Đang tải... (xem toàn văn)
tài liệu kết cấu thép, tài liệu xây dựng hay nhất, kiến thức kết cấu thép, kết cấu thép 1, giáo trình kết cấu thép, giáo trình đại học xây dựng, bài giảng kết cấu thép, bài giảng đại học xây dựng, giáo trình đại học xây dựng hay nhất, tổng hợp giáo trình đại học xây dựng
CHƯƠNG LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP A LIÊN KẾT HÀN B LIÊN KẾT BULÔNG CHƯƠNG LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP Các loại liên kết : Liên kết hàn: ƯĐ: Đơn giản, tốn cơng chế tạo, giảm khối lượng kim loại, kinh tế, liên kết kín,… NĐ: Do ảnh hưởng nhiệt độ cao trình hàn nên dễ bị biến hình hàn ứng suất hàn; làm tăng tính giịn vật liệu; Khó kiểm tra chất lượng đường hàn Khả chịu tải trọng động kém; Liên kết bulông: ƯĐ: Không bị biến hình hàn; Chịu tải trọng động tốt; thuận tiện lắp dựng tháo lắp NĐ: Liên kết phức tạp; Tốn vật liệu công chế tạo so với liên kết hàn Liên kết đinh tán: Phức tạp liên kết bulông Chịu tải trọng động tốt A LIÊN KẾT HÀN §2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN TRONG KẾT CẤU THÉP §2.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TỐN CỦA ĐƯỜNG HÀN §2.3 TÍNH TỐN CÁC LIÊN KẾT HÀN A LIÊN KẾT HÀN §2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN TRONG KẾT CẤU THÉP Hàn hồ quang in Tay cầm Dây dẫn điện a) Nguyờn lý: S dụng nguồn điện chiều để tạo hồ quang điện xuất vị trí cần nối thép với que hàn Que hµn Hå quang Nguån Mỏy điện K im loạ i cơbản hn Dây dẫn Các thép thép lõi que hàn chảy lỏng dính với lực hút điện từ Độ sâu nóng chảy thép khoảng 1,5 ~ mm Kim loại đường hàn hỗn hợp kim loại thép kim loại lõi que hàn ĐN: Hàn trình dùng nguồn nhiệt để làm nóng chảy kim loại cần hàn cộng với kim loại thứ (kim loại que hàn) bù vào; kim loại hoà lẫn vào cứng lại để tạo thành đường hàn 1 Hàn hồ quang điện (tiếp 2/3) b) Các yếu tố ảnh hưởng Chất lượng đường hàn Khoảng cách đầu que hàn vị trí cần hàn: Khoảng cách trì khơng đổi => hồ quang điện ổn định Nguồn điện: Nguồn điện ổn định => hồ quang ổn định Cách li kim loại lỏng với khơng khí: Để kim loại lỏng khơng tiếp xúc với khơng khí (tiếp xúc với O2 N) => que hàn cần phải bọc thuốc (chứa khoảng 80% CaCO3 hàn hồ quang điện tay) Lớp thuốc bọc que hàn cháy tạo thành xỉ bề mặt để tránh thép lỏng tiếp xúc với khơng khí Chất lượng lớp thuốc bọc que hàn: Lớp thuốc bọc que hàn chứa bột số hợp kim Mn, Ti,… Khi cháy hoà vào thép lỏng để làm tăng chất lượng đường hàn (tăng độ bền đường hàn) Trình độ người hàn: hàn tay hay hàn máy 1 Hàn hồ quang điện c) Que hàn (tiếp 3/3) (theo TCVN 3223-1994): Chiều dài que hàn 200 ~ 450 mm ; đường kính lõi kim loại que hàn 1,6 ~ mm; lớp thuốc bọc dầy ~ 1,5 mm Loại que hàn : phân theo cường độ tức thời kim loại đường hàn; Ví dụ: N42 có cường độ kéo đứt tiêu chuẩn f wun = 4100 daN/cm2 Loại que hàn sử dụng phải phù hợp với mác thép bản: - có độ bền kéo đứt tức thời kim loại que hàn lớn thép bản; - có tính chất lý kim loại que hàn kim loại thép tương tự => giảm bớt khối lượng thép nóng chảy, giảm bớt ứng suất hàn biến hình hàn Mác thép Loại que hàn CCT34, CCT38, CCT42, CCT52 N42, N46 9Mn2, 14Mn2, 9Mn2Si, 10Mn2Si1 N46, N50 Hàn hồ quang điện tự ng v na t ng: Phễu rải thuốc hàn Dây hàn Thuốc hàn Hồ quang chìm ống hút thuốc hàn Dây hàn trần Máy hàn Thuốc hàn Ray c nh máy hàn Nguyên lý giống hàn tay, khác : - Sử dụng cuộn dây hàn khơng bọc thuốc, đường kính dây hàn ~ mm - Phễu đựng thuốc hàn gắn với máy hàn - Thuốc hàn rải trước thành lớp dầy rãnh hàn; dây hàn nhả tự động theo tốc độ di chuyển máy hàn 2 Hàn hồ quang điện tự động nửa tự động: ƯĐ: - Do nguồn điện ổn định, khoảng cách đầu que hàn vị trí cần hàn ln trì khơng thay đổi, tốc độ hàn trì ổn định => Hồ quang điện ln ổn định - Đưịng hàn ln nằm sâu lớp thuốc bọc => kim loại nóng nguội từ từ, tạo điều kiện cho bọt khí ngồi ⇒ chất lượng đường hàn tốt hàn tay NĐ: - Chỉ thực cho đường hàn thẳng tròn Không hàn cho đường hàn gấp khúc, đứng, ngược, vị trí chật hẹp,… => Khắc phục cách hàn bán thủ công, máy hàn kết hợp di chuyển tay 3 Hàn hồ quang điện lớp khí bảo vệ: Lớp khí bảo vệ phun hàn; Kim loại lỏng bảo vệ mơi trường khí, bị ngăn cản tiếp xúc với khơng khí Có phương pháp hay dùng: - Phương pháp MIG (metal inert gas) : sử dụng khí trơ (như argon hay helium); => sử dụng cho kim loại, giá thành cao - Phương pháp MAG (metal active gas) : sử dụng khí cacbonic hỗn hợp với khí trơ; => sử dụng cho loại thép thông thường Hàn Sử dụng mỏ hàn để tạo lửa axêtylen, hỗn hợp cháy khí oxy axetylen Nhiệt độ nóng chảy đến 3200oC Chất lượng đường hàn Thực nơi khơng có điện Thường dùng để hàn kim loại mỏng, để cắt thép 5 Các yêu cầu hàn phương pháp kiểm tra đường hàn §2.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TỐN ĐƯỜNG HÀN ĐỐI ĐẦU a Đặc điểm a) c) b) Đường hàn đối đầu dùng để liên kết trực tiếp cấu kiện nằm mặt phẳng Đường hàn thẳng góc xiên góc với trục cấu kiện Khi hàn, cần phải đảm bảo nóng chảy suốt bề dầy thép Khi bề dầy thép liên kết lớn, cần phải gia công đầu thép nối Qui cách gia công qui định tiêu chuẩn thiết kế Qui cách gia công đầu thép nối : Khi t < 10 mm : không cần gia công đầu nối; (hàn trực tiếp) a α 10 < t ≤ 50 mm : cần gia cơng phía, dạng chữ V a 50 < t ≤ 60 mm : cần gia công phía, dạng chữ K, X α α a t > 60 a α mm : cần gia công dạng cốc a ĐƯỜNG HÀN ĐỐI ĐẦU b Sự làm việc đường hàn đối đầu Đường lực không bị dồn ép, không bị uốn cong => Ứng suất tập trung nhỏ, đảm bảo truyền lực tốt a) N N Đường truyền lực song song b) Đường hàn coi phần kéo dài thép Đường hàn đối đầu bị phá hoại giống thép bản: bị kéo đứt, bị nén, bị cắt tuỳ theo lực tác dụng 1 ĐƯỜNG HÀN ĐỐI ĐẦU c Cường độ tính tốn đường hàn đối đầu Phụ thuộc vào vật liệu kim loại hàn (loại que hàn) phương pháp kiểm tra chất lượng đường hàn Đường hàn đối đầu chịu nén tốt chịu kéo chịu cắt Cường độ tính tốn (về kéo, nén, cắt) đường hàn xác định theo cường độ tính tốn thép liên kết f Khi chịu nén: f wc = f Khi chịu kéo: f wt = 0,85 f Khi chịu cắt: f wt = f f wv = f v = 0.58 f Ví dụ: thép CCT34 có: f wc = f = 2100 f wt = 0,85 f = 1800 f wv = f v = 1200 daN/cm2 daN/cm2 daN/cm2 ĐƯỜNG HÀN GÓC (LIÊN KẾT BẢN THÉP) a Đặc điểm a) lw Đường hànb) góc nằm góc vng tạo cấu kiện cần hàn N N a) N b) h t f Tiết diện đường hàn thường có hình dạng 1/4 tiết diện đường trịn (tam giác vng cân, phồng giữa) 2 ĐƯỜNG HÀN GĨC (LIÊN KẾT BẢN THÉP) a Đặc điểm (tiếp 2/3) a) b) t hf Cạnh tam giác gọi chiều cao đường hàn h f Chiều cao đường hàn không cao không bé : h f ≤ h f ≤ h f max h f max = 1,2t ; tmin = min(t1 ; t2 ) cho liên kết chồng h f max = 1,2t với t chiều dày đứng cho liên kết hình chữ T h f ≥ h f với hfmin tra Bảng 2.3 phụ thuộc vào tmax phương pháp hàn 2 ĐƯỜNG HÀN GÓC a Đặc điểm (tiếp 3/3) Tuỳ theo vị trí đường hàn so với phương lực tác dụng, chia ra: Đường hàn góc cạnh: song song với phương lực tác dụng Đường hàn góc đầu: vng góc với phương lực tác dụng b) ll w a) N N a) Khi chịu tải trọng động, đường hàn lõm đường hàn thoải sử dụng, nhằm để giảm ứng suất tập trung đường hàn N l N b) h f 1,5h f Đường hàn thoải có cạnh lớn nằm dọc theo phương lực tác dụng 2 ĐƯỜNG HÀN GĨC b Sự làm việc đường hàn góc A Đường truyền lực liên kết thay đổi phức tạp, bị uốn cong, bị chèn ép, không B N A-A B-B N A B Ứng suất pháp phân bố không theo chiều rộng thép có giá trị thay đổi mặt cắt A-A B-B: Dọc theo đường hàn, ứng suất tiếp phân bố khơng đều: có giá trị lớn đầu nhỏ đường hàn Để giảm bớt phân bố không đồng ứng suất tiếp dọc theo đường hàn => Chiều dài đường hàn góc cạnh l khơng dài Chiều dài l không ngắn khơng thể truyền lực được, đường truyền lực bị gẫy khúc 2 ĐƯỜNG HÀN GÓC b Sự làm việc đường hàn góc (tiếp 2/3) Đường truyền lực a) Đường hàn góc đầu: Phân bố ứng suất b) N N Chân đ ờng hàn i vi ng hn góc đầu, đường truyền lực phân bố theo bề rộng liên kết, bị uốn cong dồn ép chân đường hàn (xem mặt cắt) Đường hàn góc đầu góc cạnh chịu lực khơng tốt đường hàn đối đầu 2 ĐƯỜNG HÀN GÓC b Sự làm việc đường hàn góc (tiếp 3/3) Đường hàn góc đầu góc cạnh thực tế chịu ứng suất cắt, uốn kéo Nhưng chịu cắt chủ yếu a) b) N N h f Trong tính tốn, coi đường hàn góc (cả góc cạnh góc đầu) chịu lực cắt qui ước phá hoại cắt (do trượt) theo tiết diện sau: Dọc theo kim loại đường hàn (Tiết diện 1-1) ; Dọc theo biên nóng chảy thép (Tiết diện 2-2) Hệ số β f β s tương ứng với mặt cắt phá hoại 1-1 2-2 hệ số xét đến chiều sâu nóng chẩy đường hàn => để xác định chiều cao tính tốn đường hàn 2 ĐƯỜNG HÀN GĨC c Cường độ tính tốn đường hàn góc: a) Đường hàn góc bị phá hoại theo tiết diện khác nhau, cắt qua loại vật liệu kim loại thép khác (kim loại thép đường hàn kim loại thép biên nóng chảy) b) N h f Đường hàn góc cạnh góc đầu có cường độ tính tốn Đối với Tiết diện 1-1: cường độ chịu cắt tính toán thép đường hàn f phụ thuộc vào vật liệu que hàn (tra Bảng 2.4) wf Đối với Tiết diện 2-2: cường độ chịu cắt tính tốn thép biên nóng chảy lấy bằng: f = 0,45 f ws u f wf = 1800 daN/cm2 Thép CCT38 có f ws = 0,45 × 3800 = 1710 daN/cm2 VD: Que hàn N42 có CÁC CÁCH KHÁC ĐỂ PHÂN LOẠI ĐƯỜNG HÀN a) Theo công dụng: Đường hàn chịu lực Đường hàn cấu tạo b) Theo vị trí khơng gian: Đường hàn nằm (I) Đường hàn đứng (II) Đường hàn ngược (III): khó hàn, thiết kế cần tránh Đường hàn ngang (IV) 60−120° IV II I III CÁC CÁCH KHÁC ĐỂ PHÂN LOẠI ĐƯỜNG HÀN c) Theo địa điểm chế tạo: Đường hàn nhà máy Đường hàn ngồi cơng trường d) Theo tính chất liên tục đường hàn: Đường hàn liên tục: Đường hàn không liên tục Ngồi cơng trường Trong nhà máy a a a a a ≤ 15t cấu kiện chịu nén a a a a a ≤ 30t cấu kiện chịu kéo ... tự => giảm bớt khối lượng thép nóng chảy, giảm bớt ứng suất hàn biến hình hàn Mác thép Loại que hàn CCT34, CCT38, CCT 42, CCT 52 N 42, N46 9Mn2, 14 Mn2, 9Mn2Si, 10 Mn2Si1 N46, N50 Hàn hồ quang điện... tạp liên kết bulông Chịu tải trọng động tốt A LIÊN KẾT HÀN ? ?2. 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN TRONG KẾT CẤU THÉP ? ?2. 2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TỐN CỦA ĐƯỜNG HÀN ? ?2. 3 TÍNH TỐN CÁC LIÊN KẾT HÀN... sau: Dọc theo kim loại đường hàn (Tiết diện 1- 1) ; Dọc theo biên nóng chảy thép (Tiết diện 2- 2) Hệ số β f β s tương ứng với mặt cắt phá hoại 1- 1 2- 2 hệ số xét đến chiều sâu nóng chẩy đường hàn