4.2.6. TÃnh toán Ä‘Æ°á»ng hà n góc
a) Sá»± là m việc của Ä‘Æ°á»ng hà n góc
Hình 4.23. Sá»± phân bố ứng suất trong Ä‘Æ°á»ng hà n: a-góc cạnh; b-góc đầu
ÄÆ°á»ng hà n góc cạnh khi truyá»n lá»±c thì hÆ°á»›ng của Ä‘Æ°á»ng lá»±c trong liên kết thay đổi phức tạp. Ứng suất phân bố không Ä‘á»u theo chiá»u rá»™ng, chiá»u dà i của bản thép cÅ©ng nhÆ° dá»c theo Ä‘Æ°á»ng hà n (hình 4.23). Hai mút đầu và cuối của Ä‘Æ°á»ng hà n chịu ứng suất tiếp lá»›n nhất (ï´max). Hệ số táºp trung ứng suất theo chiá»u dà i mối hà n góc cạnh là :
Từ công thức trên thấy rằng hệ số táºp trung ứng suất tá»· lệ chiá»u dà i Ä‘Æ°á»ng hà n. Trong tiêu chuẩn khống chế chiá»u dà i Ä‘Æ°á»ng hà n góc cạnh lw 85ï¢ f hf , ngoại
trừ những Ä‘Æ°á»ng hà n mà lá»±c tác dụng trên suốt chiá»u dà i mối hà n.
ÄÆ°á»ng hà n góc đầu (hình 4.23,b) truyá»n lá»±c Ä‘á»u theo bá» rá»™ng của liên kết nhÆ°ng trong Ä‘Æ°á»ng hà n lá»±c bị uốn cong và dồn ép ở phÃa chân Ä‘Æ°á»ng hà n, vì váºy tại đây ứng suất táºp trung rất lá»›n. Khi là m việc, Ä‘Æ°á»ng hà n góc đầu chịu đồng thá»i cả cắt, kéo, uốn. Trong tÃnh toán coi nhÆ° chúng chỉ chịu cắt qui Æ°á»›c và bị phá hoại theo tiết diện 1 hoặc 2 giống Ä‘Æ°á»ng hà n góc cạnh (hình 4.23,a). Nghiên cứu cÅ©ng thấy rằng, Ä‘Æ°á»ng hà n góc đầu là m việc chịu cắt tốt hÆ¡n góc cạnh từ 15-25%.
Hệ số táºp trung ứng suất trong Ä‘Æ°á»ng hà n góc đầu :
Thá»±c tế là m việc Ä‘Æ°á»ng hà n góc chịu đồng thá»i cả ứng suất cắt và uốn. Trong tÃnh toán coi nhÆ° chúng chỉ chịu cắt qui Æ°á»›c và phá hoại theo má»™t trong hai tiết diện dá»c theo kim loại Ä‘Æ°á»ng hà n (tiết diện 1, hình 4.24,c) hoặc theo biên nóng chảy của thép cÆ¡ bản (tiết diện 2, hình 4.24,c).
Hình 4.24. Dạng phá hoại và tiết diện là m việc của Ä‘Æ°á»ng hà n:
a- của Ä‘Æ°á»ng hà n góc cạnh; b- của Ä‘Æ°á»ng hà n góc cạnh; c- các tiết diện là m việc
b) CÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán của Ä‘Æ°á»ng hà n góc. ÄÆ°á»ng hà n góc cạnh và đưá»ng hà n góc đầu có cÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán nhÆ° nhau. Ứng suất truyá»n từ bản thép qua mối hà n Ä‘i qua hai vùng thép có Ä‘á»™ bá»n khác nhau, do đó Ä‘á»™ bá»n của liên kết phụ thuá»™c cÆ°á»ng Ä‘á»™ kim loại hà n và thép cÆ¡ bản, tÆ°Æ¡ng ứng vá»›i hai khả năng Ä‘Æ°á»ng hà n góc có thể bị phá hoại theo má»™t trong hai tiết diện. Ứng vá»›i tiết diện 1 là cÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán chịu cắt của thép Ä‘Æ°á»ng hà n fwf và ứng vá»›i tiết diện 2 là cÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán của thép cÆ¡ bản trên biên nóng chảy của nó vá»›i Ä‘Æ°á»ng hà n fws (hình 4.2,c,b).
Thép cÆ¡ bản được chia là m các lá»›p cÆ°á»ng Ä‘á»™ khác nhau, que hà n được chá»n cho từng mác thép để Ä‘á»™ bá»n của Ä‘Æ°á»ng hà n theo các tiết diện 1 và 2 xấp xỉ nhau để đảm bảo vá» sá» dụng váºt liệu hợp lý. CÆ°á»ng Ä‘á»™ chịu cắt tÃnh toán của thép cÆ¡ bản trên biên nóng chảy fws=0,45fu .
CÆ°á»ng Ä‘á»™ Ä‘Æ°á»ng hà n góc tÃnh theo váºt liệu hà n duy nhất chỉ có má»™t trạng thái giá»›i hạn, xác định theo thà nghiệm đến khi phá hoại. Vì váºy, trong các liên kết hà n góc chịu tải trá»ng tÄ©nh sá» dụng cÆ°á»ng Ä‘á»™ kéo đứt tiêu chuẩn của váºt liệu hà n (fwun) chứ không sá» dụng giá»›i hạn chảy. Xác định cÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán chịu cắt theo công thức fwf=C fwun/(ï§uï§wm),
Trong đó: C – hệ số chuyển đổi cÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán chịu cắt sang chịu kéo;
ï§u=1,3 – hệ số Ä‘á»™ tin cáºy trong tÃnh toán theo cÆ°á»ng Ä‘á»™ kéo đứt;
ï§wm – hệ số Ä‘á»™ tin cáºy vá» váºt liệu hà n.Trên cÆ¡ sở thà nghiệm rất nhiá»u mẫu, xác định C=0,7.
Dá»±a và o mác váºt liệu que hà n (dây hà n), có thể xác định cÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán chịu cắt của thép Ä‘Æ°á»ng hà n fwf theo bảng 4.5.
Bảng 4.5 - CÆ°á»ng Ä‘á»™ kéo đứt tiêu chuẩn fwun và cÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán fw f của kim loại hà n trong mối hà n góc
à nghÄ©a ký hiệu que hà n trong bảng 4.5 nhÆ° sau: chữ N ở đầu chỉ loại que hà n để hà n nối các kết cấu thép cacbon và thép hợp kim thấp. Nhóm hai chữ số sau chỉ Ä‘á»™ bá»n kéo thấp nhất của mối hà n (daN/mm2). Sau gạch ngang là chữ số chỉ dòng Ä‘iện, cá»±c hà n thÃch hợp, chữ cái cuối cùng chỉ nhóm thuốc bá»c (axit, bazÆ¡...).
c. TÃnh toán liên kết chịu lá»±c trục
* Khi chịu lá»±c trục N (hình 4.3). Liên kết các thép bản trong cả hai trÆ°á»ng hợp Ä‘Æ°á»ng hà n góc cạnh và đưá»ng hà n góc đầu coi nhÆ° ứng suất phân bố Ä‘á»u dá»c
theo Ä‘Æ°á»ng hà n và bị phá hoại do cắt. Äá»™ bá»n của Ä‘Æ°á»ng hà n được kiểm tra đồng thá»i theo hai tiết diện 1 và 2 (hình 4.24, c).
Trong đó: hf: chiá»u cao Ä‘Æ°á»ng hà n góc;
 lw - tổng chiá»u dà i tÃnh toán của các Ä‘Æ°á»ng hà n, lw lấy bằng chiá»u dà i thá»±c tế của Ä‘Æ°á»ng hà n trừ Ä‘i 10 mm kể đến chất lượng không tốt ở đầu và cuối Ä‘Æ°á»ng hà n;
ï¢f , ï¢s – các hệ số chiá»u sâu nóng chảy của Ä‘Æ°á»ng hà n ứng vá»›i các tiết diện 1 và 2, phụ thuá»™c và o phÆ°Æ¡ng pháp hà n và vị trà của Ä‘Æ°á»ng hà n trong không gian khi hà n, xem bảng B.4a-PL.
Trong hai Ä‘iá»u kiện (4.13) và (4.14) giá trị nhá» nhất trong hai tÃch số ï¢f fwf vÃ
ï¢s fws tÆ°Æ¡ng ứng vá»›i tiết diện có khả năng chịu lá»±c yếu hÆ¡n (tiết diện phá hoại). Khi hà n tay thÆ°á»ng Ä‘iá»u kiện (4.13) là quyết định.
Äể các bản ghép truyá»n được lá»±c giữa các cấu kiện cÆ¡ bản cần kiểm tra bá»n các bản ghép, yêu cầu
 Abg  A, (4.15)
Trong đó: Abg – tổng diện tÃch tiết diện các bản ghép; A – diện tÃch tiết diện cấu kiện cÆ¡ bản;
* Thá»±c tế thiết kế nên chá»n trÆ°á»›c chiá»u cao Ä‘Æ°á»ng hà n hf, diện tÃch bản ghép (theo 4.15), từ đó tÃnh ra tổng chiá»u dà i cần thiết của các Ä‘Æ°á»ng hà n:
Trong đó:
Abg – tổng diện tÃch tiết diện các bản ghép;
A – diện tÃch tiết diện cấu kiện cÆ¡ bản;
* Thá»±c tế thiết kế nên chá»n trÆ°á»›c chiá»u cao Ä‘Æ°á»ng hà n hf, diện tÃch bản ghép (theo 4.15), từ đó tÃnh ra tổng chiá»u dà i cần thiết của các Ä‘Æ°á»ng hà n:
trong đó (ï¢fw )min – giá trị nhá» hÆ¡n hai giá trị ï¢f fwf và ï¢sfws.
Chiá»u dà i tÃnh toán của các Ä‘oạn Ä‘Æ°á»ng hà n lw cần thá»a mãn các yêu cầu sau:
- Chiá»u dà i tối thiểu lw≥ 4 hf và lw ≥ 40 mm;
- Riêng vá»›i Ä‘Æ°á»ng hà n góc cạnh lw ≤ 85 bfhf
Và dụ 4.3. TÃnh toán liên kết hà n ghép chồng hai bản thép có mác CT38 có tiết N diện 250×10mm và o bản thép dà y 12mm. Yêu cầu: xác định lá»±c tá»›i hạn mà liên kết có thể chịu được, chiá»u dà i Ä‘Æ°á»ng hà n liên kết (hình. 4.25). Váºt liệu sá» dụng: thép CT38; que hà n N46, hà n tay. Hình 4.25. Liên kết chồng
Các vấn Ä‘á» cần lÆ°u ý trÆ°á»›c khi giải bà i táºp:
- Xác định cÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán của các váºt liệu dùng trong liên kết;
- Lực tới hạn mà liên kết chịu được;
- Xác định kÃch thÆ°á»›c Ä‘Æ°á»ng hà n;
Trình tự giải:
a) CÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán của các váºt liệu (Phụ lục A, bảng 4.5)
CÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán thép CT38 xem và dụ 4.1.
Que hà n N46, có cÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán: fwf = 200 Mpa = 20 kN/cm2; fws = 0,45fu = 171Mpa = 17,1 kN/cm2.
Hệ số chiá»u sâu nóng chảy : βf = 0,7; βs = 1,0. Hệ số Ä‘iá»u kiện là m việc: γwf = γws = 1,0.
So sánh: βf fwf = 140Mpa < βs fws = 171 Mpa, liên kết xu hÆ°á»›ng phá hoại theo tiết diện 1, tÃnh theo váºt liệu hà n.
b) Lực tới hạn mà liên kết chịu được
Lá»±c tá»›i hạn mà liên kết chịu được tÃnh theo thép cÆ¡ bản, dùng lá»±c đó để tÃnh ra kÃch thÆ°á»›c Ä‘Æ°á»ng hà n. Ở đây bản tab thêm có kÃch thÆ°á»›c tiết diện nhá» hÆ¡n nên lá»±c tá»›i hạn xác định theo bản nà y.
Lực tới hạn mà bản tab có thể chịu được: N = f. b.t = 26.25.1 = 650kN.
c) KÃch thÆ°á»›c Ä‘Æ°á»ng hà n
Chá»n chiá»u cao Ä‘Æ°á»ng hà n bằng chiá»u dà y bản tab: hf = t1 = 10 mm. Vá»›i chiá»u Ä‘Æ°á»ng hà n góc đầu lw,d = b – 1 = 25 – 1 = 24cm,
Khả năng do Ä‘Æ°á»ng hà n góc đầu chịu:
Nd = βf kf lw,d fwf γwf Î³Ñ = 0,7.1.24.20.1.1 = 336 kN. Lá»±c còn lại tác dụng lên má»—i Ä‘Æ°á»ng hà n góc cạnh: Nc = (N – Nd) / 2 = (675 – 336) / 2 = 169,5 kN.
TÃnh chiá»u dà i Ä‘Æ°á»ng hà n góc cạnh (4.16): lw,c = Nc / (βf kf fwf γwf γÑ) = 169,5 / (0,7.1.20.1.1) = 12,1 cm. Chá»n lw,c = 13 cm.
Chiá»u dà i Ä‘oạn nối chồng (tÃnh cả phần chất lượng Ä‘Æ°á»ng hà n ở hai đầu không tốt):
l = lw,c + 1 = 13 + 1 = 14 cm,
Kiểm tra Ä‘iá»u kiện cấu tạo Ä‘Æ°á»ng hà n:
l >5tmin = 5.1 = 5cm và < lw,max = 85 βf kf = 85.0,7.1 = 59,5 cm. Chiá»u dà i Ä‘Æ°á»ng hà n đảm bảo.
* TrÆ°á»ng hợp liên kết thép hình (hình 4.26) do lá»±c trục N được đặt theo trục của thép góc (không nằm giữa hai Ä‘Æ°á»ng hà n) nên lá»±c tác dụng và o má»—i Ä‘Æ°á»ng hà n sẽ tỉ lệ nghịch vá»›i khoảng cách từ trá»ng tâm đặt lá»±c đến má»—i Ä‘Æ°á»ng hà n e1 và e2.
Giá trị của lá»±c N1 = kN để tÃnh Ä‘Æ°á»ng hà n sống, và N2 = (1 - k)N để tÃnh Ä‘Æ°á»ng hà n mép. Giá trị hệ số k=z0/ b phụ thuá»™c và o loại thép góc và cách bố trà chúng khi liên kết, có thể tra bảng 4.6. TÃnh được N1, N2, theo (4.15) xác định kÃch thÆ°á»›c các Ä‘Æ°á»ng hà n sống và mép.
Hình 4.26. Liên kết thép góc với thép bản
Bảng 4.6. Giá trị hệ số k
Và dụ 4.4. TÃnh toán Ä‘Æ°á»ng hà n liên kết hai thép góc Ä‘á»u cạnh L100x8 và o bản mã có chiá»u dà y t2 = 10mm, chịu lá»±c kéo N = 750kN (hình 4.26). Äiá»u kiện là m việc bình thÆ°á»ng, thép mác CT38, que hà n N42 - hà n tay.
Các vấn Ä‘á» cần lÆ°u ý trÆ°á»›c khi giải bà i táºp:
- Xác định cÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán của các váºt liệu dùng trong liên kết;
- Xác định lá»±c tác dụng lên Ä‘Æ°á»ng hà n;
- Xác định kÃch thÆ°á»›c Ä‘Æ°á»ng hà n;
Trình tự giải:
a) CÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán của các váºt liệu (Phụ lục A, B, bảng 4.5)
CÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán thép CT38 xem và dụ 4.1.
CÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán que hà n N42: fwf = 180MPa = 18kN/cm2;
fws=0,45fu = 166,5MPa = 16,65kN/cm2.
Hệ số Ä‘iá»u kiện là m việc: Î³Ñ = 1,0;
Hệ số Ä‘iá»u kiện là m việc mối hà n γwf = γws = 1,0.
Hệ số chiá»u sâu nóng chảy khi hà n tay: βf = 0,7; βs = 1,0.
TÃnh toán theo tiết diện 1 - váºt liệu hà n vì:βf fwf =126Mpa <βs fws =166,5 Mpa
b) Lá»±c tác dụng lên Ä‘Æ°á»ng hà n
Lá»±c tác dụng lên Ä‘Æ°á»ng hà n sống:N1 = k.N = (1 – 0,3)750 =525 kN. Lá»±c tác dụng lên Ä‘Æ°á»ng hà n mép: N2 = (1 – k)N = 0,3.750 = 225 kN.
c) KÃch thÆ°á»›c Ä‘Æ°á»ng hà n;
Chiá»u cao Ä‘Æ°á»ng hà n được chá»n theo (4.1): hf,max = 9,6 mm và hf,min = 5mm (bảng 4.3). Chá»n chiá»u cao Ä‘Æ°á»ng hà n sốnghf ,1=9mm, Ä‘Æ°á»ng hà n mép hf ,2 =6mm.
Chiá»u dà i Ä‘Æ°á»ng hà n sống theo (4.16):
lw1 = 525/(2.0,7.0,9.18.1.1) = 35 cm <lw,max = 85 βf hf = 85.0,7.0,6 = 35,7 cm;
Chiá»u dà i thá»±c tế của Ä‘Æ°á»ng hà n (thêm 10 mm do chất lượng mối hà n không tốt ở đầu và cuối Ä‘Æ°á»ng hà n):
l1 = lw1 + 1 = 23,1 + 1 = chá»n 25 cm. Chiá»u dà i Ä‘Æ°á»ng hà n mép theo (4.16):
lw2 = 225/(2.0,7.0,6.18.1.1) = 15 cm < lw,max;
Chiá»u dà i Ä‘Æ°á»ng hà n thá»±c tế: l2 = lw2 + 1 = 15 + 1 = chá»n 16 cm
d) TÃnh toán liên kết hà n vá»›i Ä‘Æ°á»ng hà n góc chịu mômen và lá»±c cắt
Liên kết chịu lá»±c nhÆ° hình 4.27. Äiá»u kiện bá»n của Ä‘Æ°á»ng hà n được kiểm tra nhÆ° sau:
- Khi chỉ có mômen uốn M tác dụng
Và dụ 4.5. Kiểm tra liên kết hà n chồng giữa hai bản thép 25x20mm (hình 4.27), hà n tay, chịu mômen M = 2000 kNm trong mặt phẳng chứa mối hà n. Que hà n N42, thép CT38.
Các vấn Ä‘á» cần lÆ°u ý trÆ°á»›c khi giải bà i táºp:
- Xác định cÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán của các váºt liệu dùng trong liên kết;
- Xác định đặc trÆ°ng hình há»c Ä‘Æ°á»ng hà n;
- Kiểm tra bá»n Ä‘Æ°á»ng hà n;
Trình tự giải:
a) CÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán của các váºt liệu (Phụ lục A, B, bảng 4.5)
Xem và dụ 4.4.
b) Äặc trÆ°ng hình há»c Ä‘Æ°á»ng hà n
Chá»n chiá»u cao Ä‘Æ°á»ng hà n bằng chiá»u dà y bản thép t = 20 mm. Xác định mômen quán tÃnh của tiết diện Ä‘Æ°á»ng hà n:
Và dụ 4.6. Kiểm tra Ä‘á»™ bá»n P
Ä‘Æ°á»ng hà n giữa conxon vá»›i cá»™t nhÆ° hình 4.28. Thép CT34; que hà n N42,
hà n tay ; P=650kN ; l=400mm ; bf=180mm ; t f 14mm ; tw  12mm ; hw =630mm. Chiá»u cao Ä‘Æ°á»ng hà n 0mm. Hệ số Ä‘iá»u kiện là m việc ï§ =1.
Các vấn Ä‘á» cần lÆ°u ý trÆ°á»›c khi giải bà i táºp:
- Xác định cÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán của các váºt liệu dùng trong liên kết;
- Xác định nội lực tại liên kết;
- Xác định đặc trÆ°ng hình há»c Ä‘Æ°á»ng hà n;
- Kiểm tra bá»n Ä‘Æ°á»ng hà n;
Trình tự giải:
a) CÆ°á»ng Ä‘á»™ tÃnh toán của các váºt liệu (Phụ lục A, B, bảng 4.5)
d) Kiểm tra bá»n Ä‘Æ°á»ng hà n
Kết luáºn: mối hà n giữa conson và cá»™t đảm bảo Ä‘á»™ bá»n.
![]() ![]() ![]() |