KẾT CẤU THÉP Chương Tổng quan Kết Cấu Thép Chương Vật Liệu Sự Làm Việc KC Thép Chương Liên Kết Kết Cấu Thép Chương Dầm Thép Chương Cột Thép Chương Dàn Thép KẾT CẤU THÉP Chương LIÊN KẾT KCT NỘI DUNG A – Liên kết hàn B – Liên kết bu lông C – Liên kết đinh tán A - LIÊN KẾT HÀN I Các phương pháp hàn KCT II Các loài đường hàn cường độ tính toán III Các loại liên kết hàn phương pháp tính toán IV Ứng suất hàn biến hình hàn I CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN TRONG KCT Phương pháp hàn hàn hồ quang điện gồm: Hàn hồ quang điện tay Hàn hồ quang điện tự động bán tự động Khi khối lượng hàn nhỏ: dùng hàn Các yêu cầu hàn & phương pháp kiểm tra Hàn hồ quang điện tay - Dưới tác dụng dòng điện, hồ quang điện xuất cực kim loại cần hàn que hàn - Nhiệt độ lửa hồ quang (2000oC) làm nóng chảy mép thép (sâu 1,5-2mm) que hàn - Bản chất đường hàn liên kết phân tử kim loại bị nóng chảy - Đường hàn chịu lực tương đương thép Hàn hồ quang điện tay Hàn hồ quang điện tay - Que hàn: + Dài 200 – 450mm + Lõi kim loại đường kính 1,6-6mm + Lớp thuốc hàn dày 1-1,5mm bọc xung quanh (~80% CaCO3) - Tác dụng lớp thuốc hàn: + Khi cháy tạo lớp xỉ cách ly, ngăn cản oxy nitơ lọt vào kim loại làm đường hàn trở nên giòn + Tăng ion hóa xung quanh làm hồ quang ổn định + Tăng độ bền đường hàn Hàn hồ quang điện tay - Que hàn phân loại theo cường độ tức thời kim loại đường hàn VD: Que hàn N42 có σb = 4100 daN/cm2 - Chọn que hàn cho: độ bền kéo tức thời kim loại que hàn không nhỏ thép hàn - Với thép cacbon thép hợp kim thấp, que hàn lấy theo TCVN 3223 - 2000 Mác thép CCT34; CCT38; CCT42; CCT52 Loại que hàn có thuốc bọc TCVN 3223 : 2000 N42; N46 09Mn2; 14Mn2; 09Mn2Si; N46; N50 10Mn2Si1 Que hàn dùng ứng với mác thép Hàn hồ quang điện tự động nửa tự động - Nguyên lý giống hàn tay - Cuộn dây hàn trần + thuốc hàn rải trước rãnh hàn - Dây hàn nhả dần theo tốc độ di chuyển máy hàn - Khi máy hàn di chuyển tay  Hàn nửa tự động Hàn hồ quang điện tự động nửa tự động 10 - - Ưu điểm: + Tốc độ hàn nhanh (gấp 5-10 lần hàn tay) + Chất lượng đường hàn tốt + Hồ quang chìm  bảo vệ sức khỏe Khuyết điểm: + Chỉ hàn đường hàn nằm thẳng, tròn + Không hàn đường hàn đứng, đường hàn vị trí trật hẹp cao… Liên kết ghép chồng dùng đường hàn GĨC 45 - Trường hợp liên kết thép hình đường hàn góc  Sự phân bố lực dọc trục N đường hàn: ΣM =  N1e1 = N2e2   N1 = [e2/(e1+e2)]N = k.N N1/e2 = N2/e1 = N/(e1+e2) Cách liên kết k 1-k N2 = (1-k).N 0,7 0,3 0,75 0,25 0,6 0,4 Ví dụ 46 Thiết kế liên kết hàn tay thép góc số hiệu L100x10 với thép có d=12mm, N=700kN, thép CT34 f =2100daN/cm2, fu =3450daN/cm2, γc = - Thép CT34  dùng que hàn N42, có fwf = 1800daN/cm2 fws = 0,45.fu = 1552daN/cm2 - Hàn tay: βf=0,7, βs=1  Kiểm tra đường hàn qua tiết diện? ( β f w ) = ( β f f wf , β s f ws ) = ( 0, 7.1800;1.1552 ) = ( 1260;1552 ) = 1260 daN / cm Ví dụ 47 - Chọn hf=10mm (hfmin=5mm ≤ hf ≤ 1,2tmin=12mm) - Lực tác dụng: + đường hàn sống: N1=0,7N + đường hàn mép: N2=0,3N - Chiều dài cần thiết đường hàn 0, N 0, 7.70000 lw1 = = = 19, 4cm 2h f ( β f w ) γ c 2.1.1260 lw 0,3 N 0,3.70000 = = = 8,3cm 2h f ( β f w ) γ c 2.1.1260 Liên kết cĩ ghép 48 - Lực truyền qua ghép đường hàn góc đầu, góc cạnh hai - Ưu: Không gia công mép - Khuyết: + Tốn thép làm ghép + Lk có US tập trung lớn  Không dùng để chịu tải trọng động  Thường vát cạnh để lại đoạn 50mm không hàn Liên kết cĩ ghép 49 - Kiểm tra bền liên kết có ghép theo điều kiện: • Kiểm tra bền ghép: ∑Abg≥A Abg – tổng diện tích tiết diện ghép A - diện tích tiết diện cấu kiện • Kiểm tra bền đường hàn gĩc: N β f h f ∑ lw - ≤ f wf γ c N β s h f ∑ lw ≤ f wsγ c Khi thiết kế, chọn ghép  tính lw N ∑ lw = h ( β f ) γ ( β f w ) = β f f wf ; β s f ws f w c ( ) Liên kết HỖN HỢP 50 - Giả thuyết: chịu N σhàn đối đầu = σbản ghép - Điều kiện bền: σw = Khi tính toán: N A + ∑ Abg ≤ f wt ( c ) γ c - chọn ghép có bbg = b - bố trí đường hàn đối đầu - tính lực truyền qua ghép N bg = σ w Abg - tính tổng chiếu dài đường hàn góc để liên kết ghép Tính tốn liên kết hàn với đường hàn GĨC chịu M Q 51 - Ba trường hợp tính toán: + Chỉ có M + Chỉ có Q + Có M Q Tính tốn liên kết hàn với đường hàn GĨC chịu M Q 52 - Khi có M tác dụng: + Tính theo tiết diện 1: + Tính theo tiết diện 2: τ 1M Wwf, Wws: moment kháng uốn tiết diện đường hàn τ 2M M = ≤ f wf γ c Wwf M = ≤ f wsγ c Wws lw2 lw2 Wwf = β f h f ∑ ;Wws = β s h f ∑ 6 Tính tốn liên kết hàn với đường hàn GĨC chịu M Q 53 - Khi có V tác dụng: + Tính theo tiết diện 1: τ 1V + Tính theo tiết diện 2: τ 2V V = ≤ f wf γ c Awf V = ≤ f wsγ c Aws Awf, Aws: diện tích tính tốn tiết diện đường hàn Awf = β f h f ∑ lw ; Aws = β s h f ∑ lw Tính tốn liên kết hàn với đường hàn GĨC chịu M Q 54 - Khi có M V tác dụng: + Tính theo tiết diện 1: + Tính theo tiết diện 2:  M τ td =  W  wf 2 2   V  + ≤ f wf γ c ÷ ÷  A ÷ ÷   wf   M   V  τ td =  ÷ + ÷ ≤ f wsγ c  Wws   Aws  Đường hàn GÓC 55 τ= N h f ∑ lw ≤ ( β f w ) γ c M 6M τ= = ≤ ( β f w ) γ c W f h f lw M  V  τ td =  ÷ +  ÷ ≤ ( β f w ) γ c  Ww   Aw  N1 = K N ; N = ( − K ) N Ví dụ 56 Tính liên kết thép 500x12mm vào cột đường hàn góc chịu lực V=700kN đặt lệch tâm so với đường hàn đoạn e=150mm Thép có f=2100daN/cm2 , fu=3450daN/cm2 Dùng que hàn N 42, hàn tay γc=1 - Chọn hf=12mm; lf=50-1=49cm - Với que hàn tay có fwf=1800daN/cm2 , βf = 0,7 fws=1550daN/cm2, βs=1  (βff)min = ?  tiết diện tính toán? Ví dụ 57 - Mômen lệch tâm: M = V.e = 70000.15 = 1050000daN cm M M 6.1050000 τM = = = = 1561,8 daN / cm Wwf  β f h f lw2  2.0, 7.1, 2.49 2  ÷ ÷   V V 70000 τV = = = Awf β f h f lw 2.0, 7.1, 2.49 = 850,3daN / cm τ td = τ M2 + τ V2 = 1561,82 + 850,32 = 1778daN / cm < f wf = 1800daN / cm  Đường hàn đủ khả chịu lực IV ỨNG SUẤT HÀN & BIẾN HÌNH HÀN 58 Sự phát sinh Ứng Suất Hàn Biến Hình Hàn - Khi hàn xong, ảnh hưởng nhiệt độ, cấu kiện thường bị cong vênh  Hiện tượng biến hình hàn - Lúc đĩ, thép đường hàn nảy sinh nội ứng suất  Ứng suất hàn (ứng suất nhiệt, ứng suất co ngĩt) Ưs co ngót NGANG -  Ở trạng thái ứng suất Phẳng ứng suất Khối: + ứng suất hàn làm tăng khả phá hoại dòn kết cấu + Làm công sửa chữa cấu kiện Nên tìm cách làm giảm US HÀN BIẾN HÌNH HÀN ƯS co ngót DỌC IV ỨNG SUẤT HÀN & BIẾN HÌNH HÀN 59 Các biện pháp làm giảm Ưùng Suất Hàn Biến Hình Hàn - BIỆN PHÁP CẤU TẠO: + Giảm số lượng đường hàn đến mức tối đa + Không nên dùng đường hàn dày + Tránh tập trung đường hàn vào chỗ, tránh đường hàn kín cắt làm cản trở biến dạng tự vật liệu - BIỆN PHÁP THI CÔNG: + Chọn trình tự hàn thích hợp + Tạo biến dạng ngược hàn + Dùng khuôn cố định không cho kết cấu biến dạng hàn [...]... t1 2- 30 2- 30 a)6-14 b)3-40 t t1 L 2- 60 2- 60 2( t+t1) 1 -20 20 -90 t t1 a b α 4 -26 4 -26 2 1 -2 50 8 -20 2 2 50-40 t t1 a b α 12- 60 12- 60 2 1 50 16-40 0 4 50 Măt cắt t, a, b, mm, α, độ 23 1 Các loại đường hàn 24 b Đường hàn GĨC Chiều cao đường hàn hf min ≤ hf ≤ 1 ,2 tmin với tmin là chiều dày nhỏ nhất trong số các bản được liên kết chồng, hoặc chiều dày bản đứng t trong liên kết chữ T với hf min là chiều cao... Theo tính liên tục của đường hàn: + Đường hàn liên tục + Đường hàn khơng liên tục 2 Các cách phân loại đường hàn khác 32 Tên gọi Đường hàn đối đầu Đường hàn góc Đường hàn góc đứt đoạn Đường hàn nhà máy Đường hàn cơng trường III CÁC LOẠI LIÊN KẾT & PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN 33 1 Liên kết ĐỐI ĐẦU 2 Liên kết ghép chồng dùng đường hàn GĨC 3 Liên kết có BẢN GHÉP 4 Liên kết HỖN HỢP 5 Tính tốn liên kết hàn với... thêm mặt sau Khơng gia cơng mép a t 1 -2 2-8 2- 20 0 Dạng chữ V t a b α 3-50 2 2 55 14 -24 0 6 60 Dạng chữ K t a b α 12- 60 2 1 50 20 -30 0 6 45 1 Các loại đường hàn 18 a Đường hàn ĐỐI ĐẦU Dạng gia cơng mép Hàn tay có Măt cắt t, a, b, mm, α, độ hàn thêm mặt sau Hàn tư động có hàn thêm mặt sau Dạng chữ X t a b α 12- 60 2 2 55 20 -60 0 6-8 60 Dạng chữ U t a b α 15-100 2 2 10 24 -100 0 6-8 10-13 1 Các loại đường... hàn trong mối hàn góc Loại que hàn TCVN 322 3 : 1994 Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn fwun (daN/cm2) Cường độ tính tốn fwf (daN/cm2) N 42, N 42 – 6B 4100 1800 N46, N46 – 6B 4500 20 00 N50, N50 – 6B 4900 21 50 29 2 Các cách phân loại đường hàn khác 30 - Theo cơng dụng: + Đường hàn chịu lực (để truyền lực) + Đường hàn khơng chịu lực (chỉ để cấu tạo) - Theo vị trí khơng gian: 2 Các cách phân loại đường hàn khác 31... kết hàn với ĐƯỜNG HÀN GĨC chịu M và Q 1 Liên kết ĐỐI ĐẦU 34 - Thường dùng để NỐI, ít dùng để liên kết thép hình vì khó gia cơng mép - ƯU: truyền lực tốt; cấu tạo đơn giản; khơng tốn thép làm bản ghép - NHƯỢC: phải gia cơng mép các bản thép 1 Liên kết ĐỐI ĐẦU 35 - Với đường hàn đối đầu thẳng góc, kiểm tra bền theo cơng thức: N N σw = = ≤ f wt γ c Aw tlw  lw = b - 2t : chiều dài tính tốn đường hàn  γc... âm): cho kết quả chính xác hơn  áp dụng cho các cơng trình đặc biệt như bể chứa, đường ống Thiết bị siêu âm kiểm tra đường hàn II CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN & CƯỜNG ĐỘ TÍNH TỐN 14 1 Các loại đường hàn a Đường hàn đối đầu b Đường hàn góc 2 Các cách phân loại đường hàn khác 1 Các loại đường hàn 15 a Đường hàn ĐỐI ĐẦU - Liên kết trực tiếp hai cấu kiện cùng nằm trong một mặt phẳng - Khe hở đối đầu giữa 2 cấu kiện... tối thiểu của đường hàn góc hfmin khi chiều dày của bản thép dày tmax mm Phương pháp hàn 4-6 6-10 Tay 4 5 6 7 8 9 10 3 4 5 6 7 8 9 Tự động 11-16 17 -22 23 - 32 33-40 41-80 1 Các loại đường hàn 25 b Đường hàn GĨC - Tùy theo vị trí của đường hàn so với phương của lực tác dụng, chia ra: + Đường hàn GĨC CẠNH + Đường hàn GĨC ĐẦU 1 Các loại đường hàn 26 b Đường hàn GĨC - Đường hàn góc cạnh khi truyền lực: +... 1 Các loại đường hàn 27 b Đường hàn GĨC - Trong tính tốn đường hàn góc chỉ chịu cắt quy ước và phá hoại theo một trong hai tiết diện: + Dọc theo kim loại đường hàn (tiết diện 1)  cường độ tính tốn chịu cắt của thép đường hàn : fwf + Dọc theo biên nóng chảy của thép cơ bản (tiết diện 2)  cường độ tính tốn của thép cơ bản trên biên nóng chảy: fws = 0,45fu 1 Các loại đường hàn 28 b Đường hàn GĨC Cường... tạo bởi 2 cấu kiện - Tiết diện đường hàn: tam giác vng cân, hơi phồng ở giữa, cạnh của tam giác gọi là chiều cao đường hàn 1 Các loại đường hàn 22 b Đường hàn GĨC - Khi chịu tải trọng động: dùng đường hàn lõm hay đường hàn thoải  giảm ứng suất tập trung trong đường hàn góc đầu Dạng gia cơng mép Khơng gia cơng mép Dạng chữ K Hàn tay có hàn thêm mặt sau Hàn tư động có hàn thêm mặt sau t t1 2- 30 2- 30 a)6-14...3 Hàn hơi (hàn khí 0xy – axetylen) 11 - Dùng hàn những tấm thép mỏng dưới 3mm - Dùng để cắt những tấm thép dày mà máy khơng cắt được axetylen oxy 320 0oC 4 Các u cầu khi hàn & phương pháp kiểm tra 12 - Các u cầu chính khi hàn: + Làm sạch gỉ trên mặt rãnh hàn + Cường độ dòng điện thích hợp + Gia cơng mép bản thép theo đúng quy định + Chọn que hàn phù hợp + Phòng ngừa biến hình hàn 4 ... t1 2- 30 2- 30 a)6-14 b)3-40 t t1 L 2- 60 2- 60 2( t+t1) 1 -20 20 -90 t t1 a b α 4 -26 4 -26 1 -2 50 8 -20 2 50-40 t t1 a b α 12- 60 12- 60 50 16-40 50 Măt cắt t, a, b, mm, α, độ 23 Các loại đường hàn 24 ...KẾT CẤU THÉP Chương LIÊN KẾT KCT NỘI DUNG A – Liên kết hàn B – Liên kết bu lơng C – Liên kết đinh tán A - LIÊN KẾT HÀN I Các phương pháp hàn KCT II Các... 1687,13 daN / cm Ww 1, ( 28 − 1, 4 .2 ) τw = σ td = Q 24 000 = = 680, 27 daN / cm Aw 1, ( 28 − 1, 4 .2 ) ( 1687,13) + ( 680, 27 ) 2 = 20 57,8daN / cm ≤ 1,15.1800 = 20 70daN / cm 2 Liên kết ghép chồng dùng