = 2÷5mm hoặc để liên kết thép hình vào thép bản. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 32 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN b. Liên kết ghép chồng dùng đường hàn góc. Kiểm tra bền của đường hàn góc: lw Tiết diện 1: kiểm tra theo vật liệu đường hàn, với diện tích tính toán của đường hàn là βf hf∑lw và cường độ tính toán chịu cắt quy ước của thép đường hàn là fwf. N β f h f ∑ lw ≤ f wf γ c PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 33 11 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN b. Liên kết ghép chồng dùng đường hàn góc. Kiểm tra bền của đường hàn góc: Tiết diện 2: kiểm tra theo vật liệu thép trên biên nóng chảy, với diện tích tính toán của đường hàn là βs.hf∑lw và cường độ tính toán chịu cắt quy ước của thép trên biên nóng chảy là fws . N β s h f ∑ lw ≤ f wsγ c hf - Chiều cao đường hàn. ∑lw - Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn. lw - Chiều dài tính toán của mỗi đuờng hàn, bằng chiều dài thực tế trừ đi 10 mm kể đến chất lượng không tốt ở đầu và cuối đường hàn. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 34 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN b. Liên kết ghép chồng dùng đường hàn góc. Kiểm tra bền của đường hàn góc: βf, βs - Hệ số chiều sâu nóng chảy của đường hàn ứng với tiết diện 1 và 2. Giá trị phụ thuộc phương pháp hàn và vị trí đường hàn trong không gian . Khi hàn tay, vị trí bất kỳ : βf = 0,7; βs = 1 Trong hai tiết diện trên tiết diện có (β.fw)min = min(βf.fwf ; βs.fws), là tiết diện có khả năng chịu lực yếu hơn. Khi kiểm tra bền của đường hàn chỉ cần kiểm tra tại tiết diện này. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 35 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN Khi chịu lực trục N: N ≤ ( β . f w ) min γ c h f ∑ lw Khi chịu mômen M: σ1 = M ≤ ( β . f w ) min .γ c Wf Wf = h f ∑ l w2 6 Khi chịu lực cắt V: V ≤ ( β . f w ) min .γ c h f ∑ lw PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 36 12 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN * Khi chịu tác dụng đồng thời của M và V: Đường hàn được kiểm tra theo ứng suất tương đương: σ td = ( V M 2 V ) +( ) 2 ≤ (β . f w )min γ c Wf hw ∑ lw σk τ M lw PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 37 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN c. Liên kết có bản ghép dùng đường hàn góc: b thép góc bản ghép vát 10÷20 10÷20 N N N N N N N 50 N 50 N N N N PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 38 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN Liên kết có bản ghép dùng để nối thép tấm, thép hình. Khi nối thép góc dùng bản ghép là một thép góc, nếu bề rộng b ≥130 cắt vát thép góc nối để các đường hàn gần trục truyền lực hơn, làm việc tốt hơn. Thép góc bản ghép b ≥130 Vát Đường hàn góc trong liên kết có bản ghép được kiểm tra bền giống liên kết ghép chồng dùng đường hàn góc. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 39 13 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN Tính toán liên kết hàn có bản ghép chịu lực trục * Kiểm tra độ bền của các bản ghép, yêu cầu: ∑A bg ≥A Với Abg - tổng diện tích các bản ghép A - diện tích tiết diện cấu kiện cơ bản. * Kiểm tra độ bền các đường hàn góc, như trên PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 40 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN d. Liên kết hỗn hợp dùng đường hàn đối đầu và đường hàn góc Cấu tạo: Là liên kết đối đầu dùng đường hàn đối đầu có thêm bản ghép với các đường hàn góc. Bản ghép có tác dụng tăng cường cho đường hàn đối đầu khi nó không đủ chịu lực. N N N N N N 2 bản ghép 1 bản ghép PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 41 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN Kiểm tra bền của đường hàn đối đầu và đường hàn góc: * Đường hàn đối đầu được kiểm tra với giả thiết đường hàn đối đầu và bản ghép cùng chịu tác dụng của ngoại lực. * Đường hàn góc được kiểm tra với lực bằng lực tác dụng vào liên kết trừ đi phần lực do đường hàn đối đầu chịu. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 42 14 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN e. Trình tự giải các bài toán liên kết hàn: 1. Bài toán kiểm tra khả năng chịu lực của liên kết: Kiểm tra khả năng chịu lực của thép cơ bản: Kiểm tra khả năng chịu lực của bản ghép: ∑Abg ≥ A Kiểm tra khả năng chịu lực của đường hàn. Khi liên kết thanh không đối xứng Lực tác dụng vào các đường hàn sống và mép N1, N2, tỉ lệ nghịch với khoảng cách từ điểm đặt lực tới mỗi đường hàn e1, e2. Ta có cách phân lực của một số thép góc. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 43 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §1. LIÊN KẾT HÀN 1. Bài toán kiểm tra khả năng chịu lực của liên kết: N1 e1 e2 N2 hfs ,lws N hfm ,lwm đường hàn sống đường hàn mép 0,7N 0,3N 0,75N 0,25N 0,6N 0,4N 2. Bài toán thiết kế liên kết: Kiểm tra khả năng chịu lực của thép cơ bản: Thiết kế bản ghép: Chọn Abg = bbg.tbg chọn từ điều kiện ∑Abg ≥ A Thiết kế đường hàn: PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 44 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN 2. Bài toán thiết kế liên kết: Chọn chiều cao đường hàn, dựa vào điều kiện bền của đường hàn để tính toán chiều dài của đường hàn hoặc ngược lại. Chiều dài tính toán của đường hàn lw cần thỏa mãn các yêu cầu sau : * Chiều dài tối thiểu lw ≥ 4hf và lw ≥ 40 mm. * Riêng với đường hàn góc cạnh lw ≤ 85βfhf 3. Bài toán tính khả năng chịu lực của liên kết: - Tính khả năng chịu lực của thép cơ bản. - Tính khả năng chịu lực của bản ghép. - Tính khả năng chịu lực của đường hàn. - Khả năng chịu lực của liên kết là giá trị nhỏ nhất trong ba khả năng trên. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 45 15 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN 2.6 Ứng suất hàn và biến hình hàn a. Sự phát sinh biến hình hàn và ứng suất hàn: - Khi hàn xong do ảnh hưởng của nhiệt độ cấu kiện thường bị cong vênh gọi là biến hình hàn. Đồng thời thép cơ bản và đường hàn nảy sinh nội ứng suất gọi là ứng suất hàn hay biến hình hàn ứng suất này không do tải trọng ngòai gây ra. - Để thấy rõ quá trình hình thành ứng suất hàn xét 1 thanh ngàm 2 đầu khi đốt nóng thanh từ t1 đến t2 thanh dãn thêm 1 đọan ∆l : ∆l = αl(t2 - t1) = αl.∆t. a - hệ số dãn nở nhiệt bằng 0,000018 PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 46 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN a. Sự phát sinh biến hình hàn và ứng suất hàn: Do thanh bị giữ không dài ra được nên chịu nén với ứng suất : σ = Eε = E∆l/l = Eα∆t. - Khi to ≤ 600o; σ < 2400 vật liệu làm việc trong giai đọan đàn hồi, khi nguội ứng suất sẽ mất đi. - Khi to > 600o: ứng suất đạt tới giới hạn chảy. Thanh có biến dạng nén còn dư. Cho thanh nguội đi sẽ co ngắn lại, do bị giữ hai đầu nên thanh sẽ bị kéo. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 47 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN b. Các biện pháp làm giảm ứng suất hàn và biến hình hàn: Biện pháp cấu tạo: - Nên giảm số lượng đường hàn đến mức tối đa. - Không nên dùng đường hàn quá dày (hf lớn) vì biến dạng tỷ lệ thuận với khối lượng thép nóng chảy. - Tránh tập trung đường hàn 1 chỗ, tránh đường hàn kín hoặc cắt nhau làm cản trở biến dạng tự do khi hàn. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 48 16 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §2. LIÊN KẾT HÀN b. Các biện pháp làm giảm ứng suất hàn và biến hình hàn: Biện pháp thi công: - Chọn trình tự hàn hợp lý - Tạo biến dạng ngược trước khi hàn, hàn xong sẽ thẳng. - Dùng khuôn cố định không cho kết cấu biến dạng khi hàn. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 49 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §3. LIÊN KẾT BULÔNG 3.1. Các loại bulông dùng trong kết cấu thép a. Phạm vi dùng của bulông: - Trong các kết cấu lắp ghép. - Trong các kết cấu tạm cần tháo lắp nhanh. - Trong các kết cấu chịu lực động lực xung kích. b. Cấu tạo chung của một bulông: - Thân bulông là 1 đoạn thép tròn có d = 12 ÷ 48mm (bulông móng d ≤ 100mm), phần có ren lo = 2,5d ; chiều dài l = 35 ÷ 300 mm tùy theo yêu cầu sử dụng. - Mũ và đai ốc thường có dạng hình lục giác, kích thước như nhau. - Long đen (đệm) dùng để phân phối áp lực ép mặt của êcu lên mặt thép cơ bản. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 50 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §3. LIÊN KẾT BULÔNG 3.1. Các loại bulông dùng trong kết cấu thép b. Cấu tạo chung của một bulông: 30o h = 0,6d d d0 2d lo h = 0,6d l Hçnh 2.23 Cáúu taûo cuía mäüt buläng PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 51 17 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §3. LIÊN KẾT BULÔNG 3.1. Các loại bulông dùng trong kết cấu thép c. Các loại bu lông : Bulông thô và thường: Bulông tinh: Bulông cường độ cao : PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 52 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §3. LIÊN KẾT BULÔNG 3.2. Sự làm việc của liên kết bulông & khả năng chịu lực của chúng a. Sự làm việc chịu trượt của liên kết bulông thô, thường và tinh: - Bulông chống lại sự trượt của các bản thép - Khi lực tác dụng vào bulông vuông góc với thân bulông ta gọi bulông chịu trượt. a) b) PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 53 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §3. LIÊN KẾT BULÔNG a. Sự làm việc chịu trượt của liên kết bulông thô, thường và tinh: Khả năng làm việc chịu cắt của bulông: Khả năng chịu cắt của 1 bulông được tính theo công thức sau: [N] vb = fvb.γb.A.nv fvb- Cường độ tính toán chịu cắt của vật liệu làm bulông γb- Hệ số điều kiện làm việc của bulông A- Diện tích tiết diện ngang của thân bulông. A = πd 2 4 d- đường kính thân bulông (phần không ren) PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 54 18 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §3. LIÊN KẾT BULÔNG [N] vb = fvb.γb.A.nv nv - Số lượng mặt cắt tính toán, giá trị phụ thuộc vào số lượng bản thép liên kết. a) b) PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 55 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §3. LIÊN KẾT BULÔNG a. Sự làm việc chịu trượt của liên kết bulông thô, thường và tinh: Khả năng chịu ép mặt của một bulông: Ta có khả năng chịu ép mặt 1 bulông khi chỉ có một bản thép [N] cb = Sγb = dtfcbγb. 3 σem 2 x Khi có nhiều bản thép liên kết với nhau: l 1 σx σ 2 σy [N] cb = d (Σt)min fcb γb 3 y a fcb - cường độ ép mặt tính toán của bulông, phụ thuộc vào vật liệu làm thép liên kết và phương pháp tạo lỗ bulông. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 56 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §3. LIÊN KẾT BULÔNG b. Sự làm việc chịu trượt đối với bulông cường độ cao N N Trong liên kết bulông cường độ cao lực ma sát tiếp nhận toàn bộ lực trượt do ngoại lực gây nên, Bulông chỉ làm việc chịu kéo do lực xiết êcu. PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 57 19 Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §3. LIÊN KẾT BULÔNG b. Sự làm việc chịu trượt đối với bulông cường độ cao Lực kéo của thân bulông do siết êcu: P = fhb Abn Khả năng chịu trượt của 1 bulông cường độ cao: [N] b = fhb Abn γbl (µ /γb2)nf fhb - cường độ chịu kéo tính toán của thép làm bulông. fhb = 0,7 fub, theo bảng 1.12 phụ lục I Abn - diện tích tiết diện thực của thân bulông γbl - hệ số điều kiện làm việc µ - hệ số ma sát liên kết γb2 - hệ số tin cậy của liên kết PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 58 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §3. LIÊN KẾT BULÔNG c. Sự làm việc của bulông chịu kéo Lực tác dụng dọc theo thân bulông. N Thân bulông bị phá hoại khi ứng suất trong thân bulông đạt cường độ tính toán chịu kéo của vật liệu làm bulông. Khả năng chịu lực kéo của 1 bulông N/2 N/2 [N] tb = ftb Abn ftb - cường độ chịu kéo tính toán của thép làm bulông khi chịu kéo. Abn - diện tích tiết diện thực của thân bulông (trừ giảm yếu do ren). PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 59 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT §3. LIÊN KẾT BULÔNG 3.3. Cấu tạo của liên kết bulông a. Các hình thức cấu tạo Đối với thép tấm PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 60 20