4.1. TỔNG QUAN

Sự phát triển của kết cấu thép đòi hỏi yêu cầu cần có những loại liên kết phù hợp cho từng loại cấu kiện kết cấu, công trình. Trước tiên phải dùng liên kết để tạo các cấu kiện tổ hợp (dầm, cột, giàn...) từ thép hình, thép tấm riêng rẽ. Tiếp theo, những cấu kiện này lại được liên kết với nhau để tạo thành công trình.
Trong xây dựng kết cấu thép dùng hai phương pháp liên kết chính là liên kết hàn và liên kết bulông. Liên kết đinh tán (trước đây khá phổ biến) nay gần như không còn sử dụng nữa, thay bằng liên kết bulông cường độ cao trong các kết cấu chịu tải trọng nặng và tải trọng động.
Liên kết trong kết cấu thép thay đổi theo yêu cầu phát triển của xây dựng kết cấu thép (hình 4.1).

Phương pháp hàn điện đầu tiên gắn liền với phát minh về que hàn điện vào năm 1802 bởi giáo sư V.V. Petrov (Xanh Pê-téc-bua -Nga). Ông đã ứng dụng que hàn làm nóng chảy kim loại. Ý tưởng này đã được kỹ sư người Nga H.H. Bernados (1842-1905) áp dụng lần đầu vào hàn hồ quang điện, ông đưa ra phương pháp hàn và cắt kim loại bằng dòng điện bằng hồ quang điện, tạo từ điện cực than không nóng chảy vào năm 1882. Trên ý tưởng của H.H. Bernados, H.G. Xlaviahov (1854- 1897) đã hoàn thiện quy trình hàn, nhưng thay điện cực than không nóng chảy bằng kim loại nóng chảy (1889). Những đề xuất về phương pháp hàn của H.H. Bernados và H.G. Xlaviahov sử dụng điện cực than không nóng chảy hay điện cực hợp kim nóng chảy là cơ sở cho việc phương phàn hàn điện ngày nay [12].
Ứng dụng liên kết hàn làm cho việc chế tạo và lắp dựng kết cấu thép đơn giản hơn, giảm bớt vật liệu phụ thêm như trong liên kết bu lông. Liên kết hàn cho phép ứng dụng cơ khí hóa, tự động hóa trong quá trình chế tạo. Công lao động chế tạo giảm khoảng 20%, lượng thép sử dụng giảm 10..15% so với liên kết bu lông.

Ngày nay liên kết hàn được sử dụng chính trong kết cấu thép. Hơn 90% kết cấu thép sử dụng liên kết hàn trong việc chế tạo, trong dựng lắp thì mức độ sử dụng khoảng trên 60%.
Việc ứng dụng liên kết hàn với những ưu điểm nổi bật về công nghệ và một số những hạn chế mà cần phải tính toán khi thiết kế liên kết hàn. Cần quan tâm tới ứng suất tập trung, nguyên nhân dẫn tới mối hàn bị khuyết tật (undercut, mối hàn không thấu, bị rỗ, mối hàn bị xỉ); mối hàn không đồng nhất; ứng suất hàn có thể làm thay đổi hình dạng kết cấu, biến dạng hàn. Việc tính các yếu tố (đặc biệt là theo các tổ hợp nguy hiểm) có thể ảnh hưởng chủ yếu đến khả năng làm việc của kết cấu hàn trong điều kiện tải trọng động và có chu kỳ, là nguyên nhân gây phá hủy giòn và mỏi của kết cấu.