- Thép họ mactenxit: loại hợp kim trung bình ( >46 )% và cao
1. Tính tốn mối hàn giáp mố
Đánh giá độ bền của kết cấu của một kết cấu nói chung thường dựa vào việc tính tốn và so sánh các giá trịứng suất:
- Một bên là ứng suất xuất hiện trong các phần tử tại một phần nào đó của kết cấu dưới tác dụng của hệ tải trọng.
- Một bên là giá trị giới hạn hay ứng suất cho phép đảm bảo cho kết cấu sử dụng được an toàn.
Thực hiện sự so sánh các giá trị ứng suất nói trên chính là kiểm tra điều kiện bền. Việc tính tốn liên kết hàn là các phương pháp gần đúng để đánh giá độ bền của kết cấu một cách chính xác hơn địi hỏi phải có điều kiện kỹ thuật hiện đại với trình độ, phương tiện thí nghiệm và tính tốn đủ mạnh. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp điều đó rất phức tạp và có khi khơng thể thực hiện được.
Trong thực tế nhất là những kết cấu được thiết kế lần đầu, những kết cấu quan trọng người ta phải tiến hành xác định khả năng làm việc của chúng trên kết cấu thực, tức là chế tạo ra những kết cấu như nhiệm vụđặt ra rồi tiến hành cấp tải như thực, đo đạc, thu thập kết quả, kiểm tra, đánh giá và chế tạo theo nguyên mẫu.
Về cơ bản từ trước đến nay trong tính tốn kết cấu hàn chung ta vẫn sử dụng hai phương pháp sau:
+ Phương pháp tính tốn theo ứng suất cho phép. + Phương pháp tính tốn theo trạng thái tới hạn.
1.1. Phương pháp tính tốn kết cấu hàn
1.1.1. Tính tốn kết cấu theo ứng suất cho phép:
Khi tính tốn theo ứng suất cho phép, điều kiện bền được biểu diễn như sau: σ < [σ]
Trong đó:σ - Ứng suất tại tiết diện nguy hiểm nhất của phần tử kết cấu [σ] - Ứng suất cho phép của vật liệu.
Đối với các vật liệu thường dung (vật liệu có tính dẻo thoả mãn) [σ] được xác định theo giới hạn chảy σch và hệ sốan toàn (n0).
[σ] = σch/n0
Giá trị này tương ứng với ứng suất cho phép khi kéo [σ]k = [σ] và được gọi là ứng suất cho phép cơ sở tức là dùng nó làm cơ sởđể xác định các loại ứng suất cho phép khác, cụ thểlà:
Đối với các phần tử chịu nén:
- Khơng có hiện tượng uốn dọc: [σ]n = [σ] - Khi có hiện tượng uốn dọc: [σ]n = φ.[σ]
Trong đó φ - hệ số uốn dọc (φ ≤ 1) Đối với các phần tử chịu uốn: [σ]u = [σ]
Đối với các phần tử chịu cắt: [τ] = (0,5 – 0,6) [σ] Hệ số an tồn n0 là thơng số kinh tế, kỹ thuật quan trọng vì:
Nếu n0 càng cao thì mức độ an tồn càng lớn nhưng [σ] sẽ càng bé, kích thước kết cấu tăng và do vậy giá thành vật liệu, công chế tạo và giá thành chung của sản phẩm tăng. Ngược lại nếu n0 càng bé thì mức độ an toàn càng giảm và giá thành sản phẩm càng thấp chính vì vậy giá trị của [σ] khơng thuần tuý chỉ là một chỉ số bền của vật liệu trong những trường hợp khác nhau nó cịn phản ánh chất lượng của q trình tính tốn cơng nghệ chế tạo ra nó.
1.1.2. Tính tốn kết cấu theo phương pháp trạng thái tới hạn: a. Khái niệm về trạng thái tới hạn:
Trạng thái tới hạn của kết cấu được hiểu là trạng thái khi mà kết cấu bắt đầu không đáp ứng được yêu cầu sử dụng nữa, tức là khơng cịn khả năng chống lại tác dụng của tải trọng hoặc đã xuất hiện những hỏng hóc cục bộ hoặc đã có những biến dạng vượt quá mức cho phép.
Trạng thái tới hạn thứ nhất: Được xác định bằng khả năng chịu lực của phần
tử kết cấu: độ bền tĩnh, độ bền mỏi, độ ổn định....
Trạng thái tới hạn thứ hai: Được đặc trưng bằng sự phát triển các loại biến dạng lớn: độvõng cực đại của dầm khi uốn,...
Trạng thái tới hàn thứ ba: Được đặc trưng bằng những hỏng hóc cục bộ
khơng cho phép: độ mở hay kích thước các vết nứt,...
b. Điều kiện bền:
Khi tính tốn kết cấu theo trạng thái tới hạn điều kiện bền được biểu diễn như sau: R m F N .
Trong đó: N - tải trọng tính tốn (tải trọng N có trị số bằng tải trọng định mức nhân với hệ sốquá tải n : N = n.Nđ )
hệ sốquá tải n: Đối với từng loại tải trọng tác dụng lên kết cấu, người ta quy định một hệ sốquá tải tương ứng:
+ Tự trọng: - Nhà cơng nghiệp, bồn bình chứa khí: n = 1,1 - Cầu thép: n = 1,25 + Áp lực thuỷtĩnh: n = 1,1 + Tải trọng gió: n = 1,2
F - đặc trưng hình học của tiết diện ( diện tích,. Mơmem chống uốn,...) m - Hệ sốđiều kiện làm việc:
+ Đối với phần lớn kết cấu: m = 1 + Đối với kết cấu loại trụ cột: m = 0,9 + Đối với các loại bể chứa, bồn, bình: m = 0,8 R - độ bền tính tốn của vật liệu.
Bảng 29.2.1 - Ứng suất cho phép và độ bền tính tốn của một số loại vật liệu:
Trạng thái
chịu lực Ký hiệu Mác vật liệu ( MPA
) CT38 15CrSiNi AlMn6 Kéo , nén, uốn [σ] 160 225 140 Cắt [τ] 96 135 84 Trạng thái
chịu lực Ký hiệu C3823 C44/29 Mác vật liệu ( MPA )C46/33 C52/40 C60/45 Kéo , nén,
Cắt Rc 130 150 170 200 230
1.1.3. Mối hàn và tính tốn độ bền của chúng:
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 tốn 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.
Nhóm liên kết Kéo Ứng suất cho phép của liên kết hàn khi:Nén Cắt
Nhóm 1 [σ’] = [σ] [σ] 0,65.[σ]
Nhóm 2 0,9.[σ] [σ] 0,60.[σ]
1.1.4. Mối hàn giáp mối:
1.1.4.1. Mối hàn giáp mối thẳng góc với phương lực
Tính tốn đảm bảo độ bền đều giữa mối hàn và chi tiết ghép, xem mối hàn là một phần chi tiết ghép ( khơng tính đến độ dầy tăng lên của mối hàn). Hỏng hóc xẩy ra trên vùng gần bể hàn.
* Chịu tác dụng lực kéo (nén)
- Tính theo ứng suất kéo
'' ' k k l F - Tính theo ứng suất nén: ' ' n n l F
Trong đó: k' và '
n