Tính toán liên kết hàn trong kết cấu thép

Liên kết hàn trong kết cấu thép sử dụng nguồn điện 1 chiều để tạo hồ quang điện xuất hiện tại vị trí cần nối các thanh thép cơ bản với que hàn. Các thép cơ bản và thép lõi que hàn chảy lỏng và dính với nhau do lực hút điện từ, khi nguội đông cứng lại tạo thành đường hàn. Độ sâu nóng chảy của thép cơ bản khoảng 1,5-2mm. Kim loại đường hàn là hỗn hợp của kim loại các thép cơ bản và kim loại lõi que hàn. Cần phải tính toán liên kết hàn trong kết cấu thép để ước đoán vị trí, nguyên liệu hàn cần sử dụng.

Phân loại liên kết hàn trong kết cấu thép

• Liên kết hàn đối đầu là loại liên kết dùng đường hàn đối đầu thẳng hoặc xiên để liên kết trực tiếp hai cấu kiện cùng nằm trong một mặt phẳng với nhau. Phương pháp này thường dùng để nối các bản thép, ít được dùng để liên kết các thép hình vì khó khăn trong việc gia công mép cấu kiện. Liên kết đối đầu có nhiều ưu điểm như truyền lực tốt, cấu tạo đơn giản và không tốn thép để làm các chi tiết nối phụ. Nhược điểm là phải tiến hành gia công mép các bản thép.
• Liên kết hàn ghép chồng dùng đường hàn góc dùng đường hàn góc liên kết hai cấu kiện đặt chồng lên nhau. Đoạn chồng lên nhau được lấy theo yêu cầu bố trí đường hàn. Ta có thể dùng đường hàn góc cạnh hoặc đường hàn góc đầu tuỳ theo nhu cầu. Tuy nhiên ít khi dùng đồng thời cả hai loại đường hàn để liên kết khi chịu lực lớn hay kết cấu chịu tải trọng động vì đường hàn góc có ứng suất hàn và có tập trung ứng suất lớn. Ứng dụng thường thấy là để nối các thép bản có chiều dày nhỏ để liên kết cấu kiện thép hình và thép bản. Việc tính toán tương đối phức tạp nên mang tính quy ước nhiều và cần được kiểm tra bằng thực nghiệm. Đường hàn góc cạnh và góc đầu được tính toán chi tiết như nhau.

• Liên kết hàn có bản ghép được liên kết với thép cơ bản bằng các đường hàn góc cạnh, góc đầu hoặc cả hai loại nhằm chịu lực truyền từ cấu kiến này sang cấu kiện kia. Loại này có ưu điểm là không phải gia công mép cấu kiện tuy nhiên lại tốn thêm thép làm bản ghép. Bên cạnh đó không nên dùng để chịu tải trọng động vì trong liên kết có ứng suất tập trung lớn. Thông thường ta sẽ cắt vát cạnh của bản ghép và để lại đoạn 50mm không hàn để giảm ứng suất tập trung ở các góc vuông. Liên kết có bản ghép có thể dùng cho thép bản hoặc thép hình. Khi nối thép góc ta sẽ dùng bản thép là thép góc.
• Liên kết hỗn hợp là loại liên kết đối đầu có thêm các bản ghép với các đường hàn góc. Nhờ đó bản ghép sẽ tăng cường cho đường hàn đối đầu khi phần này không đủ chịu lực. Liên kết hỗn hợp dùng để liên kết thép bản hoặc thép hình và có thể dùng một hoặc hai bản ghép. Loại này có ứng suất tập trung lớn, phải bào nhẵn mặt đường hàn đối đầu rồi mới đặt được bản ghép nên ít sử dụng do tốn công. Khi tính toán cần chọn trước bản ghép có chiều rộng gần bằng chiều rộng của thép cơ bản để có thể truyền lực đều hơn, sau đó bố trí đường hàn đối đầu, rồi tính lực truyền qua bản ghép.