Nhà thép ti�n chế

4.2.5. Tính toán đư�ng hàn đối đầu

Dưới tác dụng của tải tr�ng tĩnh, sự tập trung ứng suất ban đầu trong hàn đối đầu không ảnh hưởng tới độ b�n của nó, do có sự phát triển của biến dạng dẻo dẫn

tới giãn ứng suất tại các điểm tập trung. Vì vậy tính toán liên kết hàn đối đầu thực hiện với giả thiết là sự phân bố ứng suất trong mặt cắt ngang là như nhau.
Cư�ng độ tính toán của đư�ng hàn đối đầu phụ thuộc vào vật liệu que hàn (hoặc dây hàn) và phương pháp kiểm tra chất lượng đư�ng hàn. Tùy theo cư�ng độ tức th�i tiêu chuẩn của thép cơ bản mà ch�n que hàn. Khi đó cư�ng độ tính toán của đư�ng hàn đối đầu được lấy như sau:
- Khi chịu nén, với phương pháp hàn tự động, nửa tự động hoặc hàn tay, không phụ thuộc vào phương pháp kiểm tra chất lượng đư�ng hàn

�ối với các mác thép khác cần kiểm tra cụ thể để xác định các cư�ng độ tính toán của đư�ng hàn.

a) Khi chịu lực kéo, nén d�c trục: đư�ng hàn đối đầu được coi như phần kéo dài của thép cơ bản vì vậy tính toán nó như thép cơ bản. Dưới tác dụng của lực d�c trục N (kéo hoặc nén đúng tâm) ứng suất sẽ phân bố đ�u trên tiết diện của đư�ng hàn.

Hình 4.19. Liên kết hàn đối đầu chịu lực trục: a- đư�ng hàn đối đầu thẳng; b-đư�ng hàn đối đầu xiên.

�ối với đư�ng hàn đối đầu thẳng góc (hình 4.19, a) công thức kiểm tra b�n có dạng:

Trong đó: Aw = t.lw - diện tích tính toán của đư�ng hàn đối đầu;
t - b� dày tính toán của đư�ng hàn, bằng b� dày nh� nhất của các bản thép cơ bản trong kiên kết.
lw – chi�u dài tính toán của đư�ng hàn;
fwt – cư�ng độ tính toán của đư�ng hàn đối đầu khi chịu kéo (nếu N là lực nén thì dùng cư�ng độ tính toán khi chịu nén fwc).

Chi�u dài tính toán đư�ng hàn sẽ là b� rộng của cấu kiện cần liên kết khi sử dụng bản lót l=lw (hình 4.19,c). Trong trư�ng hợp không dùng bản lót, xét đến sự giảm chất lượng ở hai đầu mối hàn do tia điện và sự không liên tục của hồ quang, chi�u dài tính toán đư�ng hàn lw = l - 2t.
Khi cư�ng độ tính toán chịu kéo của đư�ng hàn đối đầu nh� hơn cư�ng độ tính toán của thép cơ bản, để đư�ng hàn có khả năng chịu lực như thép cơ bản, ta tăng độ b�n của nó bằng cách dùng đư�ng hàn xiên (hình 4.19, b) hoặc dùng liên kết hỗn hợp.
�ư�ng hàn đối đầu xiên chịu lực trục N được kiểm tra b�n theo các ứng suất pháp và tiếp bằng các công thức sau:

b) Liên kết hàn đối đầu chịu tác dụng của mômen uốn M (hình 4.20, a): Khả năng chịu lực được kiểm tra b�n theo công thức:

c) Khi liên kết hàn đối đầu chịu tác dụng đồng th�i của mômen uốn M và lực cắt V (hình 4.20, b): độ b�n của nó được kiểm tra theo ứng suất tương đương:

Hình 4.21. Tính toán đư�ng hàn đối đầu:а – hàn thẳng góc; b – xiên góc, có bản lót

Các vấn đ� cần lưu ý trước khi giải bài tập:
- Xác định cư�ng độ tính toán của các vật liệu dùng trong liên kết;
- Cần gia công cấu tạo thép cơ bản trước khi hàn?
- Xác định kích thước đư�ng hàn;
- Kiểm tra độ b�n mối hàn.

Trình tự giải:

a) Cư�ng độ tính toán của các vật liệu (Phụ lục A, B)
Thép CT38, có cư�ng độ tính toán: f = 230Mpa = 23kN/cm2,
fu = 380Mpa = 38kN/cm2 .
Cư�ng độ tính toán mối hàn đối đầu chịu kéo: fwt = 0,85f = 0,85.230 = 204 MPa.
Hệ số đi�u kiện làm việc giả thiết γc=1.

b) Gia công thép cơ bản trước khi hàn
Chênh lệch chi�u dày bản thép t2 – t1 = 14 – 10 = 4 mm > 2mm, cần vát mép bản thép dày với độ dốc 1:5 (bảng 4.3).
Bản thép m�ng nhất t1 = 10mm, không cần thiết vát mép.

c) Xác định kích thước đư�ng hàn và kiểm tra độ b�n
Chi�u dài tính toán đư�ng hàn: lw = b – 2t1 = 50 – 2.1 = 48cm. Kiểm tra độ b�n mối hàn đối đầu theo (4.3):
σw = 1200 / (1.48) = 25 kN/cm2 = 250 MPa> fwt = 204MPa.
�i�u kiện b�n không đảm bảo, chuyển sang dùng đư�ng hàn xiên góc. Ch�n đư�ng hàn xiên góc, độ dốc 2:1, góc nghiêng α ≈ 63,5о.
Kiểm tra ứng suất pháp trong mối hàn theo (4.4):
σw = 1200.0,895/(1.55,87)=19,22kN/cm2 = 192,2 MPa < fwt.γc = 204MPa,
Trong đó: sinα = sin 63,5о = 0,895;
lw′ = lw/sinα = 50/0,895 = 55,87cm – chi�u dài tính toán đư�ng hàn xiên góc. Kiểm tra ứng suất tiếp mối hàn theo (4.5):
τw = 1200.0,446/(1.55,87) = 9,58kN/cm2 = 95,8MPa < fwv.γc = 118,3Mpa.
Trong đó: cosα = cos63,5o = 0,446; fwv = 0,58.fwt = 0,58.204 = 118,3MPa.
�ộ b�n đư�ng hàn xiên đảm bảo theo ứng suất pháp và ứng suất tiếp. Kiểm tra mối hàn chịu đồng th�i ứng suất pháp và ứng suất tiếp theo (4.6)

Ví dụ 4.2. Kiểm tra độ b�n liên kết hàn của conson, thực hiện bằng hàn đối đầu bản thép có tiết diện bxt = 300x10mm vào bụng cột tiết diện chữ T. Cột thép T15 có tw = 10mm. �ầu dầm conson có lực F = 100kN lệch trục e = 200mm (hình 4.22). Thép sử dụng CT38. �i�u kiện làm việc bình thư�ng.
Các vấn đ� cần lưu ý trước khi giải bài tập:
- Xác định cư�ng độ tính toán của các vật liệu dùng trong liên kết;
- Xác định nội lực trong liên kết;
- Xác định đặc trưng hình h�c đư�ng hàn;
- Kiểm tra độ b�n mối hàn.
Trình tự giải:

a) Cư�ng độ tính toán của các vật liệu (Phụ lục A, B) 1
Cư�ng độ tính toán thép CT38 xem ví dụ 4.1.
Cư�ng độ tính toán mối hàn đối đầu:
– cư�ng độ chịu kéo fwt = 0,85f = 0,85.240 = 204MPa = 20,4 kN/cm2;
– cắt fwv = fv = 139,2 MPa,

Hình 4.22. Liên kết consol vào cột bằng đư�ng hàn đối đầu

b) Xác định ná»™i lá»±c Hình 

Mômen tính toán: M = Fe = 100.0,2 = 20 kNm. Lực cắt: V = F = 100 kN.

c) �ặc trưng hình h�c đư�ng hàn

Mômen chống uốn mối hàn: Ww = tlw2 / 6 = 1. 282 / 6 = 130,6cm3

Trong đó lw = b – 2.t = 30 – 2.1 = 28cm – chi�u dài tính toán đư�ng hàn có xét đến chất lượng hai đầu mối hàn không tốt.

d) Kiểm tra độ b�n đư�ng hàn

– ứng suất pháp trong mối hàn (4.9): σw = 2000 / 130,6 = 15,3 kN/cm2
– ứng suất tiếp trong mối hàn (4.10): τw = 100/(1.28) = 3,5 kN/cm2
- kiểm tra độ b�n mối hàn theo ứng suất tương đương (4.8):



�ộ b�n liên kết hàn là đảm bảo.