Bài giảng Kết cấu thép: Chương 2 - Hồng Tiến Thắng

9/22/2014

Trờng đại học thuỷ lợi

Ni dung mụn hc

Khoa công trình
Bộ môn kết cấu công trinh
=======








BI GiNG Kết cấu thép

GVHD: Hng
GVHD
H
Ti
Tin Th
Thng
B mụn Kt Cu Cụng Trỡnh

Chng 1: C s thit k kt cu thộp
Ch
Chng
2 Liờn

2:
Liờ kt hn
h
Chng 3: Liờn kt Bulụng
Chng 4: Dm thộp
Chng 5: Ct thộp
Chng
g 6: Dn thộp
p

+ Bi tp np:

/>
2

1

/>
2

2.1. Khỏi nim chung

Liờn kt hn

2.1.1. Nguyên lý hàn:
- Dùng que hàn và vật hàn làm 2 cực để sinh hồ quang.

2.1. Khỏi nim chung

- Nhiệt độ hồ quang (2400

2.2. Cu to v tớnh toỏn mi hn i u

nhau.

o

- 2600o)

làm chảy que hàn và vật hàn.

- Khi kim loại chảy, các phân tử kết hợp lại chặt chẽ với
- Nguồn điện xoay chiều hoặc 1 chiều, U<65V

2 3 Cu
2.3.
C to
t v
tớnh
tớ h toỏn
t ỏ mi
i hn
h gúc
ú

i hc Thy Li

GVHD: Hng Tin Thng
B mụn Kt Cu Cụng Trỡnh
/>
3

/>
4

1


9/22/2014

2.1.2. Phân loại mối hàn:
Trong xây dựng dùng hai loại đờng hàn:

- Que hàn có nhiều loại và thờng làm bằng thép có cơng độ cao hơn thép hàn
E42 E42A - CT3 CT4

E50 E50A E55

- Hợp kim thấp

Hàn góc

Hàn đối đầu

Kiểm tra đờng hàn:

b)

g pháp
p p thông
g thờng
g
+ Bằngg pphơng
+ Bằng phơng pháp đặc biệt:Siêu âm, laze, tia Rơn ghen,

a)
600



- Cờng độ tính toán của đờng hàn ( Ký hiệu Rh):
phụ thuộc:
+ Loại que hàn
+ Loại thép hàn

2 mm

2-3 mm



+ Chiều dầy mối hàn
+ Phơng pháp kiểm tra đờng hàn.

/>
6

2.1.3. Cờng độ tính toán của mối hàn:
- Phụ thuộc loại mối hàn, trạng thái ƯS, phơng pháp kiểm

2.2. Cu to v tớnh toỏn mi hn i u

tra chất lợng, que hàn, vật liệu hàn, điều kiện làm việc

2.2.1. Mi hn chu lc dc:
- ối đầu thẳng
g

Bảng 2.2. Cờng độ tính toán của
ủ mối
ố hàn: Rh (daN/cm2)
(m=1)

Loại mối
hàn
Hàn
đối đầu
Hàn góc

Trạng thái ứng suất
- Nén
- Kéo: + kiểm tra phơng pháp tiên tiến
+ kiểm tra phơng pháp thông thờng
- Cắt
- Cắt

Ký
hiệu
Rnh
Rkh
Rkh
Rch
Rgh

CT3
E42
2100
2100
1800
1300
1500

N
Rk h
Fh
N
Rn h
Fh

( N - lực kéo))



( N - lực nén)

Chữ nhật : Fh = h Lh

/>
7

Lh = L - 10mm

/>
8

2


9/22/2014

ối đầu xiên (dùng khi đờng hàn đối đầu thẳng không đủ KNCL)

-

2.2.2. Mi hn chu mômen uốn và chịu cắt:

Trục đờng hàn tạo một góc với phơng lực dọc N

Nsin kéo
N

N

N

- Kiểm tra ứng suất pháp:
N

Ncos cắt

k



M
mRkh
Wh( )

Với tiết diện chữ nhật: Wh



NSin
mRkh
Fh



NCos
mRCh
Fh

n
()

Wh

Nên:

- Kiểm tra ứng suất tiếp:

9/22/20145:39:21PM

P



x

y1
y2

x



6
QS xC
mRCh
J x c

3 Q 3 Q
.
mRCh
2 Fh 2 h Lh

.

10

- Ni lc:

max

a

h Lh 2

Ví dụ : Kiểm tra mối hàn cho ở hình vẽ. Cho biết P = 50kN,
Rkh = 1800 daN/cm2 , Rch = 1300 daN/cm2, m = 0,85.

2.2.3. Mi hn đồng thời chu M, N, Q
N



M
6M


mR
Rkh
Wh h Lh 2

Với tiết diện chữ nhật:

( )

M
mRnh
Wh( )

N

M

N = Px = P cos45o = 35,355 kN ()
Q = Py = P sin45o = 35,355 kN
( )
M=0
0,2
2 Py = 0
0,2.35
2 35 = 7
7,071
071 kNm ()

Q

- ng sut:
-

Kiểm tra riêng cho từng loại ứng suất

-

Tính các ứng suất do từng thành phần nội lực gây nên

-

Dùng nguyên lý cộng tác dụng, tổ hợp các loại ứng suất
* ng sut phỏp:









N 35,355.102

186, 08 daN / cm 2
Fh
1.19

M

M 6.7, 071.104

1175, 24 daN / cm 2
Wh
1.192
2

3 Q 3 35,355.10
,
.
279,12
279 12 daN
d N / cm 2
2 Fh 2
1.19

Q .

k M N | mR

h
k

- Tng hp ng sut:

n M N | mRnh
* ng sut tip:

N

max = N + M < m Rkh , thay số:

Q mR

max = 186,08 + 1175,24 = 1361,32 daN/cm2 < 0,85.1800 = 1530 daN/cm2

h

c

max = 279,12 daN/cm2 < 0,85.1300 = 1105 daN/cm2.
9/22/20145:39:21PM

11

9/22/20145:39:21PM

12

3


9/22/2014

- Tính

ứng suất do từng thành phần nội lực gây ra
- Nội lực:

2.3. Cu to v tớnh toỏn mi hn gúc

N = P1 = P cos45o = 35,355 kN
Q = P2 = P sin45o = 35,355 kN
M = 0,2 P2 = 0,2.35 = 7,071 kNm

Q
P2

2.3.1. Mi hn góc chu lc dc hoc lc ct:

P

Q

- Khi chịu
ị lực
ự dọc
ọ N hoặc
ặ lực
ự cắt Q, trongg đờngg hàn chỉ sinh ra

N

A

ứng suất tiếp trên mặt phẳng phá hoại và đợc coi là phân bố đều.
Mối hàn loại này thờng gặp trong một số dạng liên kết sau

P1

M
a=200
A

N M

M Q

N


N

Tổng hợp ứng suất:
max = N + M = 1361,32 daN/cm2< m Rkh

+ Liên kết chồng dùng bản ghép

M

max = 279,12 daN/cm2 < 0,85.1300 = 1105 daN/cm2

N 35,355.10
35 355 102

186, 08 daN / cm 2
Fh
1.19

M 6.7,071.104


1175, 24 daN / cm 2
Wh
1.192

N
N

mRg h
Fh hh lh

Trong đó:
N - Lực dọc tính toán
Rgh- Cờng độ tính toán của mối hàn góc
lh- Tổng chiều dài đờng hàn ở về phía của liên kết

3 Q 3 35,355.102
.
279,12daN / cm 2
2 Fh 2
1.19

Q .

/>
14

+ Liên kết giữa thép định hình và thép bản

+ Liên kết tấm đỡ với cột

Kiểm tra đờng hàn l1 và l2 nh sau:
Lực N1 và N2 do lực dọc N sinh ra:

- Giả thiết mối hàn bị phá hoại ở mặt phẳng 45o.

N1 N

N1 + N2 = N

- Mặt phẳng phá hoại là mặt ghềnh, giả thiết là phẳng để tính.

e2
e1 e2

- Trong mối hàn sinh ứng suất tiếp. đợc tính nh sau:

e1
N2 N
e1 e2

+ Khi chỉ có lực dọc N:

N

N
N
N


mRgh
Fh h Lh 0, 7 hh Lh

+ Khi chỉ có cắt Q:

Q

Q
Q


Fh h Lh

ứng suất trong đờng hàn 1 và 2 thoả mãn điều kiện:
1

N1
e
1
N. 2 .
mRg h
Fh1
e1 e2 Fh1

2

N2
e
1
N. 1 .
mRg h
Fh 2
e1 e2 Fh 2
/>
Fh1 l h1 . .hh
Fh 2 l h 2 . .hh

+ Khi có cả lực cắt Q và lực dọc N:
15

Q

0, 7h L
h

mRgh

h

max N 2 Q 2 mRg h

/>
16

4


9/22/2014

2.3.2. Mi hn góc chu mômen uốn M:

2.3.3. Mi hn góc đồng thời chịu M, N, Q
M

N

A

A

M
N

Q
Q


M

Trờng hợp 1:

Trờng hợp 2:

Mặt phẳng tác dụng của M tiết diện

Mặt phẳng tác dụng của M // tiết diện

tính toán của mối hàn (mặt nối)

M

tính toán của mối hàn (mặt nối)

M
ymax mRgh
Jh

M

Jh : momen quán tính của Fh

-

Tính ứng suất tiếp do từng nội lực gây ra

-

Tính ứng suất tiếp tổng cộng

N

Q



M
rmax mRg h
J ph

max | N Q M | mRg h

Momen q/t độc cực: Jh= Jxh +Jyh
rmax: bán kính cực lớn nhất

/>
17

/>
Ví dụ 2 :

18

Ví dụ 3:
Kiểm tra mối hàn cho ở hình vẽ. Biết = 0,7, hh =10mm, Rgh = 1500 daN/cm2,
m = 1, M = 41,15 kNm, Q = 320 kN, hàn hai bên.

Kiểm tra mối hàn.
Biết = 0,7, hh = 10mm (hàn hai
bên),
Rgh = 1500 daN/cm2, m = 0,85.

Giải:

- Nội lực:
N = 240 - 300.0,7 = 27,87 kN ()
Q = 300.0,7 = 212,13 kN
( )
M = 0,08.240 = 19,20 kNm ()

- Đặc trng hình học: (cho 1 đờng hàn)
Fh = 23,4 . 0,7 + 2.10. 0,7 = 30,38 cm2
Syoh = 23,4 . 0,7 . (0,7 / 2) + 2.10. 0,7. (5+0,7) = 85,53 cm3

- ứng suất:
N 27,87.102

68, 65daN / cm 2

Fh
2.0, 7.29
2
Q 212,13.10

522, 49daN / cm 2
Q Q
Fh
2.0,, 7.29
M
M 6.19, 20.104
M M
ymax

978, 43daN / cm 2
Jh
Wh
2.0, 7.292

N N

xc

2

2



85,53

2,81 cm
30,38

23,43
223
10.
2551 cm 4
12
12
0,7 3
103
J yh 23,4.
23,4.0,7.(2,81 0,35) 2 2.0,7
2.10.0,7(5,7 2,81) 2 333,4 cm 4
12
12
h
4
J 2551 333,4 2884,4 cm

mR gh

rA

max 522, 49 (978, 43 68, 65) 1170, 2daN / cm 0,85.1500 1275daN / cm
2

Fh

J xh 10,7.

- Tổng hợp ứng suất (tại điểm B có ứng suất lớn nhất):
max Q 2 N M

S yh0

2

10,7 2,812 11,7 2

14,1 cm

2

/>
20

5


9/22/2014

- øng suÊt: (hµn 2 bªn)
M 

M
41,15.104
r 
.14,1  1005, 78 daN / cm 2
h A

J
2.2884, 4

Q 

Q 320.102

 526, 66 daN / cm 2
Fh 2.30,38

- Tæng øng suÊt: (hµn 2 bªn)
Chän gãc  nh− h×nh vÏ, do ®ã:
10,7  2,81
 0,560
14,1
11,7
sin  
 0,830
14,1

cos  

Mx = M sin = 1005,78.0,830 = 834,80 daN/cm2
2
My
M = M cos = 1005,78.0,560 = 563,24 daN/cm
 max   Mx 2   Q   My   834,82   526, 66  563, 24   1372,87 daN / cm2  Rgh  1500 daN / cm2
2

2

/>
21

6