CivilAxisCivilAxis
/Tools › Weld Strength Calculator
☕ Ủng hộ🌐 Cộng đồng
English

Thiết kế mối hàn theo AISC 360 - Ứng suất danh nghĩa, LRFD & ASD

Lý thuyết đằng sau chế độ AISC 360 của Tool: chiều cao tính toán và ứng suất, ứng suất danh nghĩa F_nw = 0,60·F_EXX kiểm tra theo cả LRFD (φ=0,75) và ASD (Ω=2,0), và mối hàn rãnh CJP/PJP - với đơn vị hệ Anh.

🔥Mở Tool tính cường độ mối hàn tương tác→

Chạy phương pháp này trong công cụ miễn phí và xuất kết quả ra Excel (.xlsx) hoặc PDF.

Chiều cao tính toán

Mối hàn góc được kiểm tra không phải trên cạnh nhìn thấy mà trên chiều cao tính toán - mặt phẳng hẹp nhất qua mối hàn, nơi giả định xảy ra phá hoại. Với mối hàn cạnh đều cạnh ss:

a=s2≈0.707 sa = \dfrac{s}{\sqrt2} \approx 0.707\,s
ass
Fillet weld - leg size s and effective throat a = s/√2

Mọi ứng suất thiết kế tác dụng trên diện tích Aw=a LeffA_w = a\,L_{eff}, với LeffL_{eff} là chiều dài hiệu dụng (toàn bộ chiều dài với mối hàn liên tục; nhân đôi với mối hàn hai phía). Chính chiều cao tính toán - không phải cạnh - quyết định khả năng của mối hàn.

Cạnh ss là kích thước ghi trên bản vẽ - thường 4 đến 12 mm, và ít nhất tương đương chiều dày phần nối mỏng hơn để mối nối nguội mà không nứt - còn chiều cao suy ra từ hệ số 0,707. Chiều dài hiệu dụng bỏ qua phần lồi đầu và cuối nơi mối hàn chưa đủ kích thước: với đầu không hàn vòng quanh góc, thường trừ một chiều cao ở mỗi đầu, và mối hàn ngắn hơn giá trị lớn hơn giữa 30 mm hoặc sáu lần cạnh được coi là không chịu lực. Chính các giới hạn cấu tạo này khiến một mối hàn dài và nhỏ thường hiệu quả hơn một mối hàn ngắn và dày - khả năng tỉ lệ với chiều dài, trong khi mối hàn dày thêm nhiệt, biến dạng và chi phí.

Ứng suất trên tiết diện hàn

Lực tác dụng được phân thành ba thành phần trên mặt tiết diện: ứng suất pháp σ⊥\sigma_\perp, ứng suất cắt ngang τ⊥\tau_\perp (vuông góc trục hàn) và ứng suất cắt dọc  τ∥\,\tau_\parallel (dọc trục hàn). Lực vuông góc với mối hàn ở 45° so với tiết diện cho  σ⊥=τ⊥\,\sigma_\perp = \tau_\perp.

τ∥τ⊥σ⊥
Stresses on the throat plane: σ⊥ (normal), τ⊥ (transverse shear), τ∥ (longitudinal shear)

AISC 360 - ứng suất danh nghĩa mối hàn (Chương J2)

Tiêu chuẩn Mỹ AISC 360 xác định mối hàn góc từ ứng suất danh nghĩa Fnw=0.60 FEXX\,F_{nw} = 0.60\,F_{EXX}, với FEXXF_{EXX} là cường độ phân loại que hàn (E60–E90). Tác dụng là hợp ứng suất trên chiều cao tính toán  a=0.707 w\,a = 0.707\,w (cạnh  w\,w), và khả năng cho phép được trình bày theo cả hai triết lý thiết kế:

LRFD:    ϕFnw=0.75 FnwASD:    FnwΩ=Fnw2.0\text{LRFD:}\;\; \phi F_{nw} = 0.75\,F_{nw} \qquad \text{ASD:}\;\; \dfrac{F_{nw}}{\Omega} = \dfrac{F_{nw}}{2.0}

Cả hàng LRFD (ϕ=0.75\phi = 0.75) và ASD (Ω=2.0\Omega = 2.0) đều hiển thị để bạn đọc theo cách nào cũng được; phương pháp thiết kế đã chọn quyết định hàng nào chi phối kết luận. Đầu vào AISC có thể nhập theo đơn vị hệ Anh (in · kip · ksi) qua nút chuyển đơn vị.

Mối hàn rãnh - CJP và PJP

Mối hàn rãnh CJP (ngấu hoàn toàn) đạt cường độ kim loại cơ bản - kiểm tra với  ϕFy\,\phi F_y(LRFD) hoặc Fy/ΩF_y/\Omega (ASD). Mối hàn PJP (ngấu một phần) kiểm tra như kim loại mối hàn (Fnw=0.60 FEXXF_{nw}=0.60\,F_{EXX}) trên chiều cao tính toán; rãnh hai phía cho hai tiết diện.

Nhóm mối hàn - phương pháp "mối hàn như một đường"

Khi một nhóm mối hàn (hộp, chữ C, hai đường) chịu lực trong mặt phẳng và mô men xoắn, cách kinh điển coi mối hàn là đường có tiết diện đơn vị. Tính chiều dài nhóm LL, trọng tâm và mô men cực của đường hàn Ip=Iy+Iz\,I_p = I_y + I_z. Lực trực tiếp trên đơn vị chiều dài là fdir=F/Lf_{dir} = F/L; xoắn thêm ftor=M rmax⁡/Ip\,f_{tor} = M\,r_{\max}/I_p tại điểm xa nhất. Hai thành phần cộng vectơ tại góc bất lợi nhất cho hợp lực đỉnh trên đơn vị chiều dài, chia cho tiết diện thực thành ứng suất kiểm tra với cùng giới hạn của tiêu chuẩn:

fres=∣ f⃗dir+f⃗tor ∣,τ=fresaf_{res} = \left|\,\vec f_{dir} + \vec f_{tor}\,\right|, \qquad \tau = \dfrac{f_{res}}{a}

Chọn dạng nhóm hàn ở tab Nhóm mối hàn và nhập kích thước hộp cùng tải trọng trong mặt phẳng để có mức huy động lớn nhất.

Câu hỏi thường gặp

Theo EN 1993-1-8, mối hàn góc được kiểm tra trên tiết diện tính toán. Trước hết tính chiều cao a = s/√2 từ cạnh s, rồi diện tích A_w = a·L. Phân tích lực tác dụng thành ứng suất pháp σ⊥, ứng suất cắt ngang τ⊥ và ứng suất cắt dọc τ∥ trên tiết diện. Phương pháp định hướng yêu cầu √(σ⊥² + 3(τ⊥² + τ∥²)) ≤ f_u/(β_w·γ_M2) và σ⊥ ≤ 0,9·f_u/γ_M2. Tool này kiểm tra cả hai điều kiện cùng phương pháp đơn giản.

Chiều cao tính toán a là khoảng cách ngắn nhất từ chân đến mặt mối hàn - mặt phẳng giả định mối hàn bị phá hoại. Với mối hàn góc cạnh đều 90° cạnh s thì a = s/√2 ≈ 0,707·s. Mọi ứng suất mối hàn góc theo Eurocode tác dụng trên diện tích tiết diện này, không phải trên mặt cạnh.

Cả hai nêu trong EN 1993-1-8 §4.5.3. Phương pháp định hướng phân lực thành các thành phần pháp tuyến và song song với tiết diện rồi tổ hợp √(σ⊥² + 3(τ⊥² + τ∥²)) ≤ f_vw,d - ít thiên về an toàn hơn và có lợi cho mối hàn chịu lực dọc. Phương pháp đơn giản bỏ qua phương và chỉ yêu cầu hợp lực trên đơn vị chiều dài F_w,Ed ≤ F_w,Rd = f_vw,d·a - nhanh và luôn an toàn. Tool báo cả hai.

β_w là hệ số tương quan của mối hàn góc theo EN 1993-1-8 Bảng 4.1, làm giảm cường độ tính toán f_vw,d = f_u/(β_w·γ_M2). Phụ thuộc mác thép: 0,80 cho S235, 0,85 cho S275, 0,90 cho S355 và 1,00 cho S420/S460.

Chọn mối hàn sao cho mức huy động lớn nhất ≤ 1,0. Tăng cạnh s (làm tăng chiều cao a và khả năng) hoặc chiều dài L cho đến khi cả hai kiểm tra đạt. Cũng có giới hạn cấu tạo (thường cạnh tối thiểu ~3 mm, và không vượt phần mỏng hơn được nối). Nhập giá trị thử vào Tool để đọc mức huy động.

Sẵn sàng kiểm tra mối hàn theo AISC 360? Chọn que hàn và phương pháp thiết kế (LRFD/ASD), nhập hình học và lực để có khả năng cho phép và kết luận ĐẠT/KHÔNG ĐẠT.

🔥Mở Tool tính cường độ mối hàn tương tác→
Đánh giá
Chưa có đánh giá
Đăng nhập để tham gia thảo luận.
Đang tải…