http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD
46
trong đó:
Q
u
lực nhổ trên một bu lông do tải trọng có hệ số, đ ược lấy bằng không khi lực l à
âm (N)
P
u
lực kéo trực tiếp trên một bu lông do tải trọng có hệ số (N)
a khoảng cách từ tim bu lông đến mép tấm (mm)
b khoảng cách từ tim bu lông đến chân đường hàn của cấu kiện liên kết (mm)
t bề dày nhỏ nhất của các cấu kiện li ên kết
2.7 Liên kết hàn đơn giản
Liên kết hàn là hình thức liên kết chủ yếu hiện nay trong kết cấu thép. Li ên kết hàn đơn
giản về cấu tạo, thiết kế v à thi công, ít chi ti ết và không gây giảm yếu mặt cắt. Thông
thường, các cấu kiện thép đ ược hàn nối trong nhà máy và được lắp ghép tại công tr ường
bằng bu lông cường độ cao.
Tuy nhiên, nhược điểm của liên kết hàn là thường gây ứng suất dư, đặc biệt trong
những mối hàn lớn. Ngoài ra, chất lượng mối hàn phụ thuộc nhiều vào công nghệ hàn và
trình độ người thi công.
Các mối hàn được thiết kế với cường độ bằng cường độ thép cơ bản, trong đó, que
hàn được quy định phù hợp với từng loại thép kết cấu (tham khảo t ài liệu [2]).
2.7.1 Cấu tạo liên kết hàn
Các loại mối hàn chủ yếu trong kết cấu thép l à hàn góc, hàn rãnh và hàn đinh tán, trong đó
thông dụng nhất là hàn góc. Khi chịu lực nhỏ, đường hàn góc là kinh tế vì không phải gia
công mép cấu kiện hàn. Khi chịu lực lớn, mối hàn rãnh có hiệu quả hơn vì mối hàn có thể
ngấu hoàn toàn vào thép cơ b ản. Hàn đinh tán chỉ được sử dụng khi không thể h àn góc
hay hàn rãnh.
Trong một liên kết, có thể sử dụng kết hợp nhiều loại đ ường hàn. Các loại vật liệu

khí trơ
Cấp 345 loại 1,2,3
E7018, E7028, E7016-X
hoặc E7018-X
EXXX
A588/M270M
Cấp 345 W
AWS A5.1E7016, E7018,
E7028, AWS A5.5E7016-X
E7018-X, E7028-X, E7018-W
E7015, 16, 18-C1L, C2L
E8016, 18C1, C2, E8016,
18C3, E8018-W
AWS A5.17
hoặc A5.23
F7A0- EXXX
F8A0- EXXX
AWS A5.20
hoặc A5.29
E7XT-15
E8XT-1,5NiX, W
A852/M270 Cấp
485 W
AWS A5.5 E9018-M
AWS A5.23
F9A0-EXXX-X
AWS A5.29
E9XT1-X,E9XT5-X
A514/M270
Cấp 690 và 690 W

F6A0-EXXX
F7A0-EXXX
330
400
415 - 550
480 - 655
300
370
400 - 565
470 - 670
22
22
27 - 20
o
C
27 - 20
o
C
Hàn dây lõi thuốc:
E6XT-1,5
E7XT-1,5
345
414
428min
497 min
315
385
415 - 600
485 - 655
22

Hàn tự động dưới thuốc:
F7A0-EXXX
400
485 - 655
370
470 - 670
22
27 - 20
o
C
Hàn dây lõi thuốc:
E7XT-1,5
414
497 min
385
485 - 655
22
27 - 20
o
C
Hàn trong khí bảo vệ:
ER70S - 2, 3, 6, 7
400
480 min
370
470 - 670
22
27 - 20
o
C

Không kiểm tra
M270M
(A709M)
Cấp 485
Hàn tự động dưới thuốc:
F9A0-EXXX-X
540
620 - 760
510
605 - 785
17
34 - 25
o
C
Hàn dây lõi thuốc:
E9XT1-X
E9XT5-X
540
540
620 - 760
620 - 760
510
510
605 - 785
605 - 785
17
17
34 - 25
o
C

(mm)
Chiều dày nhỏ nhất của đường hàn góc
(mm)
T  20
6
T >20
8
Chiều dài có hiệu nhỏ nhất của đường hàn góc phải lớn hơn bốn lần chiều dày của nó
và phải lớn hơn 40 mm.
Các quy định cấu tạo chi tiết của li ên kết hàn theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN
272-05 có thể tham khảo trong Tài liệu [2].
2.7.2 Sức kháng tính toán của mối h àn
2.7.2.1 Mối hàn rãnh
a) Mối hàn rãnh ngấu hoàn toàn
Chịu lực dọc trục
Sức kháng tính toán của các li ên kết hàn rãnh ngấu hoàn toàn chịu nén hoặc chịu kéo trực
giao với diện tích hữu hiệu hoặc song song với trục đường hàn được lấy như sức kháng
tính toán của thép cơ bản.
Chịu cắt
Sức kháng tính toán của các li ên kết hàn rãnh ngấu hoàn toàn chịu cắt trên diện tích hữu
hiệu được lấy theo trị số nhỏ h ơn hoặc cho bởi công thức 2.13 hoặc 60% sức kh áng tính
toán chịu kéo của thép cơ bản.
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD
50
1 exx
0,6
r e
R F
(2.13)

0,6
r e
R F
(2.15)
trong đó,
2e

là hệ số sức kháng đối với thép h àn (bảng 1.1).
2.7.2.2 Mối hàn góc
Chịu lực dọc trục
Sức kháng tính toán của li ên kết bằng đường hàn góc chịu nén hoặc chịu kéo song song
với trục đường hàn được lấy như sức kháng tính toán của thép c ơ bản.
Chịu cắt
Sức kháng tính toán của đ ường hàn góc chịu cắt trên diện tích hữu hiệu được lấy theo trị
số nhỏ hơn hoặc cho bởi công thức 2.16 hoặc sức kháng có hệ số của vật liệu li ên kết
được quy định trong điều 6.13.5.
2 exx
0,6
r e
R F
(2.16)
trong đó
exx
F
cường độ phân loại của thép đường hàn
2e

hệ số sức kháng đối với đối với thép h àn (bảng 1.1)
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD

đường hàn, hoặc là cường độ của thép c ơ bản, tuỳ theo giá trị nào nhỏ hơn). Cách tiếp cận
này sẽ được minh hoạ trong ví dụ sau đây.
HÌnh 2.18 Mặt cắt tính toán của đường hàn góc
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD
52
VÍ DỤ 2.5
Một thanh thép dẹt chịu kéo dọc trục đ ược liên kết vào một bản nút như trong hình 2.19.
Đường hàn góc có chiều dày 6 mm được chế tạo bằng que h àn E70XX có cường độ
exx
485 MPaF 
. Sử dụng thép kết cấu loại M270, cấp 250 . Giả thiết rằng cường độ chịu
kéo của thanh kéo là được đảm bảo. Hãy xác định cường độ thiết kế của li ên kết hàn.
Hình 2.19 Hình cho ví dụ 2.5
Lời giải
Do đường hàn được bố trí đối xứng với trục dọc của cấu kiện, li ên kết được xem là một
liên kết đơn giản và không có tải trọng bổ sung do lệch tâm.
Chiều dày tính toán của đường hàn là (0,707  6)
Khả năng chịu cắt trên một đơn vị chiều dài (1 mm) đường hàn là
2 exx
0,6 .0,707 0,6.0,8.485.0,707.6 987,6 N/mm
r e
R F w  
Khả năng chịu cắt trên một đơn vị chiều dài của thanh nối mỏng h ơn (bản nút) là
.(0,58 ) 1,0.0,58.8.250 1160 N/mm
v n v y
R tF   
→ Cường độ đường hàn là quyết định. Khả năng chịu lực của toàn liên kết là
987,6.(100 100) 197520 N 197,52 kN
r

L  
thoả mãn yêu cầu về chiều dài tối thiểu của đường hàn là 4w = 24 mm và 40 mm.
Đáp số
Vậy, sử dụng hai đường hàn song song bằng nhau, mỗi đường hàn dài 110 mm.
2.8 Các trường hợp liên kết lệch tâm
Liên kết lệch tâm là một liên kết mà trong đó, hợp các lực tác dụng không đi qua
trọng tâm của các bu lông hoặc đ ường hàn. Nếu liên kết có một mặt phẳng đối xứng th ì
trọng tâm diện tích chịu cắt của bu lông hoặc đ ường hàn có thể được sử dụng làm điểm
tham chiếu và khoảng cách vuông góc từ đ ường tác dụng của tải trọng đến trọng tâm n ày
được gọi là độ lệch tâm. Mặc dù hầu hết các liên kết trong thực tế chịu lực lệch tâm nh ưng
trong nhiều trường hợp, độ lệch tâm l à nhỏ và có thể được bỏ qua.
2.8.1 Liên kết bu lông lệch tâm chỉ chịu cắt
Liên kết công son vào cột như trong hình 2.1d là một ví dụ của liên kết bu lông chịu
cắt lệch tâm. Có hai cách tiếp cận để giải quyết b ài toán: phân tích đàn h ồi theo truyền
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD
54
thống và phân tích cường độ giới hạn. Phần sau đây trình bày cách tính liên k ết bu lông
lệch tâm bằng phân tích đ àn hồi. Cách tính toán theo phân tích c ường độ giới hạn có thể
tham khảo tài liệu [5].
Phân tích đàn hồi
Tải trọng P tác dụng lệch tâm có thể đ ược thay thế bằng một lực P tác dụng tại trọng tâm
cộng với một mô men M = P.e, với e là độ lệch tâm.
Dưới tác dụng của tải trọng đúng tâm P, mỗi bu lông chịu tác dụng của một phần lực
chia đều
/
c
p P n
, với n là số bu lông.
Dưới tác dụng của mô men, nội lực của bu lông có thể đ ược xác định khi coi ứng suất

m v
Md Md
p Af A
A d d
  
 
Hai thành phần lực cắt đã được xác định có thể được cộng vec tơ để tạo thành hợp lực
p như được minh hoạ trong h ình 2.21. Kích thước của bu lông sẽ được chọn theo nội lực
lớn nhất trong các bu lông.