thép và các liên kết
2.3. Liên kết hàn
Liên kết hàn đ−ợc dùng phổ biến trong kết cấu thép nhất là các mối nối trong cơng x−ởng vì liên kết hàn đơn giản về mặt cấu tạo, tiết kiệm vật liệu, tuy nhiên trong các mối hàn lớn cần quan tâm đặc biệt đến biến dạng và ứng suất d−.
Để giảm biến dạng và ứng suất d− cần phải quan tâm đến công nghệ hàn cũng nh− trình tự hàn, thí dụ khi hàn một dầm chữ I trình tự hàn đ−ợc thực hiện theo thứ tự 1, 2, 3 và 4 (hình 2-3) và khi mối hàn nhiều lớp thì lớp sau đ−ợc hàn theo h−ớng ng−ợc lại với lớp tr−ớc v.v…
4 2
31 1
Hình 2-3
Khi hàn kim loại cơ bản, kim loại hàn phải tuân theo các yêu cầu của quy chuẩn. Phải sử dụng kim loại hàn (kim loại của que hàn, dây hàn)
phù hợp với kim loại cơ bản (kim loại của vật liệu đ−ợc hàn) trừ tr−ờng hợp có quy định riêng.
2.3.1. Các liên kết hàn th−ờng gặp. 2.3.1.1. Hàn góc.
- Mối hàn góc có thể dùng khi hai tấm cơ bản đ−ợc đặt chồng lên nhau (hình 2-4 a,b) hoặc khi hai tấm cơ bản vng góc (cũng có thể xiên góc) với nhau (hình 2-2). Mối hàn góc có thể hàn cùng mối hàn rãnh (hình 2- 2c).
a/ b/ c/
Hình 2-4
- Trong đ−ờng hàn góc trên mặt cắt đ−ờng hàn điểm giao giữa hai tấm cơ bản đ−ợc gọi là gốc của đ−ờng hàn, mặt tự do của đ−ờng hàn là mặt cong nh−ng khi tính có thể xem đó là mặt phẳng, chiều dài đ−ờng vng góc từ gốc đ−ờng hàn đến mặt đ−ịng hàn là chiều cao hay chiều dày của đ−ờng hàn (đoạn AI trên hình 2-5). A C B I Gốc đuờng hàn Chiều cao Hình 2-5
- Diện tích hiệu dụng là tích của chiều cao đ−ờng hàn với chiều dài hiệu dụng của đ−ờng hàn.
- AB, AC đ−ợc gọi là kích th−ớc của đ−ờng hàn góc. - Kích th−ớc lớn nhất của đ−ờng hàn góc lấy nh− sau:
+ Bằng chiều dày của tấm cơ bản khi tấm cơ bản có chiều dày nhỏ hơn hay bằng 6mm.
+ Nhỏ hơn chiều dày của tấm cơ bản 2mm khi tấm cơ bản có chiều dày lớn hơn hay bằng 6mm.
- Kích th−ớc nhỏ nhất cần lấy theo bảng 2-7, đồng thời không v−ợt quá chiều dày của tấm cơ bản mỏng hơn.
Bảng 2-7
kích th−ớc nhỏ nhất của các đ−ờng hàn góc
Chiều dày kim loại cơ bản của bộ phận mỏng hơn đ−ợc nối ghép (T) (mm) Kích th−ớc nhỏ nhất của đ−ờng hàn góc (mm) T ≤ 20 6 20 < T 8
- Chiều dài hiệu dụng nhỏ nhất của đ−ờng hàn góc phải lấy bằng bốn lần kích th−ớc của nó và khơng nhỏ hơn 40mm.
- Sức kháng tính tốn.
Khi đ−ờng hàn góc chịu kéo hoặc nén song song với trục đ−ờng hàn, sức kháng tính tốn đ−ợc lấy bằng sức kháng tính tốn của kim loại cơ bản.
Khi đ−ờng hàn góc chịu cắt, sức kháng tính tốn đ−ợc lấy trị số nhỏ hơn sức kháng tính tốn của vật liệu tấm cơ bản và sức kháng tính tốn của kim loại hàn.
Rr = min 0,58 Φy Fy (2-19) 0,60 ΦC2 Fexx
trong đó:
Φy – Hệ số sức kháng đối với cắt, lấy theo phần 1-5 đã nêu trên. Fy – c−ờng độ chảy nhỏ nhất của cấu kiện liên kết (MPa). Fexx – c−ờng độ phân loại của kim loại hàn (MPa).
ΦC2 – hệ số sức kháng đối với kim loại hàn, lấy theo phần 1-5 đã nêu trên..
2.3.1.2. Hàn có vát.
Mối hàn có vát là mối hàn trong rãnh do mép đ−ờng hàn đ−ợc vát đi. Mối hàn này th−ờng đ−ợc dùng khi hàn đối đầu, tuy nhiên cũng có thể dùng để hàn ở góc, chẳng hạn bốn góc của mặt cắt thanh hình hộp. Rãnh có thể là rãnh vng khi chiều dày tấm cơ bản nhỏ, rãnh chữ V đơn, chữ X, chữ U…(hình 2-6).
a/ b/ c/ d/ Rãnh vuông Rãnh chữ V Rãnh chữ X Rãnh chũ U Hình 2-6. Một số kiểu vát mép khi hàn a. Sức kháng tính tốn của liên kết hàn có vát ngấu hồn tồn. - Sức kháng kéo và nén:
Sức kháng tính tốn của các liên kết hàn có vát ngấu hồn tồn chịu kéo hoặc nén vng góc với diện tích hiệu dụng của đ−ờng hàn hoặc song song với trục đ−ờng hàn đựoc lấy nh− sức kháng tính tốn của kim loại cơ bản.
- Sức kháng cắt:
Sức kháng cắt tính tốn của liên kết hàn có vát ngấu hồn tồn trên diện tích hiệu dụng phải đ−ợc lấy theo trị số nhỏ hơn cho trong (2-20) hoặc 60% sức kháng tính tốn của kim loại cơ bản chịu kéo.
Rr = 0,60 ΦC1 Fexx (2-20) trong đó:
Fexx – c−ờng độ phân loại của kim loại hàn (MPa).
ΦC1 – hệ số sức kháng đối với kim loại hàn, lấy theo phần 1-5 đã nêu trên.
b. Sức kháng tính tốn của liên kết hàn có vát ngấu khơng hồn tồn. - Sức kháng kéo và nén:
Sức kháng kéo , nén của các liên kết hàn có vát ngấu khơng hồn tồn theo ph−ơng song song với trục đ−ờng hàn hoặc sức kháng nén vng góc với diện tích hiệu dụng lấy nh− sức kháng tính tốn của kim loại cơ bản. Sức kháng kéo của các liên kết hàn có vát ngấu khơng hồn tồn chịu kéo trực giao với diện tích hiệu dụng lấy theo giá trị nhỏ hơn của (2-21) hoặc sức kháng tính tốn của kim loại cơ bản.
Rr = 0,60 ΦC1 Fexx. (2-21) trong đó ΦC1 và Fexx nh− đã nêu ở trên.
- Sức kháng cắt.
Sức kháng tính tốn về cắt của các liên kết hàn có vát ngấu khơng hồn tồn chịu lực song song với trục đ−ờng hàn phải lấy theo giá trị nhỏ hơn của sức kháng tính tốn của vật liệu cơ bản hoặc sức kháng tính tốn của kim loại hàn.
Rr = min 0,58 Φy Fy
0,60 ΦC2 Fexx (2-22) trong đó Φy , Fy , ΦC2 , Fexx nh− đã nêu ở trên.