Connection designSteelKnowledge baseWeldsConnection

Kích thước mối hàn

This article is also available in

Mối hàn là thành phần tốn kém nhất và quan trọng nhất trong các liên kết thép. Thiết kế thiếu có thể dẫn đến phá hoại giòn, trong khi thiết kế thừa gây co ngót quá mức. Tính năng tự động xác định kích thước mối hàn hướng đến thiết kế liên kết thép nhanh chóng, nhất quán và an toàn.

Trong IDEA StatiCa Connection, có hai phương pháp xác định kích thước mối hàn dành cho tất cả người dùng:

Theo cường độ đầy đủ
Với hệ số dư bền

Đối với người dùng Eurocode, có thêm hai phương pháp:

Theo ước tính khả năng chịu lực
Theo độ dẻo tối thiểu

Phương pháp xác định kích thước mối hàn được chỉ định trong hộp thoại Thao tác.

Khi chạy tính năng xác định kích thước mối hàn, mọi mối hàn góc trong mô hình đều được điều chỉnh theo phương pháp xác định kích thước mối hàn. Nhìn chung, kích thước mối hàn sẽ tăng dần theo thứ tự sau:

Theo ước tính khả năng chịu lực
Theo độ dẻo tối thiểu
Cường độ đầy đủ
Với hệ số dư bền

Các phương pháp được mô tả chi tiết dưới đây.

Theo ước tính khả năng chịu lực

Xác định kích thước mối hàn theo ước tính khả năng chịu lực tự động cung cấp kích thước mối hàn đủ mạnh để truyền tải trọng đã đặt.

Ước tính khả năng chịu lực của mối hàn là ứng dụng học máy đầu tiên trong IDEA StatiCa. Hiện tại, tính năng này chỉ được triển khai cho Eurocode. Khả năng chịu lực của mối hàn được xác định theo phần tử mối hàn chịu ứng suất lớn nhất. Do đó, hệ số sử dụng mối hàn có tính phi tuyến cao. Khả năng chịu lực của toàn bộ chiều dài được ước tính bằng thuật toán học máy dựa trên phân bố ứng suất dọc theo chiều dài mối hàn.

Xác định kích thước mối hàn theo ước tính khả năng chịu lực yêu cầu có kết quả tính toán. Kích thước mối hàn góc được điều chỉnh theo công thức sau:

\[ a_{new} = a \cdot Ut_c / Ut_{target} \]

trong đó:

\(a_{new}\) – kích thước mối hàn góc đã điều chỉnh
\(a\) – kích thước mối hàn góc đã đặt trước đó
\(Ut_c\) – ước tính khả năng chịu lực dựa trên thuật toán học máy, hiển thị tại mục kiểm tra mối hàn
\(Ut_{target}\) – hệ số sử dụng mục tiêu trong Cài đặt → Thiết kế → Tự động thiết kế → Kích thước mối hàn

Giá trị \(a_{new}\) kết quả được làm tròn lên theo Tùy chọn → Đơn vị ứng dụng → Làm tròn thực thể mới → Kích thước mối hàn.

Lưu ý rằng kích thước mối hàn bị giới hạn bởi các quy định cấu tạo, ví dụ kích thước mối hàn không được nhỏ hơn 3 mm (EN 1993-1-8 – 4.5.2). Các quy định cấu tạo này được tuân thủ. Ngoài ra, cần lưu ý rằng nhiều mối hàn trong IDEA StatiCa thường được đặt bằng một giá trị duy nhất. Trong những trường hợp này, kích thước được đặt theo mối hàn có hệ số sử dụng cao nhất.

Ngoài ra, có thể sử dụng vòng lặp tính toán. Khi phương pháp xác định kích thước mối hàn được đặt theo ước tính khả năng chịu lực, trình tự thực hiện như sau:

Xác định kích thước mối hàn góc theo cường độ đầy đủ
Tính toán mô hình
Xác định kích thước mối hàn góc theo ước tính khả năng chịu lực
Tính toán mô hình

Mối hàn sau đó được đặt ở mức bằng hoặc dưới hệ số sử dụng mục tiêu chỉ với một lần nhấp.

Theo độ dẻo tối thiểu

Xác định kích thước mối hàn theo độ dẻo tối thiểu tự động cung cấp các liên kết hàn đủ mạnh để ngăn ngừa phá hoại giòn. Cường độ mối hàn cho phép chảy dẻo ban đầu của bản thép, nhưng cuối cùng mối hàn sẽ bị đứt.

Yêu cầu về độ dẻo tối thiểu của liên kết hàn trong FprEN 1993-1-8:2023 – 6.9(4). Yêu cầu này xuất phát từ phụ lục quốc gia của Hà Lan đối với EN 1993-1-8, trong đó tỷ lệ cố định giữa cường độ mối hàn và cường độ bản thép là 0,8. Yêu cầu này cũng được đưa vào Sách xanh được sử dụng rộng rãi của Vương quốc Anh, cụ thể là Chương C2 và C3. Tuy nhiên, tỷ lệ cố định này chỉ phù hợp với thép cấp S355. Trong thế hệ Eurocode thứ hai, điều này được mở rộng cho tất cả các cấp thép.

Yêu cầu này được kiểm tra cho mối hàn góc hai phía bằng:

\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \cdot \min \left \{1.0, 1.1\frac{f_y}{f_u} \right \}\]

trong đó:

\(a\) – chiều cao họng mối hàn
\(t\) – chiều dày bản thép được liên kết bằng cạnh
\(\beta_w\) – hệ số tương quan mối hàn
\(\gamma_{M2}\) – hệ số an toàn cho bu lông và mối hàn; có thể chỉnh sửa trong Cài đặt tiêu chuẩn
\(f_y\) – giới hạn chảy của bản thép
\(f_u\) – cường độ kéo đứt của mối hàn
\(\gamma_{M0}\) – hệ số an toàn cho bản thép; có thể chỉnh sửa trong Cài đặt tiêu chuẩn

Chiều cao họng mối hàn góc một phía lớn gấp đôi so với mối hàn góc hai phía.

Lưu ý rằng phương pháp này hữu ích cho các mối hàn chịu tải trọng ngang và có hiệu quả khi bản thép được liên kết theo toàn bộ chiều rộng.

Theo cường độ đầy đủ

Xác định kích thước mối hàn theo cường độ đầy đủ tự động cung cấp các mối hàn có cường độ cao hơn bản thép được liên kết. Trong tính toán, giả định rằng các bản thép chịu kéo và mối hàn chịu tải trọng ngang như trường hợp bất lợi nhất về cường độ và độ dẻo của mối hàn. Thiết kế này hữu ích để tránh phá hoại giòn của mối hàn khi chịu tải trọng tĩnh.

Phương pháp này cũng được đưa vào Sách xanh được sử dụng rộng rãi của Vương quốc Anh, cụ thể là Chương C1.

Yêu cầu này được kiểm tra cho mối hàn góc hai phía bằng:

\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} }\]

trong đó:

\(a\) – chiều cao họng mối hàn
\(t\) – chiều dày bản thép được liên kết bằng cạnh
\(\beta_w\) – hệ số tương quan mối hàn
\(\gamma_{M2}\) – hệ số an toàn cho bu lông và mối hàn; có thể chỉnh sửa trong Cài đặt tiêu chuẩn
\(f_y\) – giới hạn chảy của bản thép
\(f_u\) – cường độ kéo đứt của mối hàn
\(\gamma_{M0}\) – hệ số an toàn cho bản thép; có thể chỉnh sửa trong Cài đặt tiêu chuẩn

Lưu ý rằng phương pháp này hữu ích cho các mối hàn chịu tải trọng ngang và có hiệu quả khi bản thép được liên kết theo toàn bộ chiều rộng.

Với hệ số dư bền

Xác định kích thước mối hàn với hệ số dư bền tự động cung cấp các mối hàn có cường độ cao hơn nhiều so với bản thép được liên kết. Hệ số dư bền được chỉ định trong Cài đặt → Thiết kế → Tự động thiết kế → Kích thước mối hàn. Giá trị mặc định là 1,4 được lấy từ EN 1993-1-8 – 6.2.3 (5) để hình thành khớp dẻo.

Trong tính toán, giả định rằng các bản thép chịu kéo và mối hàn chịu tải trọng ngang như trường hợp bất lợi nhất về cường độ và độ dẻo của mối hàn. Thiết kế này hữu ích để tránh phá hoại giòn của mối hàn khi thiết kế dẻo hoặc chịu tải trọng chu kỳ. Lưu ý rằng kích thước mối hàn lớn không tự động đảm bảo độ dẻo cao. Ngược lại, điều này có thể dẫn đến ứng suất dư và biến dạng quá mức do co ngót mối hàn.

Yêu cầu này được kiểm tra cho mối hàn góc hai phía bằng:

\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \cdot f_{overstrength}\]

trong đó:

\(a\) – chiều cao họng mối hàn
\(t\) – chiều dày bản thép được liên kết bằng cạnh
\(\beta_w\) – hệ số tương quan mối hàn
\(\gamma_{M2}\) – hệ số an toàn cho bu lông và mối hàn; có thể chỉnh sửa trong Cài đặt tiêu chuẩn
\(f_y\) – giới hạn chảy của bản thép
\(f_u\) – cường độ kéo đứt của mối hàn
\(\gamma_{M0}\) – hệ số an toàn cho bản thép; có thể chỉnh sửa trong Cài đặt tiêu chuẩn
\(f_{overstrength}\) – hệ số dư bền được chỉ định trong Cài đặt → Thiết kế → Tự động thiết kế → Kích thước mối hàn

Lưu ý rằng phương pháp này hữu ích cho các mối hàn chịu tải trọng ngang và có hiệu quả khi bản thép được liên kết theo toàn bộ chiều rộng.

Kích thước mối hàn

This article is also available in

Trong IDEA StatiCa Connection, có hai phương pháp xác định kích thước mối hàn dành cho tất cả người dùng:

Theo cường độ đầy đủ
Với hệ số dư bền

Đối với người dùng Eurocode, có thêm hai phương pháp:

Theo ước tính khả năng chịu lực
Theo độ dẻo tối thiểu

Phương pháp xác định kích thước mối hàn được chỉ định trong hộp thoại Thao tác.

Theo ước tính khả năng chịu lực
Theo độ dẻo tối thiểu
Cường độ đầy đủ
Với hệ số dư bền

Các phương pháp được mô tả chi tiết dưới đây.

Theo ước tính khả năng chịu lực

Xác định kích thước mối hàn theo ước tính khả năng chịu lực tự động cung cấp kích thước mối hàn đủ mạnh để truyền tải trọng đã đặt.

Xác định kích thước mối hàn theo ước tính khả năng chịu lực yêu cầu có kết quả tính toán. Kích thước mối hàn góc được điều chỉnh theo công thức sau:

\[ a_{new} = a \cdot Ut_c / Ut_{target} \]

trong đó:

\(a_{new}\) – kích thước mối hàn góc đã điều chỉnh
\(a\) – kích thước mối hàn góc đã đặt trước đó
\(Ut_c\) – ước tính khả năng chịu lực dựa trên thuật toán học máy, hiển thị tại mục kiểm tra mối hàn
\(Ut_{target}\) – hệ số sử dụng mục tiêu trong Cài đặt → Thiết kế → Tự động thiết kế → Kích thước mối hàn

Giá trị \(a_{new}\) kết quả được làm tròn lên theo Tùy chọn → Đơn vị ứng dụng → Làm tròn thực thể mới → Kích thước mối hàn.

Xác định kích thước mối hàn góc theo cường độ đầy đủ
Tính toán mô hình
Xác định kích thước mối hàn góc theo ước tính khả năng chịu lực
Tính toán mô hình

Mối hàn sau đó được đặt ở mức bằng hoặc dưới hệ số sử dụng mục tiêu chỉ với một lần nhấp.

Theo độ dẻo tối thiểu

Yêu cầu này được kiểm tra cho mối hàn góc hai phía bằng:

\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \cdot \min \left \{1.0, 1.1\frac{f_y}{f_u} \right \}\]

trong đó:

\(a\) – chiều cao họng mối hàn
\(t\) – chiều dày bản thép được liên kết bằng cạnh
\(\beta_w\) – hệ số tương quan mối hàn
\(\gamma_{M2}\) – hệ số an toàn cho bu lông và mối hàn; có thể chỉnh sửa trong Cài đặt tiêu chuẩn
\(f_y\) – giới hạn chảy của bản thép
\(f_u\) – cường độ kéo đứt của mối hàn
\(\gamma_{M0}\) – hệ số an toàn cho bản thép; có thể chỉnh sửa trong Cài đặt tiêu chuẩn

Chiều cao họng mối hàn góc một phía lớn gấp đôi so với mối hàn góc hai phía.

Lưu ý rằng phương pháp này hữu ích cho các mối hàn chịu tải trọng ngang và có hiệu quả khi bản thép được liên kết theo toàn bộ chiều rộng.

Theo cường độ đầy đủ

Phương pháp này cũng được đưa vào Sách xanh được sử dụng rộng rãi của Vương quốc Anh, cụ thể là Chương C1.

Yêu cầu này được kiểm tra cho mối hàn góc hai phía bằng:

\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} }\]

trong đó:

\(a\) – chiều cao họng mối hàn
\(t\) – chiều dày bản thép được liên kết bằng cạnh
\(\beta_w\) – hệ số tương quan mối hàn
\(\gamma_{M2}\) – hệ số an toàn cho bu lông và mối hàn; có thể chỉnh sửa trong Cài đặt tiêu chuẩn
\(f_y\) – giới hạn chảy của bản thép
\(f_u\) – cường độ kéo đứt của mối hàn
\(\gamma_{M0}\) – hệ số an toàn cho bản thép; có thể chỉnh sửa trong Cài đặt tiêu chuẩn

Lưu ý rằng phương pháp này hữu ích cho các mối hàn chịu tải trọng ngang và có hiệu quả khi bản thép được liên kết theo toàn bộ chiều rộng.

Với hệ số dư bền

Yêu cầu này được kiểm tra cho mối hàn góc hai phía bằng:

\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \cdot f_{overstrength}\]

trong đó:

\(a\) – chiều cao họng mối hàn
\(t\) – chiều dày bản thép được liên kết bằng cạnh
\(\beta_w\) – hệ số tương quan mối hàn
\(\gamma_{M2}\) – hệ số an toàn cho bu lông và mối hàn; có thể chỉnh sửa trong Cài đặt tiêu chuẩn
\(f_y\) – giới hạn chảy của bản thép
\(f_u\) – cường độ kéo đứt của mối hàn
\(\gamma_{M0}\) – hệ số an toàn cho bản thép; có thể chỉnh sửa trong Cài đặt tiêu chuẩn
\(f_{overstrength}\) – hệ số dư bền được chỉ định trong Cài đặt → Thiết kế → Tự động thiết kế → Kích thước mối hàn

Lưu ý rằng phương pháp này hữu ích cho các mối hàn chịu tải trọng ngang và có hiệu quả khi bản thép được liên kết theo toàn bộ chiều rộng.