- Ngoài ra, còn có các loại thép hình khác: thép I cánh rộng, thép chữ T, thép ray…
BÀI 2: TÍNH ĐỘ BỀN CỦA MỐI HÀN
2.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN KÉO, NÉN CỦA MỐI HÀN.
-Độ bền mối hàn là một tiêu chí rất quan trọng trong quá trình thực hiện gia công kết cấu hàn, độ bền mối hàn đảm bảo có nghĩa là kết cấu hàn sẽ thoả mãn điều kiện làm việc với tải trọng được qui định. Vì vậy yêu cầu của công tác thiết kế, kiểm tra đánh giá độ bền mối hàn là một công việc quan trọng của người thợ hàn ở trình độ cao.
-Khi thiết kế các mối hàn trong kết cấu kim loại ta có hai phương pháp xác định ứng suất cho phép:
Phương pháp thứ nhất: Ứng suất cho phép trong mối hàn lấy bằng trị số cho sẵn dựa theo độ bền tính toán của mối hàn.
Phương pháp thứ hai: Ứng suất cho phép của mối hàn xác định theo một tỷ lệ với ứng suất cho phép của kim loại cơ bản. Theo đó các liên kết hàn được chia làm 2 nhóm:
Nhóm thứ nhất: gồm các liên kết hàn thực hiện bằng các phương pháp hàn tự động và bán tự động dưới lớp thuốc hay trong mối trường khí bảo vệ cũng như hàn hồ quang tay bằng que hàn chất lượng cao.
Nhóm thứ hai: gồm các liên kết hàn hồ quang tay bằng que hàn chất lượng thường.
-Căn cứ vào liên kết thuộc nhóm nào trong kỹ thuật người ta quy định ứng suất cho phép của nó theo một tỉ lệ nhất định so với ứng suất cho phép của vật liệu cơ bản.
Ứng suất cho phép của liên kết hàn khi:
Nhóm liên kết Nhóm 1 Nhóm 2 2.3.1 Tính toán độ bền kéo, nén của mối hàn giáp mối
-Mối hàn giáp mối là loại mối hàn được ứng dụng rất nhiều trong các kết cấu hàn, do mối hàn có nhiều ưu điểm như: tốn ít kim loại cơ bản,ít ứng suất tập trung, công nghệ thực hiện dễ dàng hơn. Do mối hàn chịu kéo và chịu nén thì độ bền giống nhau nên ta chỉ cần tính toán,
kiểm tra điều kiện bền cho trường hợp chịu kéo là đủ, để kiểm tra điều kiện bền kéo ta xét mối ghép hàn giáp mối thẳng góc với phương lực và mối hàn giáp mối xiên góc với phương lực.
b. Mối hàn giáp mối thẳng góc với phương lực.
N N
B
Hình 2.1: Mối hàn giáp mối
-Ta có chiều rộng của tấm nối là chiều dài cần hàn, chiều dày của chi tiết hàn là S, lực kéo là N. Như vậy theo lý thuyết bền ta có : Để mối ghép hàn đảm bảo độ bền thì biểu thức sau phải được thoả mãn:
(2.1) trong đó:
Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng Trang 39
KẾT CẤU HÀN
là ứng suất lớn nhất sinh ra khi kết cấu chịu lực tác dụng, N là lực tác dụng,
Fh là diện tích mặt cắt của mối hàn, và được xác định như sau : - Như vậy ta có :
- Từ công thức trên ta suy ra các bài toán cơ bản sau :
- Bài toán 1 : Kiểm tra điều kiện bền kéo theo cường độ, ta dùng công thức (2.2). - Bài toán 2 : Xác định tải trọng, lúc này ta dùng công thức sau.
- Bài toán 3 :Tính toán các kích thước mối hàn theo B SkN
Và:
Khi kéo: Fmax = [σ’]k .L.h Khi nén: Fmax = [σ’]n .L.h
Khi uốn: M = [σ’]n .W Trong đó:
+L – là chiều dài tính toán của mối hàn.
+Lấy bằng chiều dài của liên kết hàn khi phần đầu và cuối mối hàn được điền đầy hoàn toàn. +L = b – 2.δ (b là chiều dài liên kết hàn) khi bỏ qua phần đầu và cuối của mối hàn.
+h – là chiều dày tính toán.
+h = δ nếu mối hàn ngấu hoàn toàn
+h = δ1 ( δ1 là độ ngấu của mối hàn ) nếu mối hàn không ngấu hoàn toàn
+W – là Mômen chống uốn của tiết diện ngang. b. Mối hàn giáp mối xiên góc với phương lực.
KẾT CẤU HÀN
Hình 2.2 Mối hàn giáp mối xiên góc với phương lực
-Trong trường hợp nếu kích thước của kết cấu không thay đổi, nhưng muốn tăng khả năng chịu tải trọng của kết cấu thì chúng ta thiết kế các mối hàn xiên như hình vẽ sau với:
N: là lực tác dụng B: là chiều rộng tấm nối
α: là góc vát nghiêng của các chi tiết hàn
- Như vậy điều kiện bền của mối hàn lúc này sẽ là:
== =
=>=
-Mà α là góc luôn nhỏ hơn 900 nên ứng suất tác dụng lúc này bị giảm xuống, do vậy mà điều kiện bền tăng lên.
2.3.2 Tính toán độ bền kéo, nén của mối hàn góc a. Mối hàn góc đối xứng ngang
= 2. . ≤ [ ]
Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng Trang 41
Trong đó:
N là lực tác dụng
h là chiều cao của mối hàn L là chiều dài đường hàn
Do chiều cao mối hàn h=k.cos450=0,7k, mà k=S (trong trường hợp các tấm có bề dày
không bằng nhau thì k được chọn theo tấm có bề dày nhỏ hơn)
→ = 1,4. . ≤ [ ]
b. Mối hàn góc đối xứng dọc
= ℎ. ≤ [ ]
Trong đó: L là chiều dài đường hàn
h chiều cao mối hàn
Trong trường hợp mối hàn không đối xứng thì điều kiện bền được xác định theo công thức:
= .( + ) ≤ [ ]
2.4 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN UỐN CỦA MỐI HÀN.
2.4.1 Mối hàn giáp mối chịu uốn.
Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng Trang 42
KẾT CẤU HÀN
- Điều kiện bền được xác định như sau:
- Trong đó:
- Biểu thức tính độ bền:
2.4.2 Mối hàn góc chịu uốn.
- Điều kiện bền của mối hàn góc chịu uốn như sau:
=
. .
trong đó:
M là moment uốn; h là chiều cao mối hàn;
L là chiều dài mối hàn cả hai phía; B là chiều cao của tấm hàn
KẾT CẤU HÀN * Mối hàn chịu lực tổng hợp:
- Khi mối hàn chịu uốn và kéo (hoặc nén) thì điều kiện bền được xác định như sau:
= ±ℎ. ≤ [ ]
- Trong đó:
M là moment uốn N là lực kéo
W là moment chống uốn h là chiều cao mối hàn
L là tổng chiều dài đường hàn
+ Điều kiện bền mối hàn hình bên:
= . . ± . ≤[ ]
=
2 . . + 6.ℎ
=
2.4.3 Mối hàn góc chịu xoắn.
Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng Trang 44
- Đối với mối hàn chịu xoắn thì điều kiện bền sẽ là:
= ≤ [ ]
- Trong đó: Mx là moment xoắn
Wx là moment chống xoắn
Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng Trang 45
KẾT CẤU HÀN