Tính toán mối hàn

CHƯƠNG 8: GHÉP BẰNG HÀN

8.2.2 Tính toán mối hàn

a) Tính toán mối hàn giáp mối

Mối ghép hàn giáp mối khi chịu ngoại lực có thể bị phá hỏng tại tiết diện chỗ miệng hàn hoặc tại tiết diện kề bên miệng hàn

Hai tấm ghép được ghép với nhau bằng mối hàn giáp mối, sau khi hàn xong có thể coi như một tấm nguyên. Các dạng hỏng của mối hàn giáp mối giống như các dạng hỏng của mooitj tấm nguyên. Khi chịu uốn sẽ bị gãy, khi chịu xoắn thì sẽ bị đứt … Mối hàn được tính toán theo các điều kiện bền.

 '

   hoặc  '

  

Trong đó:  và  : là ứng suất sinh ra trong mối hàn, được xác định theo công thức của sức bền vật liệu như những tấm nguyên chịu tải

 '

 và  '

 : ứng suất cho phép của mối hàn

 '  

 =  và  '  

 = 

  và   : là ứng suất cho phép của tấm nguyên (tra bảng)

84

Hình 8.8: Mối hàn giáp mối chịu lực ngang

+ So sánh  và   rồi rút ra kết luận:

Nếu  '

    '

   : mối ghép không đủ bền, sẽ hỏng trong quá trình làm việc Nếu  , quá nhỏ hơn    ' '

,

  : mối ghép dư bền, có tính kinh tế không cao

Nếu  '  '

,

      : độ lệch không nhiều lắm, mối ghép đủ bền và có tính kinh

tế cao

b) Tính toán mối hàn chồng:

❖ Sự phá hỏng của mối hàn chồng và chỉ tiêu tính toán:

– Mối hàn chồng có ba loại tiết diện ngang khác nhau (Hình 8.9), ứng với đường

1 là mối hàn bình thường, đường 2 là mối hàn lõm, đường 3 là mối hàn lồi. Mối hàn bình thường được dùng rộng rãi nhất. Mối hàn lồi gây tập trung ứng suất. Mối hàn lõm giảm tập trung ứng suất nhưng phải qua gia công cơ mới tạo được.

Hình 8.9: Tiết diện ngang của mối hàn chồng

– Khi chịu bất cứ loại tải trọng nào, mối hàn chồng cũng bị cắt đứt theo tiết diện pháp tuyến n-n, ứng suất trên tiết diện nguy hiểm là ứng suất cắt  . Do đó điều kiện bền của mối hàn có thể viết:

 '

   (8-1)

85

 '

 : ứng suất cắt cho phép của mối hàn(tra bảng)

Bất đẳng thức (8-1) cũng chính là chỉ tiêu dùng để tính toán kiểm tra bền của mối

hàn.

❖ Tính mối hàn chồng chịu lực:

– Xét mối hàn chồng chịu lực kéo Ftheo phương ngang (Hình 8.10)

Hình 8.10:Mối hàn chồng chịu lực ngang

Nhận xét:

+ Dưới tác dụng của lực F, ứng suất sinh ra trên mối hàn ngang thường lớn hơn

mối hàn dọc, trên mối hàn dọc ứng suất phân bố không đều dọc theo mối hàn.

+ Để đơn giản cho việc tính toán, trong trường hợp ld 50k người ta coi ứng suất phân bố đều trên mối hàn dọc và ứng suất d trên mối hàn dọc được coi như bằng ứng suất n trên mối hàn. Sai số do giả thiết trên được bù lại bằng cách chọn hợp lý giá trị ứng suất cho phép của mối hàn.

+ Công thức tính ứng suất  sinh ra trên mối hàn chồng:

( 1 2 1 2) 0, 7 d d n n F k l l l l  = + + + (8-2) + So sánh  và  '  rồi rút ra kết luận: Nếu  '

   : mối ghép không đủ bền, sẽ hỏng trong quá trình làm việc Nếu  quá nhỏ hơn  '

 : mối ghép dư bền, có tính kinh tế không cao

Nếu  '

   : độ lệch không nhiều lắm, mối ghép đủ bền và có tính kinh tế cao – Xét mối hàn chồng chịu mômen uốnM trong mặt phẳng ghép (Hình 8.11)

86

Hình 8.11: Mối hàn giáp mối chịu mômen

Nhận xét:

+ Khi chịu mômen uốn M, mối hàn có xu hướng xoay quanh trọng tâm O. Ứng

suất phân bố dọc theo các mối hàn là không như nhau

+ Để đơn giản cho việc tính toán, trong trường hợp ldi 50k người ta coi ứng suất phân bố đều trên mối hàn dọc và ứng suất d trên mối hàn dọc được coi như bằng ứng suất n trên mối hàn ngang. Sai số do giả thiết trên được bù lại bằng cách chọn hợp lý

giá trị ứng suất cho phép của mối hàn.

+ Công thức tính ứng suất  sinh ra trên mối hàn chịu mômenuốn M:

12 2 2 2 2 1 1 2 2 0, 7 6 6 n n d d M l l k l r l r  =   + + +       + So sánh  và  '  rồi rút ra kết luận: Nếu  '

   : mối ghép không đủ bền, sẽ hỏng trong quá trình làm việc Nếu  quá nhỏ hơn  '

 : mối ghép dư bền, có tính kinh tế không cao

Nếu  '

   : độ lệch không nhiều lắm, mối ghép đủ bền và có tính kinh tế cao

c) Tính mối hàn góc chịu lực kéo F theo phương ngang

– Mối hàn góc hàn theo kiểu giáp mối được tính tương tự như kiểu hàn giáp mối.

– Mối hàn góc hàn theo kiểu hàn chồng được tính tương tự như mối hàn chồng.

d) Tính mối hàn tiếp xúcchịu lực kéo F theo phương ngang:

– Mối hàn tiếp xúc theo kiểu hàn giáp mối được tính tương tự như mối hàn giáp

87

– Mối hàn tiếp xúc hàn điểm dùng để ghép các tấm ghép có chiều dày nhỏ, tấm 1

dày không quá 3 lần tấm 2. Điểm hàn thường có dạng hình tròn, đường kính d. Kích thước của điểm hàn có thể chọn như Hình 8.12

Hình 8.12: Mối hàn điểm

+ Mối hàn điểm được tính tương tự như tính mối ghép đinh tán: 4F2

zi d

 

=

Trong đó: F : là lực tác dụng z: số điểm hàn

i : là số tiết diện chịu cắt k : hệ số tải trọng (k=0,91) So sánh  và  '

 rồi rút ra kết luận:

Nếu  '

   : mối ghép không đủ bền, sẽ hỏng trong quá trình làm việc Nếu  quá nhỏ hơn  '

 : mối ghép dư bền, có tính kinh tế không cao

Nếu  '

   : độ lệch không nhiều lắm, mốighép đủ bền và có tính kinh tế cao

− Mối hàn tiếp xúc hàn đường: dùng ghép các tấm mỏng và yêu cầu kín

Hình 8.13: Mối hàn đường 1, 2 4 d= S+ mm khi S3mm 1,5 5 d= S+ mm khi S3mm 3 t= d t1=2d t2 =1, 5d

88

Ứng suất sinh ra trong mối hàn là ứng suất cắt, điều kiện bền của mối hàn được viết như sau:

F a l  =  Trong đó: a : là chiều rộng l : là chiều dài So sánh  và  '  rồi rút ra kết luận: Nếu  '

   : mối ghép không đủ bền, sẽ hỏng trong quá trình làm việc Nếu  quá nhỏ hơn  '

 : mối ghép dư bền, có tính kinh tế không cao

Nếu  '

   : độ lệch không nhiều lắm, mối ghép đủ bền và có tính kinh tế cao

8.3 VẬT LIỆU - ỨNG SUẤT CHO PHÉP VÀ CÁC BIỆN PHÁP LÀM TĂNG

SỨC BỀN

8.3.1 Vật liệu:

− Thông thường sử dụng các loại vật liệu thép ít và vừa Cacbon, đó là những vật liệu có tính hàn tốt.Vật liệu dùng trong kết cấu phải được lựa chọn thích hợp tùy theo tính chất quan trọng của công trình, điều kiện làm việc của kết cấu, đặc trưng của tải trọng và phương pháp liên kết

− Trong mọi trường hợp, cường độ của mối hàn (tính theo giới hạn chảy hoặc sức

bền cắt đứt) không được thấp hơn cường độ của que hàn tương ứng