Bài giảng kết cấu thép chương 2 liên kết kết cấu thép (2 1)

Hàn hồ quang điện bằng tay - Bản chất của đường hàn là sự liên kết giữa các phân tử của các kim loại bị nóng chảy - Đường hàn có thể chịu lực tương đương như thép cơ bản... - Các phương

Trang 1

KẾT CẤU THÉP

 Chương 0 Tổng quan về Kết Cấu Thép

 Chương 1 Vật Liệu và Sự Làm Việc của KC Thép

 Chương 2 Liên Kết Kết Cấu Thép

 Chương 3 Dầm Thép

 Chương 4 Cột Thép

 Chương 5 Dàn Thép

Trang 2

KẾT CẤU THÉP

Chương 2

LIÊN KẾT KCT

Trang 3

A – Liên kết hàn

NỘI DUNG

3

Trang 5

 Phương pháp hàn chính là hàn hồ quang điện gồm:

1 Hàn hồ quang điện bằng tay

2 Hàn hồ quang điện tự động và bán tự động

 Khi khối lượng hàn nhỏ: dùng hàn hơi

 Các yêu cầu khi hàn & phương pháp kiểm tra

I CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN TRONG KCT

5

Trang 6

- Dưới tác dụng của dòng điện, hồ quang điện sẽ xuất hiện giữa 2 cực là kim loại cần hàn và que hàn

- Nhiệt độ của ngọn lửa hồ quang (2000oC) làm nóng chảy mép của thép cơ bản (sâu 1,5-2mm) và que hàn

Hàn hồ quang điện bằng tay

6

1 Hàn hồ quang điện bằng tay

- Bản chất của đường hàn là sự

liên kết giữa các phân tử của

các kim loại bị nóng chảy

- Đường hàn có thể chịu lực

tương đương như thép cơ bản

Trang 7

- 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)

+ Khi cháy tạo lớp xỉ cách ly, ngăn cản oxy và nitơ lọt vào kim loại làm đường hàn trở nên giòn

+ Tăng sự ion hóa xung quanh làm hồ quang được ổn định

+ Tăng độ bền của đường hàn

1 Hàn hồ quang điện bằng tay

7

Trang 8

- Que hàn được phân loại theo cường độ tức thời của kim loại đường hàn

Trang 9

- Nguyên lý giống hàn tay

- Cuộn dây hàn trần + thuốc hàn được rải trước trên rãnh hàn

- Dây hàn sẽ nhả dần theo tốc độ di chuyển đều của máy hàn

- Khi máy hàn di chuyển bằng tay  Hàn nửa tự động

2 Hàn hồ quang điện tự động và nửa tự động

9

Trang 12

- Các yêu cầu chính khi hàn:

Trang 13

- Các phương pháp kiểm tra chất lượng

đường hàn:

+ Kiểm tra bằng trực quan: chỉ để phát hiện

những khuyết tật bên ngoài của đường hàn

như nứt rạn, lồi lõm không đều…

+ Kiểm tra bằng phương pháp vật lý (điện từ,

quang tuyến, siêu âm): cho kết quả chính xác

hơn

 áp dụng cho các công trình đặc biệt như

kiểm tra đường hàn

4 Các yêu cầu khi hàn & phương pháp kiểm tra

13

Trang 14

1 Các loại đường hàn

2 Các cách phân loại đường hàn khác

II CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN &

CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN

II CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN &

CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN

14

Trang 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 có tác dụng để các chi tiết hàn biến dạng tự do khi hàn, tránh cong vênh

- Đường hàn đối đầu có thể

thẳng góc hoặc xiên góc

so với trục cấu kiện

15

Trang 16

- Khi bản thép dày (t > 8 mm, đối với hàn tay), cần gia công mép của bản thép để:

+ Có thể đưa que hàn xuống sâu

+ Đảm bảo sự nóng chảy trên suốt chiều dày bản thép

- Hình thức gia công mép và kích thước khe hở phụ thuộc vào chiều dày bản thép và phải tuân thủ theo quy định

16

Trang 17

Hàn tư động

có hàn thêm mặt sau

Không gia công

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

17

Trang 18

Dạng gia công

mép Măt cắt t, a, b, mm, α, độ

Hàn tay 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

18

Trang 19

- Đường hàn đối đầu truyền lực tốt, ứng suất tập trung rất nhỏ, được coi như phần kéo dài của thanh cơ bản

- Cường độ tính toán của đường hàn đối đầu phụ thuộc:

+ Vật liệu que hàn

+ Phương pháp kiểm tra chất lượng đường hàn

19

Trang 20

phương pháp kiểm tra chất lượng đường hàn

 Kiểm tra bằng phương pháp vật lý: fwt = f

 Kiểm tra bằng phương pháp thông thường: fwt = 0,85f

20

Trang 21

b Đường hàn GÓC

- Đường hàn góc nằm ở góc vuông tạo bởi 2 cấu kiện

- Tiết diện đường hàn: tam giác vuông

cân, hơi phồng ở giữa, cạnh của tam

giác gọi là chiều cao đường hàn

21

Trang 22

- Khi chịu tải trọng động: dùng đường hàn lõm hay đường hàn thoải

 giảm ứng suất tập trung trong đường hàn góc đầu

22

Trang 23

Dạng gia

công mép Măt cắt t, a, b, mm, α, độ

Hàn tay có hàn thêm mặt sau

2-60 2-60 2(t+t1)

1-20 - 20-90

Dạng chữ K

t

t1a b α

4-26 4-26 2 1-2 50

8-20 - 2 2 50-40

t

t1a b α

12-60 12-60 2 1 50

16-40 - 0 4 50 23

Trang 26

+ Đường lực thay đổi phức tạp

+ Ứng suất phân bố không đều

+ Hai mút của đường hàn

có max  để giảm bớt

sự phân bố không đều

của ứng suất, không

được dùng đường hàn

quá dài

26

Trang 27

- Trong tính toán 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 toán chịu cắt của thép đường hàn : f wf

+ Dọc theo biên nóng chảy của thép cơ bản ( tiết diện 2 )

 cường độ tính toán của thép cơ bản trên biên nóng chảy: fws = 0,45f u

27

Trang 28

Loại que hàn TCVN 3223 : 1994

Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn f wun và cường độ tính

toán f wf của kim loại hàn trong mối hàn góc

28

Trang 30

- Theo công dụng:

+ Đường hàn chịu lực (để truyền lực)

+ Đường hàn không chịu lực (chỉ để cấu tạo)

30

Trang 31

- Theo địa điểm chế tạo:

+ Đường hàn nhà máy

+ Đường hàn công trường

+ Đường hàn liên tục

+ Đường hàn không liên tục

31

Trang 32

Tên gọi Đường hàn nhà máy Đường hàn công trường

Trang 33

III CÁC LOẠI LIÊN KẾT &

Trang 34

- Thường dùng để NỐI, ít dùng

gia công mép

- ƯU: truyền lực tốt; cấu tạo

đơn giản; không tốn thép làm

Trang 35

- Với đường hàn đối đầu thẳng góc, kiểm tra bền theo công thức:

 lw = b - 2t : chiều dài tính toán đường hàn

 c : hệ số điều kiện làm việc

 fwt : cường độ tính toán của đường hàn khi chịu kéo

Trang 36

- Với đường hàn đối đầu xiên:

 

sin sin

cos cos

2 sin

của thép cơ bản  không cần kiểm tra độ bền của đường hàn

1 Liên kết ĐỐI ĐẦU

36

Trang 37

- Liên kết hàn đối đầu chịu tác dụng của M:

2

6

w w

f tl

W

Ww: moment kháng uốn của đường hàn

1 Liên kết ĐỐI ĐẦU

37

Trang 38

- Liên kết hàn đối đầu chịu tác dụng của M và Q:

hệ số 1,15 kể đến sự phát triển của biến dạng dẻo trong đường hàn

Trang 40

Ví dụ : Kiểm tra độ bền của đường hàn đối đầu 2 bản thép có tiết diện 280x14mm

Trang 41

- Hai cấu kiện đặt chồng lên nhau, dùng đường hàn góc liên kết chúng lại Chú ý: đoạn chồng lên nhau a ≥ 5tmin

2 Liên kết ghép chồng dùng đường hàn GĨC

Ít dùng cả 2 đường hàn GÓC ĐẦU + GÓC CẠNH

để liên kết khi chịu lực Lớn vì có ứng suất hàn và ứng suất tập trung lớn

Thường để nối các thép bản có chiều dày nhỏ t = 2-5mm; lk thép hình và thép bản

41

Trang 42

- Khi chịu lực trục N, coi ứng suất phân bố đều dọc đường hàn và bị

Trang 43

 hf: chiều cao đường hàn góc

- Tiết diện 1 (vật liệu đường hàn)

- Tiết diện 2 (vật liệu của thép cơ bản trên biên nóng chảy)

w

N l

Trang 44

44

Trang 45

- Trường hợp liên kết thép hình bằng đường hàn góc

 Sự phân bố lực dọc trục N trên các đường hàn:

M = 0  N1e1 = N2e2  N1/e2 = N2/e1 = N/(e1+e2)  N1 = [e2/(e1+e2)]N = k.N

Trang 46

Thiết kế liên kết hàn tay giữa 2 thép góc số hiệu L100x10 với bản thép có d=12mm,

Trang 48

- Lực truyền qua các bản ghép bằng đường hàn góc đầu, góc cạnh

 Không dùng để chịu tải trọng động

 Thường vát cạnh và để lại đoạn 50mm

không hàn

3

3 Liên kết cĩ bản ghép

48

Trang 49

- Kiểm tra bền của liên kết có bản ghép theo 2 điều kiện:

∑Abg≥A Abg – tổng diện tích tiết diện các bản ghép

A - diện tích tiết diện cấu kiện cơ bản

Trang 50

- Giả thuyết: khi chịu N

Trang 52

- Khi chỉ có M tác dụng:

+ Tính theo tiết diện 1:

W wf , W ws: moment kháng uốn của tiết diện đường hàn 1 và 2

Trang 53

- Khi chỉ có V tác dụng:

A wf , A ws: diện tích tính tốn của tiết diện đường hàn 1 và 2

Trang 54

- Khi có M và V cùng tác dụng:

Trang 56

Tính liên kết bản thép 500x12mm vào cột bằng các đường hàn góc chịu lực V=700kN đặt lệch tâm so với

Trang 57

- Mômen lệch tâm: M = V.e = 70000.15 = 1050000daN cm

 Đường hàn đủ khả năng chịu lực

2 2

2

6.1050000

1561,8 /2.0,7.1, 2.49

Trang 58

1 Sự phát sinh Ứng Suất Hàn và Biến Hình Hàn

- Khi hàn xong, do ảnh hưởng của nhiệt độ, cấu kiện thường bị cong vênh  Hiện tượng biến hình hàn

- Lúc đĩ, trong thép cơ bản và trong đường hàn nảy sinh nội ứng suất  Ứng suất hàn (ứng suất nhiệt, ứng suất co ngĩt)

ƯS co ngót DỌC

Ưs co ngót NGANG

- Ở trạng thái ứng suất Phẳng và ứng suất Khối:

+ ứng suất hàn làm tăng khả năng phá hoại dòn của kết cấu

+ Làm mất công sửa chữa cấu kiện.

 Nên tìm cách làm giảm US HÀN và BIẾN HÌNH HÀN

IV ỨNG SUẤT HÀN & BIẾN HÌNH HÀN

58

Trang 59

2 Các biện pháp làm giảm Ưùng Suất Hàn và Biến Hình Hàn

- BIỆN PHÁP CẤU TẠO:

+ Giảm số lượng đường hàn đến mức tối đa

+ Không nên dùng đường hàn quá dày

+ Tránh tập trung đường hàn vào một chỗ, tránh đường hàn kín hoặc cắt nhau làm cản trở biến dạng tự do của vật liệu

- BIỆN PHÁP THI CÔNG:

+ Chọn trình tự hàn thích hợp

+ Tạo biến dạng ngược khi hàn

+ Dùng khuôn cố định không cho kết cấu biến dạng khi hàn

IV ỨNG SUẤT HÀN & BIẾN HÌNH HÀN

59

Định dạng
Số trang	59
Dung lượng	4,53 MB