Bài giảng Kết cấu thép 1 Phạm Xuân Tùng

bài giảng Kết cấu thépbài giảng kết cấu thépslide bài giảng kết cấu thépbài giảng kết cấu thép 2bài giảng kết cấu thép gỗbài giảng kết cấu thép 1giáo trình kết cấu thép 1 phạm văn hộibài tập kết cấu thép 1 đại học xây dựngbài tập kết cấu thép 1bài tập kết cấu thép 1 có lời giải

BỘ MÔN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

GIẢNG VIÊN: PHẠM XUÂN TÙNG

BÀI GIẢNG HỌC PHẦN KẾT CẤU THÉP 1

 Khả năng chịu lực lớn, độ tin cậy cao Do thép có cường độ

lớn, cấu trúc thuần nhất, dẻo và đàn hồi

 Trọng lượng nhẹ Là kết cấu nhẹ nhất trong số các kết cấu

chịu lực: bê tông cốt thép, gạch đá, gỗ.

 Tính công nghiệp hóa cao Sản xuất hàng loạt trong các nhà

máy luyện kim.

 Tính cơ động trong vận chuyển, lắp ráp Do trọng lượng nhẹ,

độ cứng lớn nên việc vận chuyển và lắp ráp kết cấu thép dễ

dàng và nhanh chóng Kết cấu thép dễ sửa chữa, thay thế,

tháo dỡ, di chuyển.

 Tính kín Kết cấu thép có tính kín, không thấm nước, không

thấm khí thích hợp cho các công trình bể chứa chất lỏng,

 Khuyết điểm:

 Bị ăn mòn Thép bị gỉ trong môi trường không khí

ẩm, nhất là trong môi trường xâm thực Nên cần bảo

vệ chống ăn mòn bằng các lớp bảo vệ: sơn thông

thường, sơn tĩnh điện, mạ kẽm, mạ nhôm, mạ crôm.

 Chịu lửa kém Thép không cháy nhưng ở nhiệt độ

thép chuyển sang dẻo, mất khả năng chịu lực Nên đối

với những công trình nguy hiểm về phòng cháy thép

phải được bọc bằng lớp chịu lửa (bê tông, tấm gốm,

YÊU CẦU ĐỐI VỚI KẾT CẤU THÉP

 Yêu cầu về sử dụng:

 Thão mãn các yêu cầu về chịu lực đề ra do điều kiện

sử dụng: kết cấu phải an toàn: đủ độ bền, độ cứng, đủ

sức chịu mọi tải trọng sử dụng.

 Đảm bảo độ bền lâu thích đáng của công trình: kết

cấu phải được cấu tạo sao cho tiện bảo dưỡng, tiện

kiểm tra và sơn bảo vệ.

 Đẹp cũng là 1 yêu cầu sử dụng, đặc biệt quang trọng

đối với nhà công cộng.

 Yêu cầu về kinh tế:

 Tiết kiệm vật liệu Thép cần được sử dụng hợp lý,

đúng chỗ Thay thế thép bằng vật liệu khác khi có thể

Chọn giải pháp kết cấu hợp lý, dùng thép cường độ

cao, phương pháp tính thích hợp, phù hợp với việc

chế tạo công xưởng.

 Lắp ráp nhanh Kêt cấu thép được chế tạo tại nhà

máy, sau đó vận chuyển đến nơi lắp dựng bằng cách

chia thành từng đơn vị vận chuyển hay để nguyên cả

kết cấu Tại công trường, kết cấu có thể được khuếch

đại và lắp ráp nhanh chóng với những thiết bị có sẵn,

liên kết khi lắp dựng phải dễ dàng, thuận tiện.

CHƯƠNG 2:

VẬT LIỆU VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA

KẾT CẤU THÉP

THÉP XÂY DỰNG

 Theo thành phần hóa học của thép:

 Thép cacbon: hàm lượng cacbon dưới 1.7%, không có

các thành phần kim loại khác Tùy theo hàm lượng

cacbon chia ra: thép cacbon cao, thép cacbon vừa, thép

cacbon thấp Thép xây dựng là loại thép cacbon thấp

với hàm lượng cacbon dưới 0.22%.

 Thép hợp kim: thành phần có thêm các kim loại khác

như crôm (Cr), kền (Ni), mangan (Mn),… nhằm nâng

cao chất lượng thép như tăng độ bên, tăng tính chống gỉ

Thép dùng trong xây dựng là thép hợp kim thấp có tỉ lệ

tổng các nguyên tố phụ thêm dưới 2.5%.

 Theo phương pháp luyện thép

 Luyện bằng lò quay: là 1 cái bầu, quay xung quanh

1 trục nằm ngang Không khí được thổi vào để khử

các hợp chất của gang Phương pháp này có năng

suất cao, nhưng chất lượng thép không tốt vì nitơ

trong không khí làm thép dòn,và không thể khử

hết phôtpho là thành phần có hại Phương pháp

luyện lò quay tiên tiến thổi oxy và trộn thêm bột

vôi để khử phôtpho Thép sản xuất bằng phương

pháp này có chất lượng tương đương thép lò bằng

nhưng rẻ hơn vì năng suất cao.

 Luyện bằng lò bằng: năng suất thấp, giá thành cao

Các hợp chất trong gang đều được khử hết, cấu

trúc thuần nhất nên chất lượng tốt Thành phần

thép có thể điều chỉnh trong quá trình luyện.

 Thép sôi: thép khi nguội bốc ra nhiều bọt khí tạo

thành những chỗ không đồng nhất trong cấu trúc

của thép nên thép chất lượng không tốt, dễ bị phá

hoại dòn, dễ bị lão hóa.

 Thép tĩnh (thép lặng): không có hơi bốc ra do oxy

bị khử hết nên thép đồng nhất, chịu lực động tốt,

khó bị phá hoại giòn Dùng làm những công trình

quan trọng hoặc chịu tải trọng động.

 Thép nửa tĩnh (nửa lặng): là trung gian giữa thép

tĩnh và thép sôi, trong đó oxy không được khử

hoàn toàn.

Cấu trúc và thành phần hóa học của thép

 Màng peclit: là hỗn hợp xememtit và ferit Màng

peclit càng dày thì thép càng cứng và kém dẻo.

 Thành phần hóa học của thép: ngoài 2 thành phần

chính là sắt và cacbon còn có các thành phần phụ

 Mangan (Mn): tăng cường độ và độ dai của thép,

làm giảm ảnh hưởng có hại của lưu huỳnh Nếu

lượng Mn lớn quá 1.5% thép trở nên giòn.

 Silic (Si): là chất khử oxy Làm tăng cường độ của

thép nhưng làm giảm tính chống gỉ, tính dễ hàn

Không cho quá 0.3% đối với thép cacbon thấp.

 Phôtpho (P): làm giảm tính dẻo và độ dai va chạm

của thép Đồng thời làm thép trở nên giòn nguội.

 Lưu huỳnh (S): làm thép dòn nóng nên dễ bị nứt

khi hàn và rèn.

 Khí nitơ (N), oxy (O2): làm thép bị giòn, giảm

cường độ thép.

 Ngoài ra còn có đồng (Cu), kền (Ni), crôm (Cr), titan

(Ti), vanađi (V), molipden (Mo)… làm tăng tính năng

cơ học, tăng độ bền chống gỉ của thép.

Số hiệu thép xây dựng

 Thép cacbon cường độ thấp

 Gồm 2 loại chính: thép cacbon thông thường với hàm

lượng cacbon từ 0.14%0.22%, là loại thép sôi hoặc

nửa tĩnh và thép cacbon thông thường có thêm hàm

lượng mangan 0.8%1.1% Các thép này được chia

 Là thepscacbon thấp mang nhiệt luyện hoặc thép hợp

kim thấp Giới hạn chảy 3100 – 4000 daN/cm2, giới

hạn bền 4500 – 5400 daN/cm2 Các loại thép hợp kim

thấp thông dụng cho kết cấu xây dựng lấy theo TCVN

3104: 1979: 09Mn2, 14Mn2, 16Mn2Si, 09Mn2Si,

10Mn2Si1, 10CrSiNiCu.

 Thép cường độ cao

 Gồm các loại thép hợp kim có nhiệt luyện, giới hạn

chảy cao trên 4400 daN/cm2 và giới hạn bền trên 5900

daN/cm2 như 16Mn2NV, 12Mn2SiMoV…

SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP CHỊU

TẢI TRỌNG

 Sự làm việc chịu kéo của thép

 Biểu đồ ứng suất - biến dạng khi kéo

 Kép 1 mẩu thép mác CCT38 Đồ thị quan hệ

giữ ứng suất và biến dạng tỉ đối thể hiện qua

biểu đồ sau

 Trục tung biểu thị ứng suất kN/cm2, trục

hoành biểu thị biến dạng tỉ đối %, là độ dãn

dài ứng với từng cấp tải trọng

Đường công biểu đồ gồm các đoạn sau

 Đoạn OA, tương ứng với ứng suất từ 0 đến khoảng

2000 daN/cm2, là 1 đoạn thẳng Giai đoạn này, ứng

suất và biến dạng có quan hệ tuyến tính , trong đó

môđun đàn hồi E là hệ số góc của đường thằng OA E

= 2.06x106 daN/cm2 Giai đoạn này gọi là giai đoạn tỉ

lệ, ứng suất tại A gọi là giới hạn tỉ lệ

 Bên trên điểm A một chút là điểm A’, đường thẳng

hơi cong đi, không còn giai đoạn tỉ lệ nữa, nhưng thép

vẫn làm việc đàn hồi Ứng suất tương ứng với điểm A’

gọi là giới hạn đàn hồi đh Thực tế đh khác rất ít với ,

nên nhiều khi người ta đồng nhất 2 giai đoạn làm việc

này.

 Đoạn A’B, là 1 đường cong, thép không còn làm việc

đàn hồi, môđun đàn hồi E giảm xuống bằng 0 ở điểm

B, ứng với ứng suất chừng 2400 daN/cm2 Giai đoạn

này gọi là giai đoạn đàn hồi dẻo.

 Đoạn BC, hầu như là 1 đường nằm ngang, gọi là giai

đoạn chảy dẻo Biến dạng vẫn tăng trong khi ứng suất

2.5% được gọi là thềm chảy.Ứng suất ứng với giai

đoạn chảy dẻo gọi là giới hạn chảy Nếu tại điểm C

mà ta bỏ tải trọng, biểu đồ giảm tải sẽ đi theo đường

CO’ song song với đường gia tải đàn hồi, thép có biến

dạng dư OO’.

 Đoạn CD, quá giai đoạn chảy, thép không chảy nữa

và lại có thể chịu được lực Thép được như gia cường,

nên giai đoạn này gọi là giai đoạn củng cố Quan hệ

ứng suất - biến dạng là một đường cong thoải Biến

dạng tăng nhanh, tiết diện thu nhỏ và bị kéo đứt ứng

với ứng suất tại điểm D, ứng suất này gọi là giới hạn

bền Biến dạng lúc kéo đứt rất lớn = 20% 25%

Các đặc trưng cơ học chủ yếu của thép

 Giới hạn chảy, là ứng suất lớn nhất có thể có trong

vật liệu, không được phép vượt qua Với ứng suất làm

việc ở giai đoạn củng cố, kết cấu vẫn chưa bị phá hoại

nhưng biến dạng quá mức, không thể sử dụng được

nữa.

 Giới hạn bền , là cường độ tức thời của thép, xác định

1 vùng an toàn dự trữ giữa trạng thái làm việc và

trạng thái phá hoại Đối với thép không có thềm chảy

giới hạn chảy thì là giá trị giới hạn cho ứng suất làm

việc kể thêm hệ số an toàn Với thép có thềm chảy, khi

thép có biến dạng lớn, người ta có thể lấy ứng suất

làm việc vượt qua và bằng giới hạn bền chia cho hệ

số an toàn.

 Biến dạng khi đứt , đặc trưng cho độ dẻo và độ dai

của thép Đối với thps cacbon thấy rất lớn, tới 200 lần

biến dạng khi làm việc đàn hồi Kết cấu thép có 1

lượng dự trữ an toàn lớn nên có thể nói kết cấu thép

không bao giờ bị phá hoại ở trạng thái dẻo Chỉ có thể

có phá hoại kết cấu khi thép đã chuyển thành giòn.

Sự phá hoại dòn của thép

Hiện tượng cứng nguội

 Là hiện tượng tăng tính giòn của thép sau khi bị biến

dạng dẻo ở nhiệt độ thường.

Thép chịu trạng thái ứng suất phức tạp – tập trung ứng

suất

 Trường hợp hay gặp nhất của trạng thái ứng suất

phức tạp là trường hợp ứng suất cục bộ, gây nên bởi

các biến đổi đột ngột của hình dạng cấu kiện (khóet

lỗ, rãnh cắt), đường lực sẽ không còn song song đều

đặn, mà uốn cong xung quanh chỗ cắt Đường lực tập

trung chứng tỏ ứng suất chỗ đó tăng cao, còn đường

lực uốn cong chứng tỏ có ứng suất 2 phương.

Thép chịu tải trọng lặp

 Khi thép chịu tải trọng lặp đi lặp lại nhiều lần nó có

thể bị phá hoại ở ứng suất nhỏ hơn giới hạn bền

Người ta gọi đó là sự mỏi của thép Sự phá hoại về

mỏi mang tính chất phá hoại giòn, thường xảy ra đột

ngột và kèm theo vết nứt.

Sự hóa già của thép

 Theo thời gian, tính chất của thép thay đổi dần, giới

hạn chảy và giới hạn bền tăng lên, độ giãn và độ dai

va đập giảm đi, thép trở nên giòn hơn Hiện tượng

này gọi là sự hóa già của thép.

Ảnh hưởng của nhiệt độ

 Nhiệt độ dương: khi t =300-3300C: cấu trúc thép bắt

đầu thay đổi, thép trở nên giòn hơn, trên các mặt đứt

gẫy có nhiều hạt to và trở nên dòn.

 Nhiệt độ âm: khi t < 0 thép giòn hơn

Độ dai va đập

 Dùng 1 mẫu có cắt khấc, đặt dưới búa đập dạng con

lắc, nâng con lắc lên để rơi tự do đập gãy mẫu, hiệu số

thế năng trước sau khi đập gãy mẫu chính bằng công

 Gồm 23 loại tiết diện, chiều cao 100 - 600 mm Chiều

dài từ 4 đến 13m Thép chữ I được dùng chủ yếu chịu

uốn, độ cứng theo trục x rất lớn so với phương trục y

Thép chữ [

 Gồm có 22 loại tiết diện Thép chữ [ có một mặt bụng

phẳng và các cánh vươn rộng nên tiện liên kết với các

cấu kiện khác Thép chữ [ được dùng làm dầm chịu uốn,

đặc biệt hay dùng làm xà gồ mái, chịu uốn xiên

Các loại thép hình khác

 Ngoài 3 loại chính vừa nêu, trên thực tế xây dựng, còn

dùng nhiều loại tiết diện khác, thích hợp cho từng công

 Đây là loại thép hình mới so với thép cán Từ các thép

tấm mỏng, thép giải, dày 2 – 16 mm, mang dập, cán

nguội mà thành.

 Có các loại tiết diện: thép góc đều cạnh, thép góc không

đều cạnh, thép chữ [, thép tiết diện hộp v.v… ngoài ra, có

thể có những tiết diện rất đa dạng theo yêu cấu riêng

CHƯƠNG 3: LIÊN KẾT

A LIÊN KẾT HÀN

2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN TRONG

KẾT CẤU THÉP

1 Hàn hồ quang điện bằng tay

Hình 3.1 Hàn hồ quang điện bằng tay

a) Nguyên lý

Dưới tác dụng của dòng điện, xuất hiện hồ quang

điện (lên tới 20000C) giữa 2 cực là kim loại cần

hàn (thép cơ bản) và que hàn làm nóng chảy mép

của thép cơ bản và que hàn

Kim loại que hàn chảy thành từng giọt rơi xuống

rãnh hàn do lực hút điện trường

Hai kim loại lỏng hòa trộn lẫn vào nhau, nguội lại

tạo thành đường hàn

b) Que hàn:

Que hàn lõi kim loại có thuốc bọc

 Tạo lớp xỉ cách ly không khí xung quanh với

kim loại lỏng

 Tăng cường ion hóa không khí giúp hồ quang

điện được ổn định

 Tăng độ bền đường hàn

2 Hàn hồ quang điện tự động và nửa tự động

dưới lớp thuốc hàn

Hình 3.2 Sơ đồ hàn hồ quang điện tự động

a) Nguyên lý:

Giống hàn tay, chỉ khác là que hàn bọc thuốc

thay bằng cuộn dây hàn trần và quá trình hàn

thực hiện bằng máy tự động

Thuốc hàn được rải trước thành lớp trên rãnh

hàn

Dây hàn được nhả dần từ bó theo tốc độ di

chuyển đều của máy hàn

b) Ưu điểm

 Tốc độ hàn nhanh (gấp 5-10 lần hàn tay)

 Chất lượng đường hàn tốt, đường hàn đặc hơn

 Không hại sức khỏe thợ hàn

c) Khuyết điểm

 Chỉ hàn được đường hàn nằm thẳng hoặc tròn

Không dùng được cho các đường hàn đứng,

ngược, hàn ở vị trí trật hẹp, trên cao

3 Hàn hồ quang điện tự động trong lớp khí bảo

vệ

Cuộn dây hàn được nhả tự động qua thiết bị hàn

dạng khẩu súng

Khí được phun ra đồng thời khi hàn

Phương pháp này cho hồ quang ổn định, vùng

chảy sâu rộng, tốc độ hàn nhanh

4 Hàn hơi

Dùng nhiệt độ cháy của hỗn hợp khí oxy và

axetylen (lên tới 32000C) làm nóng chảy kim loại

cần hàn và thanh kim loại phụ (thay que hàn để

lấp đầy rãnh hàn)

5 Các yêu cầu chính khi hàn và phương pháp

kiểm tra chất lượng đường hàn

a) Các yêu cầu chính khi hàn

b) Các phương pháp kiểm tra chất lượng đường

hàn

 Kiểm tra bằng mắt những sai sót bên ngoài

như: đường hàn không đều, lồi lõm, nứt rạn

 Dùng các phương pháp vật lý để kiểm tra như:

điện từ Quang tuyến, sóng siêu âm Cho kết

quả chính xác dùng cho các loại công trình

đặc biệt

2.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG

ĐỘ TÍNH TOÁN

1 Các loại đường hàn

a) Đường hàn đối đầu

Hình 3.3 Đường hàn đối đầu

Cấu tạo

 Liên kết trục tiếp 2 cấu kiện cùng nằm trên 1

đường thẳng

 Đường hàn nằm ở khe hở nhỏ giữa 2 cấu kiện

cần đặt đối đầu nhau

 Khe hở này có tác dụng để các chi tiết hàn

 Đường hàn được coi như phần kéo dài của

thanh cơ bản nên làm việc giống như thanh cơ

bản

Cường độ tính toán của đường hàn đối đầu

 Khi chịu nén fwc= f

 Khi chịu kéo, dùng các phương pháp vật lý

kiểm tra fwc= f, dùng các phương pháp thông

thường fwc= 0.85f

 Khi chịu cắt fwv = fv

a) Đường hàn góc

Nằm ở góc vuông tạo bởi 2 cấu kiện

Đường hàn nằm ở khe hở nhỏ giữa 2 cấu kiện

cần đặt đối đầu nhau Khe hở này có tác dụng

để các chi tiết hàn biến dạng tự do

Hình 3.4 Đường hàn góc

 Đường hàn góc cạnh là đường hàn góc song

song với phương của lực tác dụng

 Đường hàn góc đầu là đường hàn góc vuông

góc với phương của lực tác dụng

min 1.2 min

Chiều cao đường hàn góc phải thõa mãn

Trong đó: tmin là chiều dày nhỏ nhất của các bản thép

hf minlà chiều cao tối thiểu của đường hàn góc tra bảng 2.3/58

Sự làm việc của đường hàn góc cạnh

 Đường lực trong liên kết thay đổi phức tạp

 Ứng suất phân bố không đều

 Chịu đồng thời ứng suất cắt và uốn

 Trong tính toán chỉ coi như chịu cắt và phá

hoại theo 1 trong 2 tiết diện sau:

Hình 3.5 Các tiết diện làm việc

Sự làm việc của đường hàn góc đầu

 Truyền lực đều

 Lực bị uốn cong và dồn ép ở chân đường hàn

 Chịu đồng thời cắt, kéo, uốn

 Trong tính toán chỉ coi như chịu cắt và phá

hoại theo1 trong 2 tiết diện như đường hàn

góc

Cường độ tính toán đường hàn góc

 Ứng với tiết diện 1 cường độ tính toán của

đường hàn fwfphụ thuộc vào vật liệu que hàn

tra bảng 2.4/60

 Ứng với tiết diện 2 cường độ tính toán của

đường hàn fws= 0.45fu (fulà cường độ tức thời

tiêu chuẩn của thép cơ bản tra phụ lục I bảng

I.1/285)

2 Các cách phân loại đường hàn khác

 Công dụng: chịu lực và không chịu lực

 Vị trí không gian: đường hàn nằm, đứng, ngang

và ngược

 Địa điểm chế tạo: tại nhà máy và công trường

 Tính liên lục: liên tục và không liên tục

 Khoảng cách lớn nhất amax giữa 2 đường hàn

 amax ≤ 15tmin đối với cấu kiện chịu nén

 amax ≤ 30tmin đối với cấu kiện chịu kéo

hoặc các bộ phận cấu tạo

2.3 CÁC LOẠI LIÊN KÉT HÀN VÀ

PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

1 Liên kết đối đầu

 Liên kết trực tiếp 2 cấu kiện cùng nằm trong một

mặt phẳng

 Dùng để nối các thép bản, ít dùng để liên kết

thép hình vì khó gia công mép

Ưu điểm

 Truyền lực tốt

 Cấu tạo đơn giản

 Không tốn thép để làm các chi tiết nối phụ

Khuyết điểm

 Phải gia công mép các bản thép

Tính toán liên kết hàn đối đầu

 Khi chịu lực dọc trục, đường hàn đối đầu được

coi như phần kéo dài của thép cơ bản

 Dưới tác dụng của lực dọc trục, ứng suất sẽ phân

bố đều trên tiết diện của đường hàn

Hình 3.6 Liên kết hàn đối đầu chịu lực dọc trục

Công thức kiểm tra bền đường hàn đối đầu

Nc

f tl

 Aw = tlwdiện tích tính toán của đường hàn đối đầu

 t là bề dày nhỏ nhất của thép cơ bản

 lwchiều dài tính toán của đường hàn, lw= b-2t đối với

đường hàn thẳng góc, lw= b/sinα-2t nếu đường hàn xiên

 α góc xiên của đường hàn so với phương lực dọc N

 b chiều dài thực tế của đường hàn bằng bề rộng thép cơ

bản

 2t phần đầu và phần cuối của đường hàn mỗi đầu 1 đoạn

t kể đến chất lượng đường hàn không tốt

 γchệ số điều kiện làm việc

 fwtvà fwc cường độ tính toán của đường hàn đối đầu khi

chịu kéo và nén

Trong đó: Wwmômen kháng uốn của tiết diện đường hàn

2 w w

Kiểm tra bền của liên kết hàn đối đầu chịu

đồng thời mômen uốn M và lực cắt V

2 Liên kết ghép chồng dùng đường hàn góc

 Liên kết trực tiếp 2 cấu kiện đặt chồng lên nhau

 Đoạn nối chồng a ≥ 5tmin

 Có ứng suất hàn và tập trung ứng suất lớn

 Không dùng khi chịu lức lớn hay tải trọng động

 Thường dùng để nối các thép bản có chiều dày

nhỏ (2-5mm), liên kết thép hình và thép bản

Tính toán liên kết ghép chồng chịu lực dọc trục

Tiết diện 1

w w

Trong đó

 hfchiều cao đường hàn góc

 ∑lwtổng chiều dài tính toán của các đường hàn,

lwlấy bằng chiều dài thực tế đường hàn trừ đi

10mm

 γc hệ số điều kiện làm việc của liên kết

 βf, βs các hệ số chiều sâu nóng chảy cuả đường

hàn ứng với các tiết diện 1 và 2 lấy theo bảng

2.6/67

 fwfvà fws cường độ tính toán của thép đường

hàn và thép cơ bản trên biên nóng chảy

Tính toán tổng chiều dài cần thiết của các

h f 





Trong đó: hflà chiều cao đường hàn chọn trước

(βfw)mingiá trị nhỏ hơn trong 2 giá trị βffwfvà βsfws

Chiều dài tính toán của đường hàn phải thõa

mãn các yêu cầu sau

 Chiều dài tối thiểu lw≥ 4hfvà lw≥ 40 mm

 Riêng đối với đường hàn góc cạnh lw≤ 85 βfhf

Phân phối nội lực N khi liên kết các thép góc

với thép bản

 N1 = kN đối với đường hàn sống

 N2 = (1-k)N đối với đường hàn mép

K phụ thuộc vào loại thép góc và cách bố trí, tra

Hình 3.9 Liên kết có bản ghép đối với thép hình

Tính toán liên kết hàn có bản ghép chịu lực trục

 Kiểm tra độ bền của các bản ghép:

 Kiểm tra độ bền các đường hàn góc

bg

A  A



Trong đó: Abg tổng diện tích tiết diện các bản thép

A diện tích tiết diện cấu kiện cơ bản

4 Liên kết hỗ hợp

Là liên kết đối đầu có thêm các bản ghép với các

đường hàn góc

Hình 3.10 Liên kết hỗn hợp

Tính toán liên kết hỗn hợp chịu lực trục

 Kiểm tra độ bền của liên kết:

Trong đó: fwt(c) cường độ tính toán của đường hàn đối

đầu khi chịu kéo (nén)

Tổng chiều dài cần thiết của đường hàn góc

để liên kết 1 bản ghép ở một phía của liên kết





Trong đó: Nbg= σwAbg là nội lực truyền qua bản ghép

4 Tính toán liên kết hàn với đường hàn góc chịu

   

Trong đó:

2 w w

W

6

l h



2 w ws

W

6

s f

l h



2.3 ỨNG SUẤT HÀN VÀ BIẾN HÌNH HÀN

1 Sự phát sinh ứng suất hàn và biến hình hàn

 Hiện tượng các cấu kiện bị cong vênh, co ngót

sau khi hàn xong gọi là biến hình hàn

 Sự cong vênh, co ngót phát sinh ra nội ứng suất

gọi là ứng suất hàn

Kim loại bị dãn nở dưới tác dụng của nhiệt

độ hàn theo quy luật sau

L  L t

Trong đó: α hệ số dãn nở nhiệt của thép

L chiều dài ban đầu của thanh

Δt = t2 – t1 độ biến thiên nhiệt độ

Hình 3.11 Ứng suất hàn và biến hình hàn

2 Các biện pháp làm giảm ứng 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

Biện pháp thi công

 Chọn đường hàn thích hợp

 Tạo biến dạng ngược trước khi hàn

 Dùng khuôn cố định không cho kết cấu biến

dạng khi hàn

Hình 3.11 Ứng suất hàn và biến hình hàn

A LIÊN KẾT BULÔNG

2.4 CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG

KẾT CẤU THÉP

1 Cấu tạo chung của bulông

Hình 3.12 Cấu tạo của bulông

 Thân bulông là đoạn thép tròn d = 12 – 48 mm

 Chiều dài phần ren l0 = 2.5d

 Chiều dài bulông l = 35 – 300 mm

 Mũ, êcu (đai ốc) thường có dạng lục giác

 Long đen (đệm) hình tròn để phân phối áp lực

của êcu lên mặt thép cơ bản

2 Bulông thô và bulông thường

 Được sản xuất bằng thép cacbon bằng cách rèn,

 Đường kính lỗ khoan không lớn hơn đường kính

thân bulông quá 0.3 mm

 Bulông có độ chính xác cao dùng làm liên kết

chịu lực

4 Bulông cường độ cao

 Được làm từ thép hợp kim (40Cr,38CrSi,

40CrVA, 30Cr 3MoV), sau đó gia công nhiệt

 Đường kính lỗ khoan không lớn hơn đường kính

thân bulông quá 0.3 mm

 Bulông có độ chính xác thấp nhưng có cường độ

cao, lực xiết lớn nên được dùng trong liên kết

truyền bằng lực ma sát

BULÔNG VÀ KHẢ NĂNG CHỊU

LỰC CỦA BULÔNG

1 Sự làm việc chịu trượt của liên kết bulông

thô, bulông thường và bulông tinh