Upload
cong-tuoc
View
456
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
1
KẾT CẤU THÉP(CẤU KIỆN CƠ BẢN)
TS. Nguyễn Trung Kiên
Bô môn Kết cấu công trình
Khoa Xây dựng va Cơ học ứng dụng
http://fca.hcmute.edu.vnĐại học Sư phạm ky thuật TPHCM, 09-2012
2
NÔ I DUNG
• TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
• LIÊN KÊ�T HÀN VÀ LIÊN KÊ�T BU LÔNG
• TÍNH TOÁN DÂ M THÉP
• TÍNH TOÁN CÔ T THÉP
• TÍNH TOÁN DÀN THÉP
3
TÀI LIÊ U THAM KHAO
• Kết cấu thép – cấu kiện cơ bản (Phạm VănHội và các tác giả khác – NXB KHKT 2009)
• Kêt câu thép công trình dân du ng va côngnghiêp (Phạm Văn Hội và các tác giả khác –NXB KHKT 2006)
• Bài tập thiết kế kết cấu thép (Trần Thị Thôn– NXB ĐHQG TPHCM 2009)
• TCXDVN 338-2005
4
NÔ I DUNG
• TÔNG QUAN VÊ� KÊ T C U THÉP
• LIÊN KÊ�T HÀN VÀ LIÊN KÊ�T BU LÔNG
• TÍNH TOÁN DÂ M THÉP
• TÍNH TOÁN CÔ T THÉP
• TÍNH TOÁN DÀN THÉP
5
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
� ĐĂ C ĐIÊ M KÊ�T CÂ�U THÉP
� PHA M VI Ư NG DUNG KCT
� CÁC YÊU CÂ U ĐÔ�I VƠ I KCT
� VÂT LIÊ U THÉP
� QUY TĂ�C CÁN THÉP TRONG
XÂY DỰNG
6
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
I. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP
• Khả năng chịu lực lớn, độ tin cậy cao• Thép có cường độ cao: fy=220 - 400Mpa• Cấu trúc đồng nhất của vật liệu
• Trọng lượng nhẹ• “Nhẹ nhất” so với kết cấu chịu lực khác
như bê tông, gạch, đá, gỗ � c=γ/f• Thép: c= 3,7.10-4 m-1
• Gỗ: c= 5,4.10-4 m-1
• Bê tông : c= 2,4.10-3 m-1
• Công nghiệp hóa cao• Vật liệu, kết cấu thực hiện trong nhà máy
Öu
Cấu trúc vi mô thép [µm]
Cấu trúc bê tông [cm]
7
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
I. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP� Tính cơ động trong vận
chuyển và lắp ráp� Tính kín
• Không thấm nước• Không thấm khí� Bể chứa chất lỏng
Öu
Kết cấu Loggia KCTCấu trúc vi mô thép [µm] Bể chứa xăng dầu
8
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
I. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP
• Chịu gỉ kém
Khuy ết
� Bảo vệ bằng : sơn, mạkẽm, mạ nhôm, …
9
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
I. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉPKhuy ết
• Chịu lửa kém• Vật liệu không cháy• Vật liệu chuyển sang dẻo, mất khả
năng chịu lực từ t=500-600oC
� Bảo vệ bằng : sơn chống lửa, bê tông, …
10
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP
• Kết cấu thép thíchhợp với công trình:
• Nhịp lớn
• Chiều cao lớn
• Tải trọng nặng
• Cần trọng lượng nhẹ
• Cần độ kín khôngthấm
11
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP
1. NHAØ COÂNG NGHIEÄP
Thông thường:• Kết cấu khung• Phần tử:
• thanh (kéo, nén),• dầm (uốn),• cột (nén, uốn) • dây (kéo)
dầm
khung
dây
khungkhung
dâydầmthanh dầm
dâydâydầmthanh
12
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP
2. NHAØ NHÒP LÔÙN
Kết cấu vòm, L=100m
• Nhà thi đấu TDTT, nhà triển lãm, kết cấu đỡ mái SVĐ, …
SVĐ San siro - Kết cấu dầm dàn
13
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP
2. NHAØ NHÒP LÔÙN
• Kết cấu dàn không gian• Phần tử kết cấu chịu lực theo 3 phương, các phân tử dàn dựa theo cấu
trúc phân tử hóa học
• Phù hợp kết cấu nhịp lớn
14
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP
3. NHAØ CAO TAÀNG
Vách cứngVách cứng
15
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP
3. NHAØ CAO TAÀNG � kết cấu liên hợp thép-bê tông (composite)
Millennium Tower (Vienna - Austria) – 51 tầng
Cột composite
Lõi bê tông
Dầm sàn composite
Sàn bê tông
42,3 m
Khung composite
33,0
5 m
- Thi công :2-2,5 lầu/1 tuần
16
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP
4. KEÁT CAÁU TRUÏ THAÙP TRỤ
Tháp Eiffel - Paris
• Chiều cao lầu 1: 57,63m• Chiều cao lầu 2: 115,73m• Chiều cao lầu 3: 276,13m• Chiều cao tổng cộng bao gồm anten:
324m• Xây dựng 1887 – 1889• Khối lượng : 10 100T, 4,5kg/m2
• Liên kết: 2 500 000 đinh tán
17
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP
5. BEÅ CHÖÙA – ÑÖÔØNG OÁNG
Bể chứa chất lỏng
18
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP
6. CAÀU
Viaduc Gabarit (Pháp) xây dựng bởi Gustave Eiffel- 1884
KC vòm: L=165m
19
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP6. CAÀU
- Viaduc de Mileau (Pháp), 2001-2003 : cầu cao nhất thế giới- 320M euros, xây dựng công ty Eiffage
cáp
20
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP
7. DAØN KHOAN
Kết cấu dàn khoan
21
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP
8. KẾT CẤU KHÁC MÁI DÂY
22
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
1. Yêu cầu về sử dụng:- Đảm bảo yêu cầu về chịu lực- Đảm bảo về độ bền vững, khả năng bảo dưỡng- Đẹp
2. Yêu cầu về kinh tế- Tiết kiệm vật liệu- Công nghiệp khi chế tạo- Lắp ghép nhanh
� Điển hình hóa kết cấu
III. CAÙC YEÂU CAÀU ÑOÁI VÔÙI KEÁT CAÁU THEÙP
23
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
IV. VẬT LIỆU THÉP• Quặng sắt (Fe2O3, Fe3O4…) đem luyện � Gang (Fe và C) với C ≥ 1,7%.
Khử bớt C � Thép.• Nếu:
+ Lượng C ≥ 1,7% � GANG+ Lượng C < 1,7% � THÉP
� Nhiều loại thép khác nhau theo thành phần hóa học, pp luyện.
Phân lo ại theo thành ph ần hóa h ọc:• Thép xây dựng - Thép cacbon thấp (0,05-0,3%): thép mềm, dễ cán, dê rèn• Thép hợp kim: có thêm Cr (chống gỉ), Ni (chống ăn mòn), Mn (độ bền)…
nhằm nâng cao chất lượng thép, cứng hơn thép carbon � Thép hợp kim thấp dùng trong XÂY DỰNG (%hk < 2,5%)
Phân lo ại theo ph ương pháp luy ện thép: PP lò quay, PP lò bằng
Phân lo ại theo m ức đô kh ư ôxy : Thép sôi, thép tĩnh, nửa tĩnh
24
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
� Thép xây dựng :� Có 3 loại : sôi, tĩnh, nửa tĩnh� Chia thành 3 nhóm
� Nhóm A: đảm bảo chặt chẽ về tính chất cơ học
� Nhóm B : đảm bảo chặt chẽ về thành phần hóa học
� Nhóm C : đảm bảo về đặc tính cơ học và hóa học � Chỉ dùng loạinày cho các kết cấu chịu lực
� Chia thành 6 hạng theo yêu cầu về độ dai xung kích
� Ký hiệu thép xây dựng, vd: CCT38n2� C : Thép dùng trong kết cấu xây dựng� CT : Cacbon thường� 38 : độ bền kéo đứt 38 KN/cm2 = 380Mpa� n : nửa tĩnh� 2 : hạng 2
IV. VẬT LIỆU THÉP
25
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
� (1) Miền đàn hồi (E, fy)� (2) Thềm chảy dẻo� (3) Miền củng cố (fu)� (4) Miền co thắt
Biểu đồ kéo thép – quan hệ σ-ε
IV. VẬT LIỆU THÉP – Sư làm vi ệc khi ch ịu kéo
26
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
IV. VẬT LIỆU THÉP – Cường đô
27
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
• HIỆN TƯỢNG CỨNG NGUỘI : Hiện tượng tăng tính dòn của thép sau khi bịbiến dạng dẻo (Thép trở nên cứng hơn, giới hạn đàn hồi cao hơn, biến dạng khiphá hoại nhỏ hơn)
V. SỰ PHÁ HOẠI DÒN CỦA THÉP
28
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
Xem xét 1 trạng thái ứng suất phẳng (σ1, σ2 ).� Sự chảy của vật liệu: τ = (σ1- σ2)/2� (1): Khi σ1, σ2 cùng dấu � τ nhỏ � không có
thềm chảy, σtl tăng cao, εo giảm.
� Khi σ1 =σ2 � τ =0 � không chảy dẻo� phá hoại dòn
� (2): Khi σ1, σ2 khác dấu � τ lớn � thép dẻohơn : σtl giảm, thềm chảy lớn, εo tăng.
1- σ1, σ2 cùng dấu2- σ1, σ2 khác dấu3- biểu đồ chuNn khi kéo 1 hướng
28
V. SỰ PHÁ HOẠI DÒN CỦA THÉP
• TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT PHỨC TẠP :
29
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
1- không có sự tập trung ứng suất2- có sự tập trung ứng suất3- tập trung ứng suất do rãnh cắt
� Sự tập trung ứng suất làm cho vật liệu giòn hơn.
V. SỰ PHÁ HOẠI DÒN CỦA THÉP
• TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT PHỨC TẠP :
30
A - TÔNG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
V. SỰ PHÁ HOẠI DÒN CỦA THÉP
• CHỊU TẢI TRỌNG LẶP :
� Tải trọng lặp � mỏi của vật liệu
� phá hoại dòn
� ứng suất phá hoại ff (n,ρ) < σb
31
A - TÔNG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
V. SỰ PHÁ HOẠI DÒN CỦA THÉP
• ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ :
� Nhiệt độ dương: � t=200-300oC : đặc tính thép ít thay đổi� t=300-330oC : thép giòn hơn
� t=500oC : σc= 140MPa� t=600oC : σc= 40MPa� t=600-650oC : σc= 0MPa� t=700oC : thép đỏ hồng� t>1500oC : thép bắt đầu chuyển sang thể lỏng
� Nhiệt độ âm: t=-45 ÷ -60oC � thép trở nên rất dòn và dễ nứt.
32
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
� Thép góc đều cạnh(h. a) theo TCVN 1656 : 1993� Vd: L40x4
� Nhỏ nhất: L20x3� Lớn nhất: L250x35
� Thép góc không đều cạnh (h. b) theo TCVN 1657 : 1993� Vd: L63x40x4� Nhỏ nhất : L30x20x3� Lớn nhất: L200x150x25
� Cấp chính xác khi chế tạo:� A : cấp chính xác cao
� B : cấp chính xác thường
Thép góc và các ứng dụng
Thanh dàn
Cột
Dầm
VI. QUY TẮC CÁN THÉP XÂY DỰNG
33
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
� Thép chữ I theo TCVN 1655-75� Vd: I30� Nhỏ nhất: I10� Lớn nhất: I60
� Từ I18 – I30 có thêm tiết diệncánh rộng, vd : I22a
� Thép I được dùng làm� Dầm chịu uốn, cột : độ cứng
theo phương trục x lớn, tăngcường độ cứng theo trục y bằng cách mở rộng bản cánhhoặc tổ hợp
� Bất lợi: bản cánh hẹp và vátbên trong � khó liên kết.
Thép chữ I và các ứng dụng
VI. QUY TẮC CÁN THÉP XÂY DỰNG
34
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
� Thép chữ C theo TCVN 1654-75� Vd: [ 22
� Nhỏ nhất: [5� Lớn nhất: [40
� Từ [14 – [24 có thêm tiết diệncánh rộng và dày hơn, vd : [22a
� Thép [ được dùng làm� Liên kết thuận lợi, liên kết cánh
bất lợi� Dầm chịu uốn, đặc biệt xà gồ
mái, cột – tiết diện tổ hợp
Thép chữ [ và các ứng dụng
VI. QUY TẮC CÁN THÉP XÂY DỰNG
35
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
� Thép chữ I cánh rộng (h.a)� h có thể lên đến 1000mm� Cánh có mép song song � dễ
liên kết� Dùng làm dầm, cột� Giá thành cao
� Thép ống (h.b) có 2 loại: cóđường hàn dọc và không cóđường hàn dọc� Chịu lực tốt, chống xoắn tốt� Dùng trong kết cấu thanh dàn,
cột
Thép hình khác
VI. QUY TẮC CÁN THÉP XÂY DỰNG
36
A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
- Thép tấm phổ thông: kết cấu tấm bản (dày 4-60mm)
- Thép tấm dày: kết cấu tấm bản (dày 4 – 160 mm)
- Thép tấm mỏng: các thanh thành mỏng bằng cán nguội (dày 0,2 – 4 mm)
VI. QUY TẮC CÁN THÉP XÂY DỰNG
Thép tấm cán nguội
37
A - TÔNG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
CÁC NÔI DUNG CÂ�N ÔN T P:
� Đặc điểm của kết cấu thép (KCT)
� Phạm vi ứng dụng KCT
� Các yêu cầu đối với KCT
� Vật liệu thép
� Sư pha hoại dòn của thép
� Quy cách cán thép trong xây dựng
38
NÔ I DUNG
• TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP
• LIÊN KÊ T HÀN VÀ LIÊN KÊ T BU LÔNG
• TÍNH TOÁN DÂ M THÉP
• TÍNH TOÁN CÔ T THÉP
• TÍNH TOÁN DÀN THÉP
39
• LIÊN KÊ�T HÀN
• LIÊN KÊ�T BU LÔNG
• LIÊN KÊ�T ĐINH TÁN
Liên k ết hàn Liên k ết bu lông Liên k ết đinh tán
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
40
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
� Các phương pháp hàn trong KCT
� Hàn hô quang điện
� Hàn hơi
� Các yêu cầu chính khi hàn
Hàn trong nha máy
I. LIÊN KẾT HÀN
Hàn hồ quang điện bằng tayHàn hơi
axetylen
oxy
41
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
� Các phương pháp kiểm tra chất lượng đường hàn
� Kiểm tra bằng trực quan
� Kiểm tra bằng pp vật ly
� Các loại đường hàn va cường đô tính toán:� Đường hàn đối đầu : fwc, fwt, fwv
� Đường hàn góc : fwf, fws
I. LIÊN KẾT HÀN
Thiết bị siêu âm ktra đường hàn
Hàn đối đầu Hàn góc
42
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN CÁC ĐƯỜNG HÀN:� Đường hàn đối đầu : fwc, fwt, fwv
� Khi chịu nén: fwc=f (không phu thuộc vào PP kiểmtra)
� Khi chịu kéo: fwt=f (kiểm tra bằng PP vật ly), fwt=0.85f (kiểm tra bằng PP thông thường)
� Khi chịu cắt : fwv=fv (không phu thuộc vào PP kiểmtra)
� Đường hàn góc : fwf, fws
� fwf : cường đô tính toán chịu cắt của thép đường hànphu thuộc vào loại que hàn (tra bảng)
� fws=0.45fu : cường đô tính toán thép cơ bản trên biênnóng chảy
I. LIÊN KẾT HÀN
43
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN CÁC ĐƯỜNG HÀN:� Đường hàn góc : fwf, fws
� fwf : cường đô tính toán chịu cắt của thép đường hànphu thuộc vào loại que hàn (tra bảng)
� fws=0.45fu : cường đô tính toán thép cơ bản trên biênnóng chảy
I. LIÊN KẾT HÀN
44
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
� Phân lo ại đường hàn theo công d ụng : cấu tạo, chịu lực
� Phân lo ại theo v ị trí không gian : đường hàn nằm, đứng, ngược, ngang
� Phân lo ại theo địa địa điểm gia công : nha máy, công trường
� Phân lo ại theo tính liên t ục : đường hàn liên tục, đứt quãng
I. LIÊN KẾT HÀN
45
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
LIÊN KẾT HÀN ĐỐI ĐẦU – ĐẶC ĐIỂM:� Liên kết trực tiếp 2 cấu kiện cùng nằm trong mặt phẳng� Đường hàn đối đầu có thê thẳng góc hoặc xiên� Đường hàn đối đầu chịu lực tốt, ứng suất tập trung nho� Khi bản thép dày cần gia công bản thép cơ bản
I. LIÊN KẾT HÀN
46
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
LIÊN KẾT HÀN ĐỐI ĐẦU – DẠNG GIA CÔNG MÉP:
I. LIÊN KẾT HÀN
47
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
LIÊN KẾT HÀN ĐỐI ĐẦU – DẠNG GIA CÔNG MÉP:
I. LIÊN KẾT HÀN
48
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN ĐỐI ĐẦU:� Tổng hợp công thức tính toán đường hàn đối đầu
I. LIÊN KẾT HÀN
Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán
w wt c w ww
Nf , A tl
Aσ = ≤ γ =
+ lw= l - 2t : chiêu dài Jnh toán đươ ng hàn+ fwt : cương đô Jnh toán đương hàn chi u kéo+ γc : hê sô điêu kiê n làm viê c
w wv c w ww
Vf , A tl
Aτ = ≤ γ =
Chi u căt:
Chi u kéo:
49
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN ĐỐI ĐẦU:� Tổng hợp công thức tính toán đường hàn đối đầu
I. LIÊN KẾT HÀN
Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán
w
2
w wt c ww
tlMf , W
W 6σ = ≤ γ =
w
w
2 2tđ w wt c
w ww w
2
w w w
3 1,15f
M V,
W A
tl A tl ,W
6
σ = σ + τ ≤ γ
σ = τ =
= =
Chi u uôn:
Chi u uôn va căt:
50
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN ĐỐI ĐẦU:� Tổng hợp công thức tính toán đường hàn đối đầu
I. LIÊN KẾT HÀN
Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán
w
w
2 2tđ w wt c
w ww w w
2
w w w
3 1,15f
M N V,
W A A
tl A tl ,W
6
σ = σ + τ ≤ γ
σ = + τ =
= =
Chi u uôn, căt va kéo:
51
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN ĐỐI ĐẦU:� Tổng hợp công thức tính toán đường hàn đối đầu
I. LIÊN KẾT HÀN
Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán
w wt cw
w wv cw
w
Nsinf
tl
Ncosf
tl
bl 2t
sin
ασ = ≤ γ
ατ = ≤ γ
= −α
Đương hàn đôi đâu xiên:
(θ = α) (θ ≡ α)
52
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
LIÊN KẾT HÀN GÓC – ĐẶC ĐIỂM:� Liên kết hàn góc nằm ở góc vuông tạo bởi 2 cấu kiện cần hàn� Tiết diện đường hàn là 1 tam giác vuông cân, hơi phồng ở giữa, cạnh của tam
giác gọi là chiều cao đường hàn (hình a va b)� Dùng đường hàn góc thoải hoặc hoặc hàn lõm khi chịu tải trọng động đê giảm
sư tập trung ứng suất (hình c va d)
I. LIÊN KẾT HÀN
53
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
LIÊN KẾT HÀN GÓC – ĐẶC ĐIỂM:� Đường hàn góc khi chịu lực :
� Có đường lực phức tạp� Ứng suất phân bô không đều� Hai mút của đường hàn có τmax � đê giảm bớt sư phân bô không đều
ứng suất thi không nên dùng đường hàn quá dài� Trong tính toán xem đường hàn chịu cắt quy ước va pha hoại theo 2 tiết diện
I. LIÊN KẾT HÀN
54
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN GÓC:� Tổng hợp công thức tính toán đường hàn góc
I. LIÊN KẾT HÀN
Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán
-Ư ng suât phân bô đêu do cđương hàn va bi pha hoa i do căt- Đoa n chông: ≥5tmin
w1 wf c w2 ws cw1 w2
w1 f f w w2 s f w w
N Nf , f
A A
A h l ,A h l , l l 10mm
τ = ≤ γ τ = ≤ γ
= β = β = −∑ ∑
( )wf f wf s ws c
Nl
h min f , f≥
β β γ∑
f w f f w
f min
4h l 85 h ,l 40mm
h 1,2t
≤ ≤ β ≥≤
- Kiê m tra:
- Thiêt kê:
- Ghi chu:
55
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN GÓC:� Chiều cao nho nhất đường hàn góc: hfmin
I. LIÊN KẾT HÀN
56
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN GÓC:� Xác định các hê sô : βf, βs
I. LIÊN KẾT HÀN
57
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN GÓC:� Tổng hợp công tính toán đường hàn góc
I. LIÊN KẾT HÀN
Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán
21
1 2
2
eN N kN
e e
N (1 k)N
= =+
= −
- Sư phân bô nô i lực cho đươ ng hàn sông va mép:
- Ví du : thép góc đêu canh, k=0.7
58
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN GÓC:� Tổng hợp công tính toán đường hàn góc
I. LIÊN KẾT HÀN
Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán
- Chi u mô men:
w
w
w1 wf c w2 ws cw1 w2
2
w1 f f
2
w2 s f
w
M Mf , f
W W
lW h
6
lW h
6l l 10mm
τ = ≤ γ τ = ≤ γ
= β
= β
= −
∑
∑
59
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN GÓC:� Tổng hợp công tính toán đường hàn góc
I. LIÊN KẾT HÀN
Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán
- Chi u căt:
w1 wf c w2 ws cw1 w2
w1 f f w
w2 s f w
w
V Vf , f
A A
A h l
A h l
l l 10mm
τ = ≤ γ τ = ≤ γ
= β
= β
= −
∑∑
60
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN GÓC:� Tổng hợp công tính toán đường hàn góc
I. LIÊN KẾT HÀN
Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán
- Chi u căt va chi u uôn:
w w
2 2
td1 wf cw1 w1
2 2
td2 ws cw2 w2
w1 f f w w2 s f w
2 2
w1 f f w2 s f
V Mf
A W
V Mf
A W
A h l ,A h l
l lW h ,W h
6 6
τ = + ≤ γ
τ = + ≤ γ
= β = β
= β = β
∑ ∑
∑ ∑
61
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
LIÊN KẾT HÀN GÓC CÓ BẢN GHÉP:� Bản ghép liên kết thép cơ bản bằng các đường hàn góc cạnh va góc đầu
� Có sư tập trung ứng suất lớn � không dùng cho tải trọng động� Giảm ứng suất tập trung bằng cách vát cạnh va không hàn toàn bô bản ghép
� Tiết diện bản ghép:
I. LIÊN KẾT HÀN
62
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
LIÊN KẾT HÀN HỖN HỢP:� Liên kết đối đầu + liên kết hàn góc có bản ghép
� Tập trung ứng suất lớn
I. LIÊN KẾT HÀN
bg w bgN A= σ
63
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
ỨNG SUẤT VÀ BIẾN HÌNH HÀN:� Khi hàn xong, do ảnh hưởng của nhiệt độ, cấu kiện thường bị cong vênh� Hiện tượng biến hình hàn. Lúc đó, trong thép cơ bản và trong đường hàn nảy
sinh nội ứng suất � Ứng suất hàn (ứng suất nhiệt, ứng suất co ngót)� Biện pháp:
� giảm sô lượng đường hàn một cách tối đa, � không nên dùng đường hàn quá dày, � tránh tập trung đường hàn vào một chô, tránh đường hàn kín hoặc cắt
nhau làm cản trơ biến dạng tư do vật liệu
I. LIÊN KẾT HÀN
64
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
� Phân loại liên kết bu lông
� Bu lông thô
� Bu lông thường
� Bu lông tinh� Bu lông cường đô cao
� Bu lông neo
� Cấp đô bền va cường đô tính toán:
� Cấp đô bền bu lông: tư 4.6 đến 10.9� Cường đô tính toán: fvb, ftb, fcb.
II. LIÊN KẾT BU LÔNG
Liên kết bu lông
65
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
� Cấp đô bền va cường đô tính toán:
� Cấp đô bền bu lông: tư 4.6 đến 10.9
� Cường đô tính toán: fvb, ftb, fcb.
II. LIÊN KẾT BU LÔNG
66
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
� Sư là việc liên kết bu lông thường, thô, tinh:
II. LIÊN KẾT BU LÔNG
Pha hoại thép cơ bản do ép mặtPha hoại cắt ngang thân bu lông
� Kha năng chịu cắt bu lông:
[N]vb=fvb × γb × A × nv
� fvb : cường đô tính toán chịu cắt vật liệu bu lông
� A : diện tích tiết diên ngang thân bu lông (phần không bị ren)� nv: sô lượng mặt cắt tính toán của bu lông
� γb : hê sô điều kiện làm việc liên kết bu lông
67
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
II. LIÊN KẾT BU LÔNG
Pha hoại thép cơ bản do ép mặtPha hoại cắt ngang thân bu lông
� Kha năng chịu ép mặt bu lông:
[N]cb=d (Σt)min× fcb × γb
� fcb : cường đô ép mặt tính toán bu lông
� d : đường kính thân bu lông (phần không bị ren)
� (Σt)min : tổng chiều dày nho nhất các bản thép cùng trượt vê một hướng� γb : hê sô điều kiện làm việc liên kết bu lông
� Sư là việc liên kết bu lông thường, thô, tinh:
68
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
II. LIÊN KẾT BU LÔNG
Lực ma sát lớn tạo ra do lực xiết lớn của êcu bu lông
� Kha năng chịu trượt của 1 bu lông:
[N]cb=fhb × Abn × γb1 (µ/γb2)min× nf
� fhb : cường đô tính toán chịu kéo vật liệu bu lông, fhb=0.7fub
� Abn : diện tích thực thân bu lông (kê đến phần bị ren)
� µ : hê sô ma sát� γb1 : hê sô điều kiện làm việc liên kết bu lông
� nf : sô lượng mặt phẳng tính toán
� γb2 : hê sô đô tin cậy
� Sư làm việc chịu trượt của liên kết bu lông cường đô cao:
69
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
II. LIÊN KẾT BU LÔNG
� Kha năng chịu trượt của 1 bu lông:
[N]tb=Abn× ftb� ftb : cường đô tính toán chịu kéo vật liệu bu lông� Abn : diện tích thực thân bu lông (kê đến phần bị ren)
� Sư làm việc bu lông khi chịu kéo:
70
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
II. LIÊN KẾT BU LÔNG� Cấu tạo liên kết bu lông:
71
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
� Tổng hợp công tính toán liên kết bu lông
II. LIÊN KẾT BU LÔNG
Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán
- Bu lông chi u căt va ép mă t:
[ ][ ] [ ] [ ]( )
cmin b
min b vb cb
Nn
N
N min N , N
≥γ
=
- Bu lông chi u căt va ép mă t:
[ ][ ] [ ] [ ]( )
cmin b
min b vb cb
Vn
N
N min N , N
≥γ
=
72
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
� Tổng hợp công tính toán liên kết bu lông
II. LIÊN KẾT BU LÔNG
Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán
- Lực max tác du ng lên bu lông:
[ ]1bmax c2 min b
i
MlN N
m l= ≤ γ∑
- Lực max tác du ng lên bu lông:
+ m : sô bu lông trên mô t hàng
[ ]2 2
1bmax c2 min b
i
Ml VN N
nm l
= + ≤ γ ∑
73
B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG
� Tổng hợp công tính toán liên kết bu lông
II. LIÊN KẾT BU LÔNG
Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán
- Bu lông chi u kéo:
[ ] ctb
Nn
N≥
γ
- Kiêm tra bên thép cơ ban do gia m yêu :
bl cn
Nf
A≤ γ γ
+ Diê n Jch thực kê đên gia m yêu lô bu lông:
An = A – A1
Vơ i : A1 = Max (A1,51, A1,2,3,4,5
1 – n×s2t/4u)