Giảm chi phí hàn bằng cách tối ưu hóa chế tạo

Thật thú vị khi chúng ta có thể tìm thấy những cách tiếp cận khác nhau đối với cùng một kết cấu giữa các khu vực, công ty, hay thậm chí giữa các kỹ sư thiết kế khác nhau. Trong khi một số người sẽ hàn tất cả mọi thứ lại với nhau mà không cần nghĩ đến một con bu lông nào, thì những người khác lại chia kết cấu thành nhiều phần và kết nối tất cả lại với nhau bằng hàng chục bu lông. Cả hai cách tiếp cận để liên kết các cấu kiện kết cấu đều có ưu và nhược điểm riêng. 

Các liên kết hàn thuần túy cứng hơn các liên kết bu lông và do đó được coi là an toàn hơn hoặc có thể giảm độ võng. Nhưng khi đó, một thợ hàn có kinh nghiệm (nghĩa là tốn kém) phải có mặt tại công trường, treo mình an toàn trong không gian, thường trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Việc kiểm tra chất lượng mối hàn đôi khi thậm chí không thể thực hiện được, và công việc kém chính xác hơn rõ ràng dẫn đến chi phí vật liệu cao hơn.

Mặt khác, hàn tại xưởng có thể chính xác hơn, nhưng cũng đòi hỏi phải vận chuyển đến công trường. Và hàn tại công trường thường tốn kém trong quá trình thực hiện và lãng phí vật liệu hàn. Hãy đọc tiếp để tìm hiểu cách tiếp cận nào phù hợp nhất với dự án của bạn.

Bạn đã biết rằng IDEA StatiCa có thể giúp bạn tính toán không chỉ độ cứng của các liên kết hàn mà còn ước tính chi phí của liên kết tùy thuộc vào loại mối hàn, v.v. Đó không phải là điều gì mới mẻ. Bạn có thể đọc một trong các bài viết của chúng tôi về tính toán chi phí liên kết. 

Nhưng chúng tôi cũng tin rằng các thiết kế liên kết nên chính xác nhất có thể trong khi vẫn đảm bảo khả năng chịu lực đủ của liên kết. Và một trong những tính năng của chúng tôi có thể giúp bạn chính xác điều này. 

Thiết kế tiếp xúc giữa cột và bản mã chân cột

Hãy tưởng tượng bạn cần thiết kế một cột thép được hàn vào bản mã chân cột của nó. Tải trọng phải được truyền từ kết cấu phía trên xuống móng. Ở một số quốc gia, có thể tính đến sự tiếp xúc giữa cột và bản mã chân cột khi đánh giá khả năng chịu nén của liên kết.

Trong hầu hết các tiêu chuẩn, chẳng hạn như Eurocode, tải trọng được giả định chỉ truyền qua các mối hàn. Do đó, các mối hàn phải được thiết kế để chịu toàn bộ lực nén từ kết cấu phía trên. Tuy nhiên, bạn có thể hình dung rằng tồn tại một sự tiếp xúc nhất định giữa chân cột và bản mã chân cột ngay cả trước khi hai bộ phận này được hàn lại với nhau.

Ở một số khu vực, các hướng dẫn kỹ thuật cho phép tính đến sự tiếp xúc này khi đánh giá khả năng chịu nén. Tất nhiên, có một số tiêu chí cần được đáp ứng để được phép sử dụng cách tiếp cận này. Khi đó, sự tiếp xúc mang lại khả năng chịu lực bổ sung cho khả năng chịu nén của mối hàn chân, dẫn đến thiết kế mối hàn kinh tế hơn.

Mô hình mối hàn sau đó sẽ được thiết lập có độ cứng cao. Khi nó bắt đầu chảy dẻo (tức là biến dạng dẻo), sự tiếp xúc được kích hoạt và lực nén được tiếp nhận bởi tiếp xúc. Điều này dẫn đến các giá trị ứng suất đáng kể trong mối hàn ngay cả khi tiếp xúc được áp dụng. Tuy nhiên, điều quan trọng là khả năng chịu lực cắt của mối hàn không bị giảm. Mối hàn không còn được kiểm tra về nén vì điều này được tiếp nhận bởi tiếp xúc, nhưng kéo và lực cắt vẫn được gán cho mối hàn và các kiểm tra phù hợp được thực hiện.

Về mặt thực tế, bạn sẽ thêm một tiếp xúc và một mối hàn trên các cạnh thích hợp của cấu kiện (cột trong trường hợp này) cùng một lúc. Từ góc độ truyền tải trọng, tiếp xúc sẽ chỉ có hiệu lực trong nén trong khi các mối hàn sẽ truyền lực cắt và lực kéo. Cả hai thao tác đều có sẵn trong thao tác chế tạo "Weld or contact".

Đây là những gì bạn sẽ thấy trong IDEA StatiCa Connection:

• Một đường màu đỏ đại diện cho tiếp xúc chịu nén được kết hợp với một đường màu vàng dùng để chỉ các mối hàn (khi chế độ xem trong suốt được kích hoạt)

• Trong kết quả và báo cáo, một mũi tên hướng xuống đã được thêm vào bên cạnh ký hiệu hình chữ nhật của mối hàn góc

Bạn có thể áp dụng bất kỳ loại mối hàn góc nào kết hợp với tiếp xúc (tức là liên tục, từng phần hoặc gián đoạn). Mối hàn đối đầu không được kết hợp theo bản chất của chúng.

Giới hạn của quy trình

Cách tiếp cận được trình bày có thể được áp dụng khi các thao tác chế tạo thực tế được đảm bảo: các cạnh của cấu kiện được hàn phải được gia công chính xác sao cho không có khe hở giữa các bộ phận được hàn. Do các tiêu chí nghiêm ngặt này, quy trình này bị giới hạn ở một số quốc gia như Hà Lan và Vương quốc Anh. Chúng tôi không thể nhấn mạnh đủ rằng trách nhiệm đảm bảo các tiêu chí này được đáp ứng vẫn thuộc về kỹ sư.

Khám phá thêm 

Sự kết hợp của tiếp xúc chịu nén và mối hàn trên cùng một cạnh của bản thép là một trong những tính năng mới trong IDEA StatiCa phiên bản 22.1 được phát hành vào tháng 10 năm nay. Xem danh sách đầy đủ các chức năng mới trong Ghi chú phát hành của IDEA StatiCa 22.1 cho thép và bê tông hoặc xem bản trình bày trực tiếp trong hội thảo trực tuyến phát hành Có gì mới trong IDEA StatiCa 22.1 của chúng tôi.