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


Bi ging: Kt Cu Thộp - K12XC

CHNG II : LIấN KT
Đ2. LIấN KT HN
b. Cỏc bin phỏp lm gim ng sut hn v bin hỡnh hn:

Bin phỏp thi cụng:
- Chn trỡnh t hn hp lý
- To bin dng ngc trc khi hn, hn xong s thng.
- Dựng khuụn c nh khụng cho kt cu bin dng khi hn.

PHM VIT HIU - DTU

49

CHNG II : LIấN KT
Đ3. LIấN KT BULễNG
3.1. Cỏc loi bulụng dựng trong kt cu thộp
a. Phm vi dựng ca bulụng:
- Trong cỏc kt cu lp ghộp.
- Trong cỏc kt cu tm cn thỏo lp nhanh.
- Trong cỏc kt cu chu lc ng lc xung kớch.
b. Cu to chung ca mt bulụng:
- Thõn bulụng l 1 on thộp trũn cú d = 12 ữ 48mm (bulụng múng
d 100mm), phn cú ren lo = 2,5d ; chiu di l = 35 ữ 300 mm
tựy theo yờu cu s dng.
- M v ai c thng cú dng hỡnh lc giỏc, kớch thc nh nhau.
- Long en (m) dựng phõn phi ỏp lc ộp mt ca ờcu lờn mt
thộp c bn.
PHM VIT HIU - DTU

50

CHNG II : LIấN KT
Đ3. LIấN KT BULễNG
3.1. Cỏc loi bulụng dựng trong kt cu thộp

b. Cu to chung ca mt bulụng:
30o

h = 0,6d
d

d0
2d
lo

h = 0,6d
l

Hỗnh 2.23 Cỏỳu taỷo cuớa mọỹt bulọng
PHM VIT HIU - DTU

Khoa Xõy Dng - i Hc Duy Tõn

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


Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC

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 hình

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

61

CHƯƠNG II : LIÊN KẾT
§3. LIÊN KẾT BULÔNG
3.3. Cấu tạo của liên kết bulông
b. Bố trí bulông, đinh tán

1,5d

N

1,5d

N

2,5d

1,5d 2,5d 2,5d 2,5d 1,5d

Khoảng cách nhỏ nhất

2d 2,5d 2,5d 2,5d

2,5d

2d
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

62

CHƯƠNG II : LIÊN KẾT
§3. LIÊN KẾT BULÔNG
3.3. Cấu tạo của liên kết bulông
b. Bố trí bulông, đinh tán
Khoảng cách lớn nhất
- Giữa hai bulông: chịu kéo bằng 16d hay 24tmin ;
chịu nén bằng 12d hay 18tmin.
- Giữa bulông đến mép thép cơ bản bằng 4d hay 8tmin

b < 100

b

b

b

Đối với thép góc:

b > 100
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

b > 100
63

21


Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC

CHƯƠNG II : LIÊN KẾT
§3. LIÊN KẾT BULÔNG
3.4. Tính toán liên kết bulông
3.4.1 Bài toán kiểm tra khả năng chịu lực
a. Kiểm tra khả năng chịu lực của thép cơ bản bị giảm yếu

N
≤ fγ b1
An

V
≤ fγ b1
An

M
≤ fγ b1
Wn

γb1 - Hệ số điều kiện làm việc cho phép kể đến sự

làm việc dẻo của liên kết
Do một phần lực trượt dược tiếp nhận bằng lực ma sát nên:
+ Khi chịu tác dụng tĩnh: An = A nếu An ≥ 0,85 A
+ Khi chịu tác dụng động dùng An để tính toán
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

64

CHƯƠNG II : LIÊN KẾT
§3. LIÊN KẾT BULÔNG
3.4. Tính toán liên kết bulông
3.4.1 Bài toán kiểm tra khả năng chịu lực
b. Kiểm tra khả năng chịu lực của bản ghép bị giảm yếu
∑Abg ≥ A
c. Tính khả năng chịu lực của một bulông
Đối với bulông thô thường và tinh:
Bulông chịu lực trượt:
[N] min b = min{ [N] vb và [N] cb}
Bulông chịu kéo:
[N] bl = [N] tb
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

65

CHƯƠNG II : LIÊN KẾT
§3. LIÊN KẾT BULÔNG
3.4. Tính toán liên kết bulông
3.4.1 Bài toán kiểm tra khả năng chịu lực
d. Tính lực tác dụng vào một bulông nguy hiểm nhất.
Khi liên kết chịu tác dụng của lực trục N hoặc lực cắt V:

N
V
N blN =
N blV =
n
n

li

Mlmax
m∑ li2

M

l1

Nbl max =

lmax

Khi liên kết chịu tác dụng của mômen M

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

66

22

Bài giảng: Kết Cấu Thép - K12XC

CHƯƠNG II : LIÊN KẾT
§3. LIÊN KẾT BULÔNG
3.4. Tính toán liên kết bulông
3.4.1 Bài toán kiểm tra khả năng chịu lực

d. Tính lực tác dụng vào một bulông nguy hiểm nhất.
Khi liên kết chịu M và V
2
2
N bl max = N blV
+ N blM

Khi liên kết chịu M và N

N bl max = N blN + N blM
e. So sánh khả năng chịu lực của một bulông và lực tác dụng
vào bulông nguy hiểm nhất để đưa ra kết luận
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

67

CHƯƠNG II : LIÊN KẾT
§3. LIÊN KẾT BULÔNG
3.4. Tính toán liên kết bulông
3.4.2 Bài toán thiết kế bulông
a. Kiểm tra khả năng chịu lực của thép cơ bản.
b. Chọn tiết diện của bản ghép với điều kiện: ∑Abg ≥ A.

c. Chọn loại bulông, đường kính bulông, tính khả năng chịu lực
của một bulông.
d. Tính số lượng bulông:
N
V
hoặc
n=
n=
[N ]bl
[N ]bl
e. Bố trí liên kết bulông.
g. Kiểm tra lại thép cơ bản sau khi bị giảm yếu.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

68

CHƯƠNG II : LIÊN KẾT
§3. LIÊN KẾT BULÔNG
3.4. Tính toán liên kết bulông
3.4.3 Bài toán tính khả năng chịu lực
a. Tính khả năng chịu lực của thép cơ bản đã giảm yếu.
b. Tính khả năng chịu lực của bản ghép đã giảm yếu.
c. Tính khả năng chịu lực của một bulông Æ Khả năng
chịu lực của tổng số bulông.

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

69

23