Giám sát thi công và nghiệm thu kết cấu thép P2 docx

9-21
2. Kết cấu thanh thành mỏng tạo hình nguội
2.1 Đặc điểm và phạm vi áp dụng.
Đây là một loại kết cấu thép nhẹ đã đợc sử dụng từ hàng chục năm ở các nớc,
mới đợc áp dụng ở Việt Nam thời gian gần đây. Kết cấu thép nhẹ khác biệt với kết
cấu thép thông dụng ở những điểm cơ bản sau :
sử dụng các thanh thép tạo hình nguội từ các tấm thép rất mỏng (tới 1 mm trở lên) ;
sử dụng các loại tiết diện không có trong kết cấu thông thờng nh tiết diện kín,
tiết diện vuông, tiết diện tròn ;
sử dụng các phơng pháp liên kết không dùng trong kết cấu thờng.
Đặc điểm quan trọng nhất là sử dụng các thanh thép tạo hình nguội từ các tấm thép
mỏng, sau này ta sẽ gọi là thanh thành mỏng hoặc thép hình uốn nguội. Bên cạnh
các loại thép hình cán nóng thông thờng, hiện nay các nớc đã chế tạo rộng rãi
thép hình uốn nguội. Việc sử dụng thanh thành mỏng tạo ra một cách tiếp cận khác
của kết cấu thép trong mọi giai đoạn xây dựng : thiết kế, chế tạo, dựng lắp.
So với kết cấu thép thông thờng, kết cấu bằng thanh thành mỏng có một loạt các
u và khuyết điểm sau :
Ưu điểm :
giảm lợng thép từ 25 - 50% ; về lí thuyết có thể giảm nhiều hơn nữa nhng sẽ
kèm theo khó khăn tốn kém về chế tạo, và không còn kinh tế nữa ;
dựng lắp nhanh, ví dụ tới 30% đối với mái nhà ; đối với cấu kiện có các thanh
và nút thống nhất hoá nh dàn mái không gian thì còn nhanh hơn nhiều nữa ;
hình dạng tiết diện đợc chọn tự do, đa dạng theo yêu cầu ;
đặc trựng chịu lực của tiết diện là có lợi, do sự phân bố vật liệu hợp lí, nhất là
khi dùng tiết diện kín ;
dùng tiết diện kín tạo vẻ đẹp kết cấu; bớt che lấp diện tích kính lấy ánh sáng.
Khuyết điểm :
giá thành thép uốn nguội cao hơn thép cán nóng ;
chi phí phòng gỉ cao hơn, vì bề mặt của tiết diện thép lớn hơn, cần nhiều diện

tích phủ bảo vệ.
việc vận chuyển, bốc xếp dựng lắp tuy nhanh chóng nhng đòi hỏi những iện
pháp và phơng tiện riêng vì cấu kiện dễ bị h hại ;
việc thiết kế khó khăn hơn vì sự làm việc phức tạp của cấu kiện. Tiết diện cấu
kiện đợc chọn tự do nên không có bảng tính toán sẵn.
Sử dụng thanh thành mỏng đơng nhiên giảm nhẹ trọng lợng kết cấu, tiết kiệm vật
liệu nhng không hẳn có nghĩa là kinh tế hơn. Tiết diện thanh thép uốn nguội đắt


9-22
hơn thép cán nhiều (có thể tới 30%) vì phải dùng thép tấm mỏng cán nóng và gia
công uốn nguội.
Các hãng sản xuất thanh thành mỏng hiện nay đều cố gắng tiêu chuẩn hoá và điển
hình hoá cao độ các loại tiết diện. Một tiết diện thành mỏng có thể đợc áp dụng
cho nhiều loại nhà có công dụng khác nhau và sơ đồ kết cấu khác nhau. Tất nhiên
là tiêu chuẩn hoá cao sẽ dẫn đến làm tăng lợng thép, vì có những trờng hợp vật
liệu cha làm việc hết khả năng, nhng không có nghĩa là bất lợi về kinh tế. Việc
tiêu chuẩn hoá các cấu kiện nhẹ sẽ cho phép : giảm sự đa dạng của tiết diện, nên
tăng số lợng sản xuất hàng loạt ; nghiên cứu những nút liên kết thống nhất, giảm
công chế tạo và dựng lắp.
2.2.Các dạng cấu kiện tạo hình nguội
Bằng cách gập nguội, có thể tạo từ tấm thép mỏng tiết diện hình bất kì. Tiết diện
đợc chia ra loại hở nh chữ C, chữ L, chữ U và loại kín nh ống, hộp. Hàn các tiết
diện đơn với nhau có thể tạo nên tiết diện phức hợp. Bề dày của thành tiết diện là
không đổi, trừ một số chỗ có thể là bề dày gấp đôi do gập bản thép lại. Cấu kiện
dạng thanh dùng làm kết cấu chịu lực chính nh cột, khung hoặc cấu kiện phụ nh
xà gồ, dầm tờng. Cấu kiện dạng tấm dùng để làm panen mái hay tờng. Kích
thớc các tiết diện uốn nguội đợc tiêu chuẩn hoá tại một số nớc sử dụng nhiều.

Hình 9.9. Các loại tiết diện uốn nguội. a - tiết diện hở ; b- tiết diện kín ; c tiết diện
phức hợp

Xà gồ, dầm tờng thờng có tiết diện chữ C hoặc chữ Z. Tiết diện chữ Z thuận tiện
cho việc xếp để chuyên chở . Tiết diện chữ Z cũng dễ lồng lên nhau để tăng thành
tiết diện kép chịu đợc mômen lớn tại gối tựa của dầm liên tục (hình 9.5). Cấu kiện
thành mỏng tạo hình nguội là loại cấu kiện đặc biệt, việc tính toán hết sức phức tạp.
Khi một cấu kiện thành mỏng chịu uốn hay xoắn, thờng xuất hiện những ứng suất
và biến dạng gây nên sự vênh của tiết diện, do một đại lợng lực tên là bimômen
(Hình 9.10,a). Ngoài ra, do thành mỏng, cấu kiện rất dễ mất ổn định cục bộ tại


9-23
cánh và bụng ; một số bộ phận của cánh và bụng không làm việc, không đợc xét
trong tính toán, phần còn chịu lực đợc gọi là tiết diện hữu hiệu và nhiệm vụ tính
toán là xác định tiết diện hữu hiệu này (hình 9.10,b). Nớc ta cha có quy phạm
tính toán thanh thành mỏng, và thực tế rất ít kết cấu thành mỏng đã đợc tự thiết kế
trong nớc.







(a) (b)

Hình 9.10. Sự làm việc của cấu kiện thành mỏng
a) Tiết diện bị vênh do bimômen. b) Tiết diện hữu hiệu : 1- Dầm ; 2- Cột

Cấu kiện thành mỏng cũng có thể dùng để làm kết cấu chính của nhà có nhịp đến
20m, số tầng 2 đến 3 tầng. Hình 9.11 thể hiện một nhà xởng làm hoàn toàn bằng
cấu kiện thành mỏng tạo hình nguội đang đợc dựng lắp ơ Việt Nam .











Hình 9.11. Nhà xởng làm hoàn toàn bằng cấu kiện thành mỏng tạo hình nguội





9-24

2.3 Công nghệ chế tạo thanh thành mỏng
Dùng phơng pháp gia công nguội, có thể làm đợc cấu kiện thành mỏng mà
không thể dùng phơng pháp cán nóng ; cấu kiện này có bề mặt nhẵn, có thể quét
ngay sơn bảo vệ lên ; cờng độ thép đợc tăng lên. Các phơng pháp : gấp bằng
máy gấp mép ; dập khuôn bằng máy ép và cán liên tục.
+ Máy gấp mép. Thân máy gồm hai thớt, thớt dới gắn thớc tạo hình bên dới,
thớt trên cố định gắn thớc tạo hình bên trên và kẹp chặt bản thép. Thớt dới đi lên,
gấp mép và tạo góc cho bản thép. Thay đổi thớc tạo hình thì tạo đợc các hình

dạng khác nhau. Phải nhiều động tác mới tạo đợc hình hoàn chỉnh, ví dụ, hình
máng sau đây cần 6 động tác.
1
2

3,4

5

6












Hình 9.12. Máy gập mép. 1- Dầm gấp đặt dới. 2-Vít chỉnh thớc gấp. 3-Đối trọng.
4-Dầm tạo hình. 5- Bánh xe di chuyển dầm để ép bản thép. 6- Thớc tạo hình dới.
7- Thớc tạo hình trên. 8 Dầm ép. 9- Bản thép. 10- Bệ chặn



9-25
Cách chế tạo này có nhợc điểm sau :

- năng suất thấp, nhiều thao tác ;
- độ chính xác kém ;
- chỉ gập đợc bản thép dày không quá 3mm, chiều dài không quá 6 m.
Đồng thời giá thiết bị rẻ, dễ có. Có thể đạt đợc nhiều hình dạng bằng việc thay đổi
dễ dàng thớc tạo hình. Công nghệ này thích hợp với việc sản xuất theo quy mô
nhỏ, nhiều loại hình khác nhau.
+ Máy ép khuôn : máy dùng cho dây chuyền sản xuất hàng loạt nhỏ. Máy gồm có
thân máy, bàn máy, dầm ép. Khuôn cối tạo hình đặt trên bàn máy. Dầm ép ở bên
trên đi xuống, có gắn chày tạo hình. Lực ép từ 40 đến 150 tấn, ép trên toàn bộ chiều
dài thanh (Hình 9.13).
Phơng pháp này có thể tạo đợc thanh dài tới 6 m, rộng 250 - 500mm, dày tới 16
mm. Bằng cách di chuyển dải thép theo chiều dài, có thể làm đợc thanh dài tới 12
m, tất nhiên với các sai lệch về kích thớc tiết diện, về độ phẳng của mặt. Để tạo
đợc một tiết diện, cũng phải nhiều nguyên công : mỗi lần ép chỉ tạo đợc một góc.
Do đó năng suất thấp, khó cơ giới hoá toàn bộ.
Ưu điểm của phơng pháp : thay thế các khuôn tạo hình giá rẻ, có thể tạo đợc
nhiều hình dạng. Có lợi khi sản xuất hàng loạt nhỏ, đặc biệt hay đợc dùng để chế
tạo các cấu kiện không điển hình.

Hình 9.13 . Máy ép khuôn.



9-26

3. Máy cán trục lăn. Đây là loại máy năng suất cao nhất, dùng ở các nhà máy luyện
kim, nhà máy sản xuất hàng loạt lớn. Máy gồm một dãy các trục cán, có hình dạng
khác nhau (hình 9.14). Dải thép đi qua các trục cán, dần dần đợc thay đổi hình
dạng . Có thể cán đợc dải thép dày 0,3 đến 18 mm, rộng 20 đến 2000 mm. Tốc độ
cán 10 đến 30 m/phút.
Loại máy có năng suất cao, sử dụng ít nhân công, mỗi năm có thể sản xuất hàng
triệu mét cấu kiện. Tuy nhiên mỗi bộ trục cán chỉ dùng cho một loại tiết diện ,
muốn đổi tiết diện phải thay đổi trục cán, do đó giá thành cao. Hiện nay ở Việt
Nam , bên cạnh các máy cán lớn của các công ty nớc ngoài, nhiều công ty nhỏ
trong nớc cũng đã có nhiều máy cán, sản xuất hàn loạt tiết diện thành mỏng, ống
có mối hàn để sử dụng trong xây dựng.

Hình 9.14. Máy cán trục lăn.

3. Kết cấu dàn không gian
Một loại kết cấu mới đợc áp dụng nhiều trong thời gian gần đây, mặc dù ở nớc
ngoài đã đợc sử dụng trên 30 năm, là kết cấu dàn không gian, hoặc còn gọi là kết
cấu cấu trúc tinh thể. Công trình nhà ga T1 Nội Bài , hàng chục công trình nhà thể
thao, nhà triển lãm, hội trờng đã ap dụng loại kết cấu không gian này.


9-27
4.1 Đặc điểm kết cấu. Đặc điểm của loại kết cấu này là nó gồm một hệ thống dàn
giao nhau theo 2 hoặc 3 phơng ; những dàn này không thẳng đứng mà đặt nghiêng
nên các thanh bụng tạo nên một hệ không gian có độ cứng chống xoắn (hình 9.15) .
Về cấu tạo, hệ dàn không gian có thể coi nh gồm nhiều cấu trúc giống nhau (gọi
là cấu trúc tinh thể) ghép lại. Do tự do ghép thêm các tinh thể một cách tuỳ ý nên
kết cấu có mặt bằng rất linh hoạt, coi là bất kì. Sự làm việc của kết cấu giống nh
một tấm phẳng tựa lên các cột. Mômen uốn của tấm (gồm mômen uốn theo hai
phơng và mômen xoắn) đợc phân phối cho các thanh cánh và bụng.

Hình 9.15. Sơ đồ kết cấu và chi tiết

Chi tiết


9-28

Kết cấu dàn không gian có những u khuyết điểm sau :
- độ cứng không gian lớn, làm đợc nhịp rộng ; chiều cao dàn nhỏ chỉ 1/14 đến
1/20 nhịp (bằng nửa dàn thông thờng) nên tiết kiệm không gian của nhà.
- có thể dùng cho mặt bằng bất kì, gối tựa bố trí bất kì ;
- các cấu kiện thanh và nút đợc dùng lặp lại, tiện việc chế tạo tiêu chuẩn hoá
- làm việc an toàn do có độ siêu tĩnh cao, không sợ bị phá hoại cục bộ.
- chế tạo khó, đặc biệt là các nút. Cần có công nghệ riêng để chế tạo hàng loạt với
chất lợng đảm bảo. Sai số chế tạo yêu cầu thật nhỏ nh ở sản phẩm cơ khí.
- muốn chỉ dùng ít loại thanh để thống nhất hoá sẽ dẫn đến việc nhiều thanh
không sử dụng hết khả năng. Nếu dùng một loại tiết diện thanh thì chỉ có 1% só
thanh là làm việc hết khả năng, dẫn đến lãng phí vật liệu.
4.2 Đặc điểm cấu tạo : Quan trọng nhất là nút dàn. Yêu cầu của nút dàn là sao cho
có thể liên kết đợc rất nhiều thanh theo các góc khác nhau, mà đảm bảo thi công
dễ dàng và đủ chịu lực. Có đến hàng trăm kiểu cấu tạo nút dàn khác nhau đã đợc
đăng kí bản quyền trên thế giới. Có thể gộp thành các nhóm nh sau :
- nút cầu, gồm khối hình cầu đúc, có các lỗ sâu có ren, đầu thanh có bulông vặn
vào khối cầu. Nút dùng với thanh tiết diện ống, có thể liên kết tới 18 thanh (hình
9.16). Tiêu biểu là nút nổi tiếng Merot của Đức. Kiểu nút này có u điểm là đẹp, dễ

lắp ghép nhng khả năng chịu lực không cao, trọng lợng khối cầu lớn (chiếm tới
20% trọng lợng kết cấu). Khi đờng kính quả cầu lớn, có thể dùng quả cầu rỗng,
tạo từ hai nửa cầu hàn lại, các thanh ống hàn trực tiếp vào khối cầu. Loại này có
khả năng chịu lực lớn nhng lắp ráp phức tạp.

Hình 9.16. Nút cầu và các thanh thép ống



9-29
-nút bulông gồm một hay nhiều bulông bắt trực tiếp vào đầu mút các thanh đã đợc
gia công cho có hình thích hợp. Một loại nút tiêu biểu là nút của hệ thống Harley
(Uc) (hình 9.17).
-nút các kiểu nút dùng bản mã đợc tạo hình, các thanh liên kết vào bản mã bằng
bulông .













Hình 9.17 Nút kiểu Harley
Tại Việt Nam chỉ mới áp dụng chủ yếu loại nút cầu đúc và một số loại khác có liên

kết bulông.Việc áp dụng loại kết cấu này sẽ có triển vọng rất lớn trong tơng lai
gần. Hiện tại một số nhà máy lớn nớc ta đã có nhập những dây chuyền để chuyên
sản xuất các bộ phận của kết cấu và đã tiến hành thực thi công trình. Hình 9.18 thể
hiện thiết kế của mái dàn không gian của một nhà thể thao đang đợc xây dựng
phục vụ Seagames 2003.
4.3 Những vấn đề thiết kế, chế tạo và dựng lắp.
Việt Nam cha có những tiêu chuẩn quy phạm tơng ứng về các vấn đề này. Hiện
tại, mọi công trình đã đợc xây dựng đều dựa vào quy phạm nớc ngoài, đặc biệt là
của Trung Quốc.Việc chọn sơ đồ kết cấu và chọn sơ bộ kích thớc thanh đợc làm
theo các phơng pháp gần đúng, coi kết cấu nh một tấm. Việc tính toán nội lực
kết cấu và chọn tiết diện thanh đợc thực hiện bằng các phần mềm máy tính quen
thuộc, nên không mấy phức tạp. Ta đã có một số đề tài nghiên cứu lớn và đã làm
nhiều thí nghiệm về nút cầu, về bulông cờng độ cao nhng các kết quả cha đợc
phổ biến áp dụng. Vấn đề lớn hiện nay là các quy định kĩ thuật về chế tạo, về dung
sai chế tạo và dựng lắp v.v. cha có và do đó đợc chọn dùng không nhất quán tại
các đơn vị khác nhau. Bộ Xây dựng và vài địa phơng đã có kế hoạch biên soạn gấp
các văn bản này trong thời gian tới.


9-30



9-31

IV. Liên kết hn
1. Các phơng pháp hàn :
1.1 Hàn hồ quang tay : Còn gọi là hàn hồ quang kim loại có bảo vệ SMAW
shielded metal arc welding, là loại hàn lâu đời nhất. Que hàn có bọc thuốc đợc hồ
quang làm nóng chảy để chuyển kim loại vào mối hàn. Thuốc hàn khi cháy thì tạo

ra luồng hơi bao bọc kim loại lỏng, một phần tạo nên lớp xỉ phủ trên mặt. Luồng
hơi và lớp xỉ bảo vệ cho kim loại lỏng không tiếp xúc với khí trời ngăn các chất có
hại nh O, N hoà tan vào kim loại lỏng. Sơ đồ mạch điện và cấu tạo hồ quang đợc
vẽ trên hình 9.19.

Hình 9.19. Hàn hồ quang tay (SMAW)
Que hàn tay có các loại :
- của Việt Nam , theo TCVN 3223:2000, có hai loại cho thép cacbon thấp và thép
hợp kim thấp, kí hiệu E43 và E51, con số này là độ bền kéo nhỏ nhất bằng kN/cm2
; mỗi loại gồm 6 nhóm đánh số từ 0 đến 5 đặc trng bằng giá trị độ dai va đập và
độ dãn giới hạn (nhóm số 0 không có quy định, nhóm 5 có giá trị lớn nhất) ; cuối
cùng kí hiệu là loại vỏ thuốc, ví dụ A chỉ axit, B chỉ bazơ, v.v. Trên thị trờng cũng
thông dụng loại que hàn Việt Đức với các số hiệu N42, N42-6B, N46, N46-6B,
N50, N50-6B với số là giới hạn bền daN/mm
2
của kim loại. Tơng đơng với các
que hàn Liên xô đợc nêu trong Tiêu chuẩn thiết kế E42, E42 A và E50, E50A.
- của Mĩ, có que hàn cho thép cacbon E60XX (với giới hạn chảy 60 ksi = 345Mpa ;
que hàn cho thép hợp kim thấp E70XX ( giới hạn chảy 490 MPa) và các cấp khác
cho tới E110XX. Hai chữ XX là con số cho biết vị trí hàn công thức đợc và loại
thuốc hàn, ví dụ E6018 thì 1 là có thể dùng cho mọi vị trí, 8 là thuốc hàn loại bột
sắt, có thể hàn với điện một chiều và xoay chiều.


9-32
- của Pháp có các loại EDx, E40, E48, E56, E65 tơng ứng với các mầu hồng, đỏ,
vàn, lơ và xanh lá cây ; con số chỉ giới hạn bền 40 đến 65 kG/mm2.
- của Trung quốc, giống của Mĩ, có các loại : E42XX dùng cho thép số 3 ; E50XX
dùng cho thép 16Mn, 16Mnq và E65XX dùng cho thép 15MnV, 15MnVq.
1.2. Hàn tự động hồ quang chìm : còn gọi là SAW submerged arc welding (hình

9.20). Trong phơng pháp này, que hàn không ở dạng thanh có bọc thuốc mà là
một cuộn dây trần. Thuốc hàn đợc trải trớc bên trên mối hàn. Hồ quang không
nhìn thấy đợc vì cháy ngầm dới lớp thuôc hàn. Thuốc hàn bảo vệ cho rãnh kim
loại chảy, làm sạch kim loại hàn và cải thiện thành phần hoá học của kim loại hàn.
Mối hàn của phơng pháp này có chất lợng cao, đồng chất, độ dai, độ bền tơng
đơng với kim loại cơ bản.
Tiêu chuẩn Việt Nam dùng kí hiệu của Tiêu chuẩn Liên xô cho dây hàn và thuốc
hàn. Ví dụ : dây thép hàn CB-08GA là loại thép CT3 ; tơng ứng với thuốc hàn
AH-348A.
Vật liệu của Mĩ có kí hiệu : thuốc hàn là FXX chỉ cờng độ kéo và cờng độ thử
nghiệm va chạm ; dây hàn là EXXX tơng ứng với thuốc hàn. Dùng cho thép các
bon là F6X-EXXX, 6 là cờng độ kéo đứt 60 ksi = 4130 daN/cm2, thép hợp kim
thấp là F7X-EXXX, 7 là cờng độ kéo đứt 70 ksi = 4830 daN/cm2,

Hình 9.20 Hàn tự động hồ quang chìm
1.3. Hàn trong lớp khí bảo vệ - GMAW gas metal arc welding (hình 9.21). Dây hàn
đợc quấn thành cuộn để cấp tự động qua một thiết bị hình khẩu súng, thiết bị này
đồng thời phun luồng khí. Việc bảo vệ lớp kim loại lỏng hoàn toàn do luồng khí,
không cần dùng thuốc hàn. Khí đợc dùng : các loại khí trơ nh argon, helium, (khi
đó phơng pháp hàn còn gọi là MIG -metal inert gas) khí hoạt động nh khí
cacbonic, (khi đó phơng pháp hàn còn gọi là MAG metal active gas), các khí này
đều nặng hơn không khí. Khí trơ dùng để hàn mọi thứ kim loại nhng ít đợc dùng
để hàn thép vì giá thành cao. Để hàn thép th
ờng dùng khí cacbonic, một mình
hoặc hỗn hợp với khí trơ. Phơng pháp hàn này còn có những chức năng sau : dễ


9-33
khống chế các đặc trng của hồ quang và kim loại hàn, vùng chảy sâu và rộng, tốc
độ hàn nhanh. Dây hàn đợc dùng là loại theo AWS : ER70S-X cho đến ER110S

(X : chỉ thành phần hoá).


Hình 9.21. Hàn trong lớp khí bảo vệ GMAW
1.4. Hàn hồ quang que hàn lõi thuốc FCAW flux-cored arc welding. Phơng pháp
này thờng là hàn nửa tự động, việc di chuyển đầu hàn là thủ công. Dây hàn rỗng
ruột, chứa thuốc hàn, đợc cung cấp liên tục từ cuộn dây (do đó không làm đợc
lớp thuốc bọc ngoài). Thuốc hàn cháy có cùng chức năng nh hàn hồ quang tay.
Dây hàn và thuốc đợc kí hiệu E6XT, E7XT, đến E110T.

2. Thiết kế kết cấu hàn
2.1. Các vấn đề về tính toán liên kết hàn.
Hai loại mối hàn cơ bản trong kết cấu thép là hàn đối đầu và hàn góc. Hàn đối đầu
có các hình : vuông, vat chéo, chữ V, chữ X, chữ K, chữ U (hình 9.22). Việc chọn
hình dạng là tuỳ theo bề dày bản thép, ngoài ra tuỳ theo chi phí gia công và chi phí
hàn. Hàn góc đợc dùng rộng rãi nhất do kinh tế, dễ chế tạo và phù hợp với nhiều
loại liên kết. Hàn góc có thể là hàn cho liên kết chồng hoặc cho liên kết chữ T.
Những áp dụng điển hình của mối hàn góc đợc vẽ ở hình 9.23.
Trong mọi quy phạm thiết kế mối hàn, việc tính toán đều đa về xác định chiều dài
và bề dày của mối hàn, dựa vào ứng suất cho phép hoặc cờng độ tính toán của vật
liệu hàn. Về độ bền của mối hàn đối đầu, quy phạm các nớc đều cho lấy bằng
cờng độ thép cơ bản nếu mối hàn thấu hoàn toàn. Về đờng hàn góc thì khác nhau
nhiều theo từng quy phạm. Theo Tiêu chuẩn Việt Nam thì cờng độ đờng hàn góc
có hai giá trị tuỳ theo sự phá hoại xảy ra tại mối hàn hoặc tại chỗ tiếp giáp mối hàn
với thép cơ bản. Nếu mặt cắt đi qua mối hàn dùng cho CT3 thì cờng độ tính toán
là 1800 daN/cm2 tức là khoảng 0,45 giới hạn bền của vật liệu hàn. AISC thì lấy
ứng suất cho phép bằng 0,3 của giới hạn bền. Eurocode thì lấy khoảng 0,5 của giới


9-34

H×nh 9.22 C¸c lo¹i mèi hµn ®èi ®Çu

H×nh 9.23 Ap dông ®iÓn h×nh mèi hµn gãc



9-35

hạn bền của thép đợc liên kết. Tiết diện làm việc của mối hàn góc đều đợc các
quy phạm lấy là tiết diện phân giác , tức là có bề cao bằng 0,707 (cos 45
o
) bề dày
mối hàn.
Trong mọi trờng hợp, việc tính toán liên kết phải dùng cùng quy phạm với việc
tính toán kết cấu.
2.2. Thể hiện bản vẽ kết cấu hàn.
Cách thể hiện liên kết hàn theo Tiêu chuẩn Việt Nam đã quen thuộc. Cách thể hiện
theo Quy phạm Mĩ khác hẳn. Dới đây tóm tắt các chỉ dẫn chung để thể hiện
đờng hàn theo AWS . Cách thể hiện này rất đầy đủ, chi tiết, đã đợc áp dụng ở các
nớc châu Âu, Trung quốc.
- Mỗi mối hàn đợc chỉ bằng một đờng chuẩn nằm ngang.
- mũi tên nối đờng chuẩn với 1 mặt của mối hàn. Đuôi đờng chuẩn là gi chú về
phơng pháp hàn, quy định kĩ thuật ;
- giữa đờng chuẩn là kí hiệu mối hàn ; kí hiệu đặt bên dới đờng chuẩn là chỉ kí
hiệu cho mặt có mũi tên ; kí hiệu đặt bên trên đờng chuẩn là chỉ kí hiệu cho mặt
phía bên kia ;
- con số ghi bên trái kí hiệu là bề dày hàn, ghi bên phải là chiều dài, ghi bên trên và
bên dới là cho khe hở ở chân và cho góc vát.
Các kí hiệu cơ bản của mối hàn nh sau :

bù chân góc đối đầu : vuông chữ V chữ U vát

Một số ví dụ : Hình 9.24, 9.25
Hình 9.24


9-36

Hình 9.25. Kí hiệu đờng hàn theo AWS

3. Thi công và nghiệm thu kết cấu hàn
3.1. Quy trình kĩ thuật về hàn
Việt Nam cha có quy trình riêng về hàn trong xây dựng mà nằm xen trong các
quy phạm khác nh Gia công, lắp ráp, nghiệm thu kết cấu thép TCXD 170:89.
Một số điều chính về kĩ thuật hàn theo Tiêu chuẩn này nh sau :
- phải chọn chế độ hàn cao cho bảo đẩm hàn ngấu : hệ số ngấu
n
= b / h phải
không nhỏ hơn1,3 đối với mối hàn góc và không nhỏ hơn 1,5 đối với mối hàn
đối đầu (hình 9.26).
- khi hàn kết cấu làm bằng thép dày trên 20 mm phải dùng các phơng pháp để
giảm bớt nhiệt lợng của mối hàn, giảm tốc độ nguội ví dụ hàn bậc thang, hàn
từ giữa đờng hàn ra hai phía ;
- các quy định khác về chuẩn bị mặt hàn nh làm sạch, tảy hết xỉ, tảy bỏ những
chỗ cháy khuyết, v.v.
Quy trình kĩ thuật về hàn theo AWS (Hoa kì) : Quy phạm về hàn kết cấu thép
D1.1:1998 đợc chấp nhận bởi hầu hết các tổ chức xây dựng trên thế giới. Quy
định rất cụ thể về các yêu cầu kĩ thuật phải đảm bảo khi hàn. Quy phạm cho phép

chấp nhận các quá trình hàn mà không cần làm thử nghiệm (prequalification) nếu
tuân thủ một số điều kiện về thi công, thiết kế, vật liệu và phơng pháp hàn. Còn
mọi quá trình hàn khác muốn đợc chấp nhận đều phải qua thử nghiệm với các
mẫu để đợc chấp nhận.


9-37

Hình 9.26. Dạng ngấu của mối hàn góc và hàn đối đầu

3.2. Kiểm tra chất lợng hàn. Các phơng pháp kiểm tra đo đạc.
- Kiểm tra bằng mắt thờng : gồm việc xem xét chất lợng bên ngoài, đờng hàn
có đủ kích thớc trong phạm vi dung sai, tiết diện đờng hàn có đáp ứng yêu cầu.
Kích thớc của mối hàn theo quy định của thiết kế nhng không đợc vợt quá giá
trị lớn nhất và dung sai cho trong TCVN 1691-75 (Mối hàn hồ quang điện bằng tay
Kiểu và kích thớc cơ bản). Xem xét bằng mắt phải phát hiện : mối hàn không có
nứt ; sự chảy hoà hoàn toàn giữa các lớp kim loại hàn và giữa kim loại hàn với thép
cơ bản ; mọi chỗ lõm trên tiết diện phải đợc hàn đầy. Để tham khảo, hình 9.27
chụp lại trang của AWS, về tiết diện mối hàn chấp nhận đợc và không chấp nhận
đợc.
- Kiểm tra bằng bột từ hoặc bằng chất lỏng thấm, để bổ sung cho kiểm tra măt
thờng các khuyết tật gần bề mặt, và có cùng tiêu chí nghiệm thu. Do Việt Nam
châ có quy trình kiểm tra nên các đơn vị thí nghiệm thờng dùng ASTM E709 và
E165 để tiến hành thí nghiệm. TCXD 170:89 cũng đề ra phơng pháp dùng dầu
hoả tẩm lên mặt mối hàn và nớc phấn để phát hiện vết dầu loang ; dùng nớc xà
phòng bơm bằng khí nén một phía và phát hiện bọt khí xà phòng ở phía kia.
- Kiểm tra không phá hoại : gồm một loạt các phơng pháp vật lí nh kiểm tra bằng
siêu âm, kiểm tra bằng tia X, để phát hiện đợc các chỗ không liên tục bên trong
kim loại hàn. Phơng pháp siêu âm đợc thực hiện theo TCXD 165:1988 (kiểm tra
chất lợng mối hàn ống thép bằng phơng pháp siêu âm). Phơng pháp kiểm tra

bằng tia X thực hiện theo TCVN 4395:1986. Các phơng pháp kiểm tra vừa nêu chỉ
có thể thực hiện bởi các đơn vị thí nghiệm chuyên ngành, theo sự đặt hàng của chủ
công trình
Để đo kích thớc mối hàn, cần dùng các thớc chuyên dụng. Hình 9.28 là một loại
thớc đo mối hàn. Nó dùng để đo bề dày mối hàn góc (cạnh của hình tam giác), bề
dày tính toán của mối hàn (đờng cao của hình tam giác), bề dày phồng lên của
mối hàn đối đầu, và các kích thớc khác nữa. Hình 9.29 là một vài ví dụ cách đo.
Bảng dới đây nêu các phơng pháp kiểm tra chất lợng mối hàn áp dụng cho các
dạng kết cấu, theo TCXD 170 : 89




9-38

H×nh 9.27. TrÝch tõ trang cña AWS vÒ tiÕt diÖn mèi hµn chÊp nhËn ®−îc vµ kh«ng
chÊp nhËn ®−îc


9-39



9-40
Bảng 9.4 . Các phơng pháp kiểm tra chất lợng mối hàn
Phơng pháp kiểm tra Dạng kết cấu
1. Rà soát có hệ thống việc thực
hiện quá trình công nghệ tổ hợp và
hàn
Tất cả các dạng kết cấu

2. Quan sát bề ngoài và đo kích
thớc 100% mối hàn
Tất cả các dạng kết cấu
3. Kiểm tra xác suất các mối hàn
bằng siêu âm hoặc tia phát xạ
xuyên thấu
Tất cả các dạng kết cấu, trừ những
kết cấu ghi ở mục 6
4. Thử nghiệm độ đặc chắc của mọi
mối hàn bằng phơng pháp tẩm dầu
hoả hoặc phủ nớc xà phòng (khi
có áp suất d hoặc chân không)
Kết cấu làm bằng thép tấm dày tới
16 mm, trong đó các mối hàn yêu
cầu kín
5. Thử nghiệm độ chắc đặc và độ
bền mối hàn bằng thuỷ lực hoặc khí
nén
Các bể chứa, ống dẫn. Các dung
môi dùng thử nghiệm và áp lực theo
chỉ dẫn của thiết kế
Phơng pháp kiểm tra Dạng kết cấu
6. Kiểm tra bằng phơng pháp
không phá hỏng liên kết
Dạng kết cấu, phơng pháp và mức
kiểm tra do thiết kế quy định
7. Thí nghiệm cơ tính các mẫu kiểm
tra
Dạng kết cấu, phơng pháp kiểm
tra do thiết kế quy định

8. Quan sát kim tơng mối hàn Dạng kết cấu, phơng pháp và mức
kiểm tra do thiết kế quy định
Mối hàn bị lỗi không nghiệm thu đợc phải tảy bỏ đi bằng máy cắt, mài hoặc thổi
bằng ôxy, không đợc xâm phạm vào thép cơ bản. Làm sạch bề mặt trớc khi hàn
lại. Có thể sửa chữa cục bộ những khuyết tật, ví dụ : chỗ hàn quá dày, quá lồi thì
tảy đi ; chỗ quá lõm, thiếu kích thớc thì chuẩn bị kĩ bề mặt và hàn thêm cho đủ ;
chỗ có vết nứt thì tảy bỏ mối hàn nứt và kim loại gốc cách hai đầu vết nứt 15mm
rồi hàn lại. Sau khi sửa chữa xong, lại phải thực hiện lại việc kiểm tra với cùng kĩ
thuật và tiêu chí.
3.3. Kiểm tra kết cấu hàn. Khi hàn xong cấu kiện, luôn luôn có biến hình hàn làm
cấu kiện bị cong vênh. Việc đầu tiên là dùng mắt thờng kiểm tra độ cong vênh của
kết cấu và phải nắn sửa lại cho thẳng. Biện pháp nắn thẳng thông dụng là dùng
nhiệt : dùng mỏ đốt làm nóng cục bộ một số chỗ của cấu kiện để khi nguội sẽ tạo
độ cong ngợc lại. Các quy định về dung sai chế tạo, sự biến dạng khi hàn, dung
sai dựng lắp đợc quy định trong TCXD 170:89. Có thể tham khảo thêm các quy
định của AISC, của AWS, của MBMA (Hoa kì) hoặc Eurocode 3 (châu Âu). Bảng
9.5 dới đây trích từ TCXD 170:89 về Sai lệch cho phép về kích thớc dài của các
chi tiết kết cấu.