bài giảng kết cấu thép Chương 2 Liên Kết

Chương 2 LIÊN KẾT Hiện nay, trong kết cấu thép dùng hai phương pháp liên kết chính là: + Liên kết hàn; + Liên kết boulone; 2.1. LIÊN KẾT HÀN Là sự liên kết giữa các phân tử của các kim loại bò nóng chảy (kim loại cần hàn và que hàn). 2.1.1. Ưu Điểm + Giảm công chế tạo và khối lượng kim loại; + Hình thức cấu tạo liên kết đơn giản; + Bền, có tính kín cao; 1 2.1.2. Nhược Điểm + Gây biến hình hàn và ứng suất hàn trong liên kết làm tăng tính giòn của vật liệu; + Khó kiểm tra chất lượng đường hàn; 2.1.3. Các Phương Pháp Hàn Trong Kết Cấu Thép a. Hàn hồ quang điện bằng tay 2 Hình 2.1. Sơ đồ hàn hồ quang điện bằng tay Tay cầm Nguồn điện Dây dẫn Que hàn Hồ quang Thép cơ bản + Nguyên lý Dưới tác dụng của dòng điện → hồ quang điện → làm nóng chảy mép của thép cơ bản và que hàn. Hai kim loại lỏng hòa lẫn với nhau, nguội lại tạo thành đường hàn. + Que hàn (TCVN 3223:1994) Dùng que hàn (chiều dài L=200÷450mm) lõi kim loại (đường kính D=1.6÷6mm) có thuốc bọc dày t=1÷1.5mm (thuốc hàn, gồm khoảng 80% là CaCO3). b. Hàn hồ quang điện tự động + Nguyên lý Thuốc hàn được rải trước thành lớp dày trên rãnh hàn. Dây hàn được tự động nhả dần theo tốc độ di chuyển đều của máy hàn. 3 + Ưu điểm • Tốc độ hàn nhanh (gấp 5÷10 lần hàn tay); • Chất lượng đường hàn tốt; + Nhược điểm • Chỉ hàn được các đường hàn nằm thẳng hoặc tròn; • Không hàn được các đường hàn đứng, ngược; 4 Hình 2.2. Sơ đồ hàn hồ quang điện tự động Ống hút thuốc hàn Dây hàn trần Máy hàn Phễu rải thuốc hàn Hồ quang chìm Thuốc hàn c. Các yêu cầu chính khi hàn và phương pháp kiểm tra chất lượng đường hàn + Các yêu cầu chính khi hàn • Làm sạch gỉ trên mặt rãnh hàn; • Cường độ dòng điện phải thích hợp; • Gia công mép bản thép đúng qui đònh; • Chọn que hàn phù hợp; • Phòng ngừa biến hình hàn; + Các phương pháp kiểm tra chất lượng đường hàn • Kiểm tra bằng mắt; • Dùng các phương pháp vật lý như siêu âm, điện từ, v.v… 5 2.1.4. Các Loại Đường Hàn Và Cường Độ Tính Toán a. Đường hàn đối đầu + Cấu tạo • Là đường hàn liên kết trực tiếp hai cấu kiện cùng nằm trong một mặt phẳng; • Đường hàn đối đầu có thể thẳng góc hoặc xiên góc với trục của cấu kiện; 6 Hình 2.3. Đường hàn đối đầu + Ưu và nhược điểm Ưu điểm • Truyền lực tốt; • Làm việc giống như thanh cơ bản; Nhược điểm • Gia công mép bản thép (khi bản thép dày, t = δ > 8mm); + Cường độ tính toán của đường hàn đối đầu • Khi chòu nén (không phụ thuộc vào phương pháp kiểm tra chất lượng đường hàn) fwc = f (f, cường độ tính toán của thép cơ bản); Thép CCT34, fwc = 2100daN/cm2; C, nhóm C; CT, cacbon thường; fu = 34kN/cm2, cường độ tiêu chuẩn của thép theo sức bền kéo đứt; 7 • Khi chòu kéo - Dùng phương pháp vật lý kiểm tra chất lượng đường hàn fwt = f, thép CCT34, fwt = 2100daN/cm2; - Dùng các phương pháp khác fwt = 0.85f, thép CCT34, fwt = 1785daN/cm2; • Khi chòu cắt fwv = fv, thép CCT34, fwv = 1200daN/cm2; fv, cường độ tính toán khi chòu cắt của thép cơ bản; 8 b. Đường hàn góc + Cấu tạo • Là đường hàn nằm ở góc vuông tạo bởi hai cấu kiện cần hàn; • Tiết diện đường hàn là một tam giác vuông cân, cạnh của tam giác gọi là chiều cao đường hàn hf; 9 Hình 2.3. Đường hàn góc + Chiều cao đường hàn hfmax ≤ 1.2tmin tmin: chiều dày nhỏ nhất trong số các bản thép được liên kết; 10 Phương pháp hàn hfmin khi chiều dày của bản thép tmax, mm 4÷6 6÷10 11÷16 17÷22 23÷32 33÷40 41÷80 Tay 4 5 6 7 8 9 10 Tự động 3 4 5 6 7 8 9 Bảng 2.1. Chiều cao nhỏ nhất của đường hàn góc hfmin, mm [...]... (2. 21)Wwf  2 2   V   +  ≤ f wf γ c  A    wf  • Tính theo vật2 liệu của2 thép cơ bản (tiết diện 2)  M   V  τ td =   W  +  A  ≤ f ws γ c     ws   ws  (2. 22) B LIÊN KẾT BOULONE 2. 5 CÁC LOẠI BOULONE DÙNG TRONG KẾT CẤU THÉP 2. 5.1 Cấu Tạo Chung Của Boulone a Cấu tạo Mũ boulone D Phần bò ren d0 d l0 l Hình 2. 14 Cấu tạo của boulone êcu (đai ốc) long đen (đệm) Thép cơ bản Hình 2. 15... hàn góc cạnh); Bảng 2. 4 Hệ số βf và βs của đường hàn góc Bảng 2. 5 Hệ số phân phối nội lực N khi liên kết các thép góc với thép bản Loại thép góc Cách liên kết k 1-k Đều cạnh 0.7 0.3 Không đều cạnh hàn theo cạnh ngắn 0.75 0 .25 Không đều cạnh hàn theo cạnh dài 0.6 0.4 c .Liên kết có bản ghép Bản ghép Hình 2. 12 Liên kết có bản ghép Để các bản ghép truyền được lực, yêu cầu: ∑Abg ≥ A (2. 9) Trong đó: ∑ Abg:... để liên kết một bản ghép ở một phía của liên kết: ∑l w = N bg h (2. 12) f ( βf w ) min γ c (βfw)min = min(βffwf; βsfws); e.Tính toán liên kết hàn với đường hàn góc chòu moment và lực cắt + Khi chỉ có M tác dụng • Tính theo vật liệu đường hàn (tiết diện 1) M τ 1 (2. 13) = ≤ f wf γ c M Wwf • Tính theo vật liệu của thép cơ bản (tiết diện 2) M = ≤ f ws γ c Wws (2. 14) τ 2M Trong đó: (2. 15) Wwf = β f h f (2. 16)... V; 2 2 σ td = σ w + 3τ w ≤ 1.15 f wt γ c M 6M σw = = 2 (2. 6)W tl w w V V τw = = Aw tl w Hệ số 1.15 kể đến sự phát triển của biến dạng dẻo trong đường hàn b .Liên kết ghép chồng dùng đường hàn góc t1 N a≥5tmin; t =2 5mm t2 N Hình 2. 9 Liên kết ghép chồng +Tính toán liên kết ghép chồng chòu lực trục Hình 2. 10 Các tiết diện làm việc • Tiết diện 1 (theo vật liệu đường hàn) N β f h f ∑ lw ≤ f wf γ c (2. 7)... Ứng với tiết diện 1: cường độ tính toán chòu cắt của thépBảngn2 .2 Cường độ tính toán chòu cắt của thép đườ g hàn fwf; đường hàn fwf Loại que hàn theo TCVN 322 3 : 1994 fwf (daN/cm2) N 42, N 42 - 6B 1800 N46, N46 - 6B 20 00 N50, N50 - 6B 21 50 • Ứng với tiết diện 2: cường độ tính toán chòu cắt của thép cơ bản fws = 0.45fu; fu: cường độ tiêu chuẩn của thép theo sức bền kéo đứt; c Các cách phân loại đường... = β s h f 2 lw ∑ 6 2 lw ∑ 6 Wwf(s): moment kháng của đường hàn theo tiết diện 1, 2; + Khi chỉ có V tác dụng • Tính theo vật liệu đường hàn (tiết diện 1) τ 1V V = ≤ f wf γ c Awf (2. 17) • Tính theo vật liệu của thép cơ bản (tiết diện 2) τ 2V V = ≤ f ws γ c Aws (2. 18) Awf, Aws: diện tích tính toán của tiết diện đường hàn tương ứng với các tiết diện 1, 2; Awf = βfhf∑lw (2. 19) Aws = βshf∑lw (2. 20) + Khi... A: diện tích tiết diện cấu kiện cơ bản; Tính toán tương tự liên kết ghép chồng d .Liên kết hỗn hợp Là liên kết đối đầu có thêm các bản ghép với các đường hàn góc Bản ghép N N Hình 2. 13 Liên kết hỗn hợp + Tính toán • Điều kiện bền: (2. 10) N σw = A + ∑ Abg ≤ f wt ( c ) γ c fwt(c): cường độ tính toán của đường hàn đối đầu khi chòu kéo (nén); • Lực truyền qua bản ghép: Nbg = σwAbg (2. 11) •Tổng chiều dài... nhất; Bảng 2. 3 Ký hiệu các loại đường hàn 2. 1.5 Các Loại Liên Kết Hàn Và Phương Pháp Tính Toán a .Liên kết đối đầu + Khi chòu lực trục b Hình 2. 7 Liên kết hàn đối đầu thẳng chòu lực trục Kiểm tra bền: N N  f wt γ c  σw = = ≤  f wc γ c  Aw tl w  (2. 1) Trong đó: • N: lực kéo hoặc nén; • Aw: diện tích tính toán của đường hàn đối đầu; • t: bề dày tính toán của đường hàn, bằng bề dày của thép cơ bản... (để cấu tạo); + Theo vò trí • Đường hàn nằm; • Đường hàn đứng; • Đường hàn ngược; + Theo đòa điểm chế tạo • Đường hàn nhà máy; • Đường hàn công trường; + Theo tính liên tục của đường hàn • Đường hàn liên tục; • Đường hàn không liên tục; Khoảng cách lớn nhất giữa hai đường hàn, amax: amax ≤ 15tmin: cấu kiện chòu nén; amax ≤ 30tmin: cấu kiện chòu kéo hoặc các bộ phận cấu tạo; tmin: chiều dày của bản thép. .. c (2. 7) •Tiết diện 2 (theo vật liệu của thép cơ bản) N β s h f ∑ lw ≤ f ws γ c (2. 8) Trong đó: + hf: chiều cao đường hàn góc; + ∑lw: tổng chiều dài tính toán của các đường hàn; + βf, βs: các hệ số chiều sâu nóng chảy của đường hàn ứng với các tiết diện 1 và 2; + fwf, fws: cường độ tính toán chòu cắt quy ước của thép đường hàn và thép cơ bản; Khi thiết kế nên chọn trước hf, N ∑ l (2. 8) (βf ) γ w = hf . Chương 2 LIÊN KẾT Hiện nay, trong kết cấu thép dùng hai phương pháp liên kết chính là: + Liên kết hàn; + Liên kết boulone; 2. 1. LIÊN KẾT HÀN Là sự liên kết giữa các phân tử. chòu cắt của thép đường hàn fwf; 14 Loại que hàn theo TCVN 322 3 : 1994 fwf (daN/cm2) N 42, N 42 - 6B 1800 N46, N46 - 6B 20 00 N50, N50 - 6B 21 50 Bảng 2. 2. Cường độ tính toán chòu cắt của thép đường. bản thép mỏng nhất; 16 17 Bảng 2. 3. Ký hiệu các loại đường hàn 2. 1.5. Các Loại Liên Kết Hàn Và Phương Pháp Tính Toán a .Liên kết đối đầu + Khi chòu lực trục Kiểm tra bền: (2. 1) 18 Hình 2. 7. Liên