Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12160:2017 về Cần trục - khả năng chịu tải của kết cấu thép

• Số hiệu: TCVN12160:2017
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2017

Ký hiệu	Mô tả
A	Tiết diện
Aeq	Diện tích tương đương sử dụng trong tính toán
An	Diện tích tiết diện thực tế qua các lỗ lắp bu lông, chốt
Ar	Đường kính chân ren của bu long
AS	Tiết diện tính ứng suất của bu long
a	Kích thước hình học
ahi	Kích thước hình học của chiều sâu hàn (độ ngấu mối hàn)
ar	Chiều dày hiệu dụng của mối hàn
b	Kích thước hình học
c	Kích thước hình học
beff	Kích thước hiệu dụng dùng trong tính toán
bl	Kích thước hình học
DA	Đường kính của hình trụ hiệu dụng của vật liệu chi tiết kẹp (tấm ghép)
Di	Đường kính trong của chốt rỗng
Do	Đường kính ngoài của chốt rỗng
d	Đường kính thân bu lông, chốt
dh	Đường kính lỗ
dw	Đường kính vùng tiếp xúc của đầu bu lông
do	Đường kính lỗ
E	Mô đun đàn hồi
e1, e2	Khoảng cách đến các mép
F	Lực
Fb	Lực kéo bu lông
Fb, Rd	Lực gây dập giới hạn khi tính toán
Fb,Sd, Fbi,Sd	Lực gây dập tính toán
∆Fb	Lực phụ
Fcr	Sự giảm của lực nén do ngoại lực kéo
Fcs,Rd	Lực kéo giới hạn khi tính toán
Fd	Lực giới hạn
Fe,t	Ngoại lực (trong mối ghép bu lông)
Fk	Giá trị đặc trưng (lực)
Fp	Lực siết bu lông
Fp,d	Lực siết tính toán
FRd	Lực giới hạn khi tính toán
FSd	Lực tính toán của phần tử
Fs,Rd	Lực trượt giới hạn khi tính toán cho mỗi bu lông ở mỗi bề mặt ma sát
Ft1,Rd, Ft2,Rd	Lực kéo giới hạn khi tính toán cho mỗi bu lông
Ft,Sd	Ngoại lực kéo cho mỗi bu lông
Fv,Rd	Lực cắt giới hạn khi tính toán cho mỗi bu lông/chốt ở mỗi mặt phẳng cắt
Fv,Sd	Lực cắt tính toán cho mỗi bu lông/chốt ở mỗi mặt phẳng cắt
Fσ,T	Lực tác động gây ứng suất pháp/ứng suất tiếp
F	Sự không hoàn thiện bên ngoài mặt phẳng của tấm
Fb,Rd,x	Ứng suất giới hạn khi tính toán nén dọc
Fb,Rd,y	Ứng suất giới hạn khi tính toán nén ngang
Fb,Rd,T	Ứng suất giới hạn khi tính toán nén dọc
fd	Ứng suất giới hạn
fk	Giá trị đặc trưng (ứng suất)
fRd	Ứng suất giới hạn khi tính toán
fu	Giới hạn bền của vật liệu
fub	Giới hạn bền của các bu lông
fuw	Giới hạn bền của mối hàn
Fw,Rd	Ứng suất giới hạn khi tính toán của mối hàn
fy	Giới hạn chảy của vật liệu hoặc giới hạn dẻo, độ giãn dẻo 0,2%
fyb	Giới hạn chảy của bu lông
fyk	Giới hạn chảy (giá trị nhỏ nhất) của vật liệu cơ sở hoặc phần tử
fyp	Giới hạn chảy của chốt
h	Chiều dày của chi tiết gia công
hd	Khoảng cách giữa mối hàn và vùng tiếp xúc của tải trọng tác dụng
l	Mô men quán tính
Kb	Độ cứng (xô nghiêng) của bu lông
Kc	Độ cứng (xô nghiêng) của vành
km	Hệ số phổ ứng suất bậc m của chi tiết đang được xem xét
k*	Hệ số tỷ lệ của phổ riêng
kσ,x, kT	Hệ số ổn định cục bộ của tấm
L	Chiều dài cữ chuẩn của phần tử chịu nén
lk	Chiều dài hiệu dụng (chiều dài tương đương) khi chịu kéo
lm	Chiều dài... của sự không hoàn hảo của tấm
lr	Chiều dài hiệu dụng của mối hàn
lw	Chiều dài mối hàn
l1	Chiều dài hiệu dụng khi chịu kéo không hạn chế
l2	Chiều dài hiệu dụng khi chịu kéo hạn chế
MRd	Mô men uốn giới hạn khi tính toán
MSd	Mô men uốn tính toán
M	Hằng số độ dốc (nghịch đảo âm) của đường cong logσ/logN (bậc của đường cong mỏi)
N	Số chu trình ứng suất giới hạn về mỏi ứng với ứng suất được mô tả bằng σa,i và σm,i
Nc	Lực nén
Nk	Lực ổn định tới hạn của phần tử chịu nén
NRd	Lực nén giới hạn khi tính toán
NSd	Lực nén tính toán
Nref	Số chu trình ứng suất tham chiếu (số chu trình cơ sở khi thử mỏi)
Nt	Tổng số lần xuất hiện
NC	Cấp tập trung ứng suất
NDT	Thử không phá hủy
Ni	Số chu trình ứng suất với biên độ ứng suất trong dải i
N	Số bu lông chịu tải như nhau
Ps	Xác suất không hỏng
p1, p2	Khoảng cách giữa tâm các bu lông
Q	Khối lượng lớn nhất của tải nâng
qi	Hệ số độ dai va đập
Rd	Sức bền (cường độ) tính toán
R	Bán kính bánh xe
S	Cấp của hệ số quá trình ứng suất s
Sd	Ứng suất hoặc tải trọng tính toán
Sm	Hệ số quá trình ứng suất
T	Nhiệt độ
TIG	Hàn đầu Vonfram bảo vệ bằng khí trơ (hàn TIG)
T	Chiều dày
U	Cấp sử dụng
U	Hệ số hình dáng
V	Tỉ số đường kính
Wel	Mô đun chống uốn của tiết diện
α	Hệ số đặc trưng đối với mối ghép chốt (không có khe hở với lỗ)
αw	Hệ số đặc trưng đối với ứng suất giới hạn trong mối hàn
γmf	Hệ số dự trữ bền mỏi riêng
γm	Hệ số dự trữ bền chung
γp	Hệ số an toàn thành phần
γR	Hệ số dự trữ bền tổng thể
γRb	Hệ số dự trữ bền tổng thể của bu lông
γRc	Hệ số dự trữ bền tổng thể về kéo đối với các tiết diện có lỗ
γRm	Hệ số dự trữ bền tổng thể đối với các phần tử
γRp	Hệ số dự trữ bền tổng thể đối với chốt
γRs	Hệ số dự trữ bền tổng thể đối với các mối ghép chống trượt
γs	Hệ số dự trữ bền riêng
γsb	Hệ số dự trữ bền riêng của bu lông
γsm	Hệ số dự trữ bền riêng đối với các phần tử
γsp	Hệ số dự trữ bền riêng đối với chốt
γss	Hệ số dự trữ bền riêng đối với các mối ghép chống trượt
γst	Hệ số dự trữ bền riêng về kéo đối với các tiết diện có lỗ
∆δt	Độ giãn dài tăng thêm
δp	Độ giãn dài do dự ứng lực (lực siết bu lông)
Θi	Độ nghiêng của các phần tử
K	Góc phân tán
λ	Chiều rộng vùng tiếp xúc theo hướng mối hàn
µ	Hệ số trượt
v	Tổng số chu trình ứng suất tương đối (chuẩn hoá)
vD	Tỉ số các đường kính
σ	Ứng suất riêng
∆σ	Khoảng thay đổi ứng suất
∆σi	Khoảng thay đổi ứng suất mức j
∆	Khoảng thay đổi ứng suất lớn nhất
σb	Giá trị cực hạn dưới của chu trình ứng suất
∆σc	Độ bền mỏi đặc trưng (ứng suất pháp)
σe	Ứng suất tham chiếu cho ổn định tấm
σm	Ứng suất trung bình được chọn khi đếm chu trình ứng suất theo phương pháp một tham số
∆σRd	Khoảng thay đổi ứng suất giới hạn (ứng suất pháp, tính toán)
∆σRd,1	Khoảng thay đổi ứng suất giới hạn khi k* = 1 (tính toán)
σSd	Ứng suất tính toán (ứng suất pháp)
∆σSd	Khoảng thay đổi ứng suất tính toán (ứng suất pháp)
σSd,x	Ứng suất tính toán (nén dọc)
σSd,y	Ứng suất nén ngang tính toán (nén ngang)
σu	Giá trị cực hạn trên của chu trình ứng suất
σw,Sd	Ứng suất tính toán trong mối hàn (ứng suất pháp)
σx, σy	Thành phần ứng suất pháp theo phương x, y
a	Biên độ ứng suất lớn nhất
minσ, maxσ	Cực trị của ứng suất
t	Ứng suất tiếp
∆tc	Độ bền mỏi đặc trưng (ứng suất tiếp)
tSd	Ứng suất tính toán (ứng suất tiếp)
∆tSd	Khoảng thay đổi ứng suất giới hạn (ứng suất tiếp, tính toán)
∆tRd	Khoảng thay đổi ứng suất tính toán (ứng suất tiếp)
tW,Sd	Ứng suất tính toán trong mối hàn (ứng suất tiếp)
ϕi	Hệ số động
Ψ	Tỉ số ứng suất theo chiều ngang tấm

4  Quy định chung

4.1  Nguyên tắc chung

Tính toán kiểm nghiệm khả năng chịu tải phải thực hiện cho các bộ phận, phần tử và chi tiết chịu tải hoặc số chu trình chịu tải có thể gây ra các hư hỏng, nứt gẫy hoặc biến dạng ảnh hưởng đến các tính năng của cần trục.

CHÚ THÍCH: Xem TCVN 11417 (ISO 8086) về thông tin áp dụng cho các loại cần trục khác nhau. Không phải tất cả các tính toán được áp dụng cho mọi loại cần trục.

4.2  Hồ sơ

Hồ sơ về tính toán kiểm nghiệm khả năng chịu tải phải bao gồm:

- Các giả thiết tính toán, bao gồm cả các mô hình tính;

- Các tải trọng và tổ hợp tải trọng áp dụng;

- Đặc tính của vật liệu;

...

...

...

- Đặc tính của các chi tiết ghép;

- Trạng thái giới hạn liên quan;

- Kết quả tính toán kiểm nghiệm và thử nghiệm khi có thể áp dụng.

4.3  Phương pháp thay thế

Khả năng chịu tải có thể được thực hiện bằng thực nghiệm để bổ sung hoặc phối hợp với tính toán. Độ lớn và sự phân bố tải trọng trong quá trình thử phải tương ứng với tải trọng tính toán và tổ hợp tải trọng cho các trạng thái giới hạn thích hợp.

Ngoài ra, cũng có thể sử dụng các phương pháp lý thuyết hoặc thực nghiệm tiên tiến đã được công nhận, đáp ứng các nguyên tắc quy định trong tiêu chuẩn này.

4.4  Vật liệu của các phần tử kết cấu

Khuyến nghị các loại thép phù hợp với các tiêu chuẩn sau:

- ISO 630;

...

...

...

- TCVN 11229-1 (ISO 4950-1);

- TCVN 11234-1 (ISO 4951-1), TCVN 11234-2 (ISO 4951-2) và TCVN 11234-3 (ISO 4951-3).

Khi sử dụng các loại thép khác phải biết các giá trị cụ thể của f_u, f_y. Các đặc tính cơ học khác và thành phần hóa học phải được chỉ rõ theo TCVN 4399 (ISO 404). Ngoài ra các điều kiện sau đây phải được đáp ứng:

- Giá trị tính toán của f_y phải được giới hạn đến giá trị f_u/1,05 đối với các vật liệu có f_u/f_y < 1,05;

- Độ dãn dài phần trăm tại điểm phá hủy A ≥ 7% trên chiều dài cữ đo L₀ = 5,65 x (với S₀ là diện tích mặt cắt ngang nguyên bản);

- Tính hàn được hoặc không hàn được của vật liệu phải được chỉ rõ và nếu định hàn thì tính hàn phải được chứng minh;

- Nếu vật liệu định sử dụng để tạo hình nguội thì các thông số liên quan phải được chỉ rõ.

Để có thể sử dụng các giá trị danh nghĩa của chiều dày tấm khi tính toán kiểm nghiệm thì giới hạn dung sai dưới của tấm phải bằng hoặc tốt hơn so với cấp A trong ISO 7452:2013. Ngược lại, giá trị nhỏ nhất của chiều dày tấm theo thực tế phải được sử dụng.

Khi kiểm tra cấp độ bền và chất lượng của thép (xem các tiêu chuẩn tham khảo) sử dụng cho các phần tử chịu kéo, tổng các hệ số độ dai va đập q_i phải được xem xét. Bảng 2 cung cấp các hệ số q_i với các ảnh hưởng khác nhau. Năng lượng/nhiệt độ yêu cầu khi thử va đập phụ thuộc vào Ʃq_i cho trong Bảng 3 và phải được nhà sản xuất thép chỉ rõ trên cơ sở TCVN 312-1 (ISO 148-1).

...

...

...

i

Ảnh hưởng

q_i

1

Nhiệt độ T (°C) của môi trường làm việc

0 ≤ T

0

-10 ≤ T <0

1

...

...

...

2

-30 ≤ T < -20

3

-40 ≤ T < -30

4

-50 ≤ T < -40

6

2

Giới hạn chảy f_y (N/mm^2)

...

...

...

0

300 < f_y ≤ 460

1

460 < f_y ≤ 700

2

700 < f_y ≤1000

3

1000 < f_y ≤ 1300

4

...

...

...

Chiều dày vật liệu t (mm)

Chiều dày tương đương t đối với thanh đặc:

t ≤ 10

0

10 < t ≤ 20

1

20 < t ≤ 40

2

...

...

...

3

60 < t ≤ 80

4

80 < t ≤ 100

5

100 < t ≤ 125

6

125 < t ≤ 150

7

...

...

...

Tập trung ứng suất và cấp tập trung ứng suất: theo đặc trưng ∆σ_c (N/mm^2) (xem Phụ lục D)

∆σ_c > 125

0

80 < ∆σ_c ≤ 125

1

56 < ∆σ_c ≤ 80

2

40 < ∆σ_c ≤ 56

3

...

...

...

4

∆σ_c ≤ 30

5

5

Sử dụng độ bền tĩnh (xem 5.3.1)

σ_Sd > 0,75 x f_Rdσ

0

0,5 x f_Rdσ < σ_Sd và σ_Sd ≤ 0,75 x f_Rdσ

-1

...

...

...

-2

σ_Sd ≤ 0,25 x f_Rdσ

-3

Bảng 3 - Độ dai va đập yêu cầu tương ứng với Ʃq_i

Ʃq_i ≤ 5

6 ≤ Ʃq_i ≤ 8

9 ≤ Ʃq_i ≤ 11

12 ≤ Ʃq_i ≤ 14

...

...

...

27J / +20°C

27J / +0°C

27J / -20°C

27 J / -40°C

4.5  Mối ghép bu lông

4.5.1  Vật liệu bu lông

Đối với các mối ghép bu lông, phải sử dụng bu lông với các cấp bền 4.6, 5.6, 8.8, 10.9 hoặc 12.9 theo ISO 898-1. Bảng 4 thể hiện các giá trị danh nghĩa liên quan đến độ bền đối với các cấp này.

Bảng 4 - Cấp độ bền của bu lông

Cấp độ bền của bu long

...

...

...

5.6

8.8

10.9

12.9

f_yb (N/mm^2)

240

300

640

900

...

...

...

f_ub (N/mm^2)

400

500

800

1000

1200

Khi cần thiết, người thiết kế có thể yêu cầu nhà cung cấp bu lông chứng minh sự phù hợp với các yêu cầu chống lại sự giòn hóa hyđrô đối với các cấp bền 10.9 và 12.9. Các yêu cầu kỹ thuật có thể tìm thấy tại ISO 15330, ISO 4042 và ISO 9587.

4.5.2  Quy định chung

Trong tiêu chuẩn này, các mối ghép bu lông là mối ghép giữa các phần tử hoặc/và bộ phận, sử dụng các bu lông như sau:

...

...

...

- Có thể siết chặt các mối ghép bu lông khác;

- Các bề mặt ghép phải đảm bảo chống xoay (ví dụ: bằng cách sử dụng nhiều bu lông).

4.5.3  Mối ghép chịu cắt và dập

Trong tiêu chuẩn này, các mối ghép chịu cắt và dập là các mối ghép chịu tải trọng vuông góc với đường tâm bu lông, gây ra ứng suất cắt và ứng suất dập trên bu lông, ứng suất dập tại các chi tiết ghép, áp dụng như sau:

- Khe hở giữa thân bu lông và lỗ ghép phải tuân thủ TCVN 2245-2 (ISO 286-2), dung sai h13 và H11 hoặc nhỏ hơn, khi các bu lông chịu lực đảo chiều hoặc khi các mặt ghép bị trượt có thể gây ra các thay đổi hình học có hại;

- Trong một số trường hợp, khe hở lớn hơn có thể được sử dụng;

- Thi tính toán dập chỉ xem xét phần không có ren trên thân bu lông;

- Không có yêu cầu đặc biệt về việc xử lý các bề mặt tiếp xúc.

4.5.4  Mối ghép giữ bằng ma sát (mối ghép chống trượt bằng ma sát)

...

...

...

- Phải sử dụng các bu lông cường độ cao, cấp bền 8.8, 10.9, hoặc 12.9 theo ISO 898-1;

- Phải kiểm soát lực siết các bu lông để đạt giá trị đã định;

- Trạng thái bề mặt ghép phải được chỉ định và được xem xét một cách phù hợp;

- Ngoài các lỗ tiêu chuẩn, cho phép sử dụng lỗ lớn hơn hoặc lỗ hạt đậu.

4.5.5  Mối ghép chịu kéo

Trong tiêu chuẩn này, các mối ghép chịu kéo là các mối ghép chịu lực dọc đường tâm bu lông và gây ra ứng suất dọc trục bu lông, áp dụng như sau:

- Các mối ghép siết chặt phải sử dụng bu lông cường độ cao, cấp bền 8.8, 10.9, hoặc 12.9 theo ISO 898-1, được kiểm soát lực siết đạt giá trị đã định;

- Phải xem xét sự gia tăng lực kéo bu lông do sự lệch tâm (hiệu ứng đòn bẩy) gây ra bởi hình dáng mối ghép;

- Khi đánh giá độ bền mỏi phải xem xét sự thay đổi của lực kéo do các đặc điểm kết cấu của mối ghép, chẳng hạn độ cứng của các chi tiết ghép và độ lệch tâm.

...

...

...

4.6  Mối ghép chốt

Trong tiêu chuẩn này, các mối ghép chốt là các mối ghép không hạn chế chi tiết ghép quay tương đối với nhau. Chỉ xem xét các chốt tròn.

Các yêu cầu áp dụng cho mối ghép chốt được thiết kế để chịu tải trọng, tức là không áp dụng cho các liên kết chỉ để giúp việc lắp đặt được thuận tiện.

Khe hở giữa chốt và lỗ phải tuân thủ TCVN 2245-2 (ISO 286-2), dung sai h13 và H13, hoặc nhỏ hơn. Trong trường hợp tải trọng có chiều thay đổi, phải áp dụng khe hở nhỏ hơn.

Tất cả các chốt phải có các phương tiện để ngăn chặn chốt dịch chuyển khỏi lỗ.

Khi các mối ghép chốt cho phép quay khi chịu tải thì phương tiện giữ chốt phải ngăn chặn chốt dịch chuyển dọc trục.

Để hạn chế biến dạng cục bộ ngoài mặt phẳng ghép (bị vồng lên) phải tính đến độ cứng của các chi tiết tham gia mối ghép.

4.7  Mối ghép hàn

Trong tiêu chuẩn này, mối ghép hàn là các mối ghép giữa các phần tử và/hoặc bộ phận, sử dụng quá trình hàn nóng chảy và các chi tiết ghép có độ dày 3 mm hoặc lớn hơn.

...

...

...

Có thể áp dụng các mức chất lượng hàn theo TCVN 7472 (ISO 5817) và phải sử dụng các phương pháp thử không phá hủy thích hợp để kiểm tra sự phù hợp các yêu cầu về mức chất lượng.

Nói chung, đối với thép có giới hạn bền nhỏ hơn 400 N/mm^2, mức chất lượng C được chấp nhận cho các mối ghép hàn có yêu cầu kiểm nghiệm khả năng chịu tải tĩnh.

Chỉ có thể áp dụng mức chất lượng D cho các liên kết khi hư hỏng cục bộ tại mối hàn không gây ra hư hỏng kết cấu hoặc rơi tải nâng.

Mặc dù sự phân bố ứng suất dọc chiều dài mối hàn có thể không đều nhưng trong đa số các trường hợp sự phân bố này có thể được coi là đều. Tuy nhiên, các kiểu phân bố khác có thể được giả định khi thỏa mãn các yêu cầu cơ bản về sự cân bằng và tính liên tục, cũng như phản ánh đúng các đặc tính biến dạng của mối ghép.

Ứng suất dư và ứng suất không tham gia truyền lực không cần phải xem xét khi tính toán mối hàn chịu tải trọng tĩnh. Điều này áp dụng cụ thể cho ứng suất pháp song song với trục của mối hàn, đã được hấp thụ bởi vật liệu cơ sở.

Khi độ bền kéo tĩnh của mối hàn giáp mối được thử nghiệm thì thử nghiệm này có thể tiến hành mà không cần loại bỏ các gia cố của mối hàn.

4.8  Kiểm nghiệm khả năng chịu tải của các thành phần kết cấu và các mối ghép

Đối tượng cần kiểm nghiệm phải chứng minh được rằng ứng suất hoặc tải trọng tính toán S_d không vượt quá sức bền tính toán R_d:

S_d ≤ R_d                                                                                                                                                                                                                                           (1)

...

...

...

Trong các điều khoản sau đây, sức bền tính toán R_d được thể hiện bằng ứng suất giới hạn f_d hoặc lực giới hạn F_d.

Đối với các phần tử và mối ghép phải thực hiện các kiểm nghiệm về khả năng chịu tải sau đây:

- Kiểm nghiệm độ bền tĩnh theo Điều 5;

- Kiểm nghiệm độ bền mỏi theo Điều 6;

- Kiểm nghiệm độ ổn định đàn hồi theo Điều 7.

5  Kiểm nghiệm độ bền tĩnh

5.1  Quy định chung

Kiểm nghiệm độ bền tĩnh bằng tính toán có mục đích ngăn chặn biến dạng quá mức do sự chảy dẻo của vật liệu, sự trượt của các mối ghép giữ bằng ma sát, sự mất ổn định đàn hồi và sự nứt gãy của các phần tử kết cấu và mối ghép. Các hệ số động cho trong TCVN 11417 (ISO 8686) được sử dụng để tính tải trọng tĩnh tương đương nhằm mô phỏng các ảnh hưởng động.

Sử dụng lý thuyết dẻo để tính toán khả năng tải giới hạn không được chấp nhận trong các điều khoản của tiêu chuẩn này.

...

...

...

Tiêu chuẩn này chỉ xem xét các ứng suất danh nghĩa, tức là các ứng suất tính theo lý thuyết đàn hồi; các ảnh hưởng của tập trung ứng suất cục bộ không được tính đến. Khi sử dụng các ứng suất tính theo các phương pháp khác để kiểm nghiệm theo tiêu chuẩn này, chẳng hạn như phương pháp phần tử hữu hạn, có thể đưa đến những kết quả thận trọng quá mức.

5.2  Tải trọng giới hạn và ứng suất giới hạn khi tính toán

5.2.1  Quy định chung

Ứng suất giới hạn khi tính toán được xác định theo:

ƒ_Rd = ƒ(ƒ_k, γ_R)                                                                                                             (2)

Tải trọng giới hạn khi tính toán được xác định theo:

F_Rd = ƒ(F_k, γ_R)                                                                                                            (3)

Trong đó:

f_k, F_k các giá trị đặc trưng (hoặc danh nghĩa);

...

...

...

γ_m hệ số dự trữ bền chung: γ_m = 1,1

γ_s hệ số dự trữ bền riêng, áp dụng cho các bộ phận cụ thể của kết cấu, lấy theo các điều khoản dưới đây.

ƒ_Rd và F_Rd tương đương với R/γm trong TCVN 11417-1 (ISO 8686-1), Hình A.2.

5.2.2  Ứng suất giới hạn khi tính toán trong các phần tử kết cấu

Ứng suất giới hạn khi tính toán f_Rd, sử dụng để kiểm nghiệm các phần tử kết cấu, phải được xác định theo:

 đối với ứng suất pháp                                                                            (4)

 đối với ứng suất tiếp                                                                           (5)

với γ_Rm = γ_m x γ_sm

Trong đó:

...

...

...

γ_sm là hệ số dự trữ bền riêng đối với vật liệu:

- Đối với vật liệu không chế tạo bằng phương pháp cán: γ_sm = 0,95;

- Đối với vật liệu cán (ví dụ: thép tấm, thép hình):

γ_sm = 0,95 đối với ứng suất trong mặt phẳng cán;

γ_sm = 0,95 đối với ứng suất nén và ứng suất tiếp;

- Đối với ứng suất kéo, vuông góc với mặt phẳng cán (xem Hình 1):

γ_sm = 1,0 đối với tấm có chiều dày nhỏ hơn 15 mm hoặc vật liệu có phần diện tích bị giảm nhiều hơn 20%;

γ_sm = 1,16 đối với vật liệu có phần diện tích bị giảm từ 20% đến 10%;

γ_sm = 1,50 đối với vật liệu có phần diện tích bị giảm dưới 10%.

...

...

...

CHÚ THÍCH: Phần diện tích bị giảm là hiệu số của diện tích tiết diện ban đầu của chi tiết thử và diện tích nhỏ nhất của tiết diện đo được sau khi bị tách rời hoàn toàn, tính bằng phần trăm so với diện tích gốc.

CHÚ DẪN

1 hướng của mặt phẳng cán

2 hướng của ứng suất/tải trọng

Hình 1 - Tải trọng kéo vuông góc với mặt phẳng cán

5.2.3  Tải trọng giới hạn khi tính toán đối với mối ghép bu lông

5.2.3.1  Mối ghép chịu cắt và dập

5.2.3.1.1  Quy định chung

...

...

...

Ngoài khả năng chịu dập của các phần tử ghép, các trạng thái giới hạn khác phải được kiểm tra tại các tiết diện có ứng suất lớn nhất bằng cách sử dụng hệ số dự trữ bền của vật liệu cơ sở.

Chỉ phần không có ren trên thân bu lông mới được coi là hiệu dụng trong tính toán độ bền dập.

5.2.3.1.2  Bu lông bị cắt

Lực cắt giới hạn khi tính toán F_v,Rd cho mỗi bu lông tại mỗi mặt phẳng cắt được xác định như sau:

Khi ren không nằm trong mặt phẳng cắt:

                                                                                                       (6)

Khi ren nằm trong mặt phẳng cắt:

                                                                                                       (7)

Hoặc đơn giản hơn:

...

...

...

với γ_Rb= γ_a x γ_sb

Trong đó:

f_yb giới hạn chảy (giá trị danh nghĩa) của vật liệu bu lông (xem Bảng 4);

A diện tích mặt cắt ngang thân bu lông tại mặt phẳng cắt;

A_s diện tích tính ứng suất của bu lông (xem ISO 898-1);

γ_sb hệ số dự trữ bền riêng của mối ghép bu lông;

γ_sb = 1,0 đối với các mối ghép có nhiều mặt phẳng cắt;

γ_sb = 1,3 đối với các mối ghép có một mặt phẳng cắt;

Xem Phụ lục A về lực cắt giới hạn khi tính toán đối với kích thước đã chọn của bu lông.

...

...

...

Lực gây dập giới hạn khi tính toán F_b,Rd cho mỗi bu lông và chi tiết ghép được xác định theo:

                                                                                                       (9)

với γ_Rb = γ_m x γ_sb

Trong đó:

f_y giới hạn chảy (giá trị nhỏ nhất) của vật liệu cơ sở;

d đường kính thân bu lông;

t chiều dày phần tiếp xúc của chi tiết ghép với phần không có ren của thân bu lông;

γ_sb hệ số dự trữ bền riêng của mối ghép bu lông:

γ_sb = 0,7 đối với các mối ghép có nhiều mặt phẳng cắt;

...

...

...

Với các yêu cầu đối với tấm ghép:

e₁ ≥ 1,5 x d₀                                                                                                              (10)

e₂  ≥ 1,5 x d₀

p₁ ≥ 3,0 x d₀

p₂ ≥ 3,0 x d₀

Trong đó:

p_1, p_2, e_1, e₂ - các khoảng cách (xem Hình 2).

d₀ đường kính lỗ.

...

...

...

Hình 2 - Minh họa cho các thông số trong công thức (10)

5.2.3.1.4  Chi tiết ghép bị kéo

Lực kéo giới hạn khi tính toán F_cs,Rd tại tiết diện được xác định theo giới hạn chảy:

                                                                                                      (11)

với γ_Rc = γ_m x γ_st

Trong đó:

A_n diện tích mặt cắt ngang thực tế của chi tiết tại vị trí lỗ lắp bu lông hoặc chốt (xem Hình 2);

γ_st hệ số dự trữ bền riêng đối với kéo tại tiết diện có lỗ:

γ_st = 1,2

...

...

...

Độ bền của mối ghép phải được xác định bằng cách tính tổng các lực giới hạn của các phần tử riêng biệt.

Đối với các mối ghép chống trượt bằng ma sát, lực trượt giới hạn khi tính toán F_s,Rd cho mỗi bu lông tại mỗi bề mặt ma sát phải tính theo:

                                                                                              (12)

với γ_Rs = γ_m x γ_ss

Trong đó:

µ hệ số ma sát:

µ = 0,50 đối với các bề mặt được đánh bóng bằng phun cát hoặc hạt kim loại, không có nhấp nhô;

µ = 0,50 đối với các bề mặt được xử lý phun cát hoặc hạt kim loại và được phủ nhôm;

µ = 0,50 đối với các bề mặt được xử lý phun cát hoặc hạt kim loại và được phủ bằng sản phẩm nguồn gốc kẽm;

...

...

...

µ = 0,40 đối với các bề mặt được mạ nhúng nóng và xử lý phun làm sạch;

µ = 0,30 đối với các bề mặt được đánh bóng bằng chổi sợi hoặc đèn xì;

µ = 0,25 đối với các bề mặt được làm sạch và xử lý ăn mòn bề mặt;

µ = 0,20 đối với các bề mặt được làm sạch rỉ sét, dầu và bụi bẩn (yêu cầu tối thiểu);

F_p,d lực siết tính toán;

F_cr phần lực ép bị giảm do ngoại lực kéo tại mối ghép (với giả thuyết thiên về an toàn thì không cần tính hệ số tỉ lệ về độ cứng, xem 5.2.3.3, khi đó có thể lấy F_cr = F_e).

γ_ss hệ số dự trữ bền riêng đối với các mối ghép chống trượt bằng ma sát (xem Bảng 5).

Lực siết áp dụng phải lớn hơn hoặc bằng lực siết tính toán.

Bảng 5 - Hệ số dự trữ bền riêng γ_ss cho các mối ghép chống trượt bằng ma sát

...

...

...

Kiểu lỗ

Lỗ tròn tiêu chuẩn^a

Lỗ tròn kích thước lớn^b hoặc rãnh ngắn^c

Rãnh dài^c

Rãnh dài^d

Gây nguy hiểm

1,14

1,34

1,63

...

...

...

Không gây nguy hiểm

1,00

1,14

1,41

1,63

^a Khe hở giữa lỗ và thân bu lông theo ISO 273:1979, loạt ren trung bình.

^b Khe hở giữa lỗ và thân bu lông theo ISO 273:1979, loạt ren bước lớn.

^c Rãnh vuông góc với phương của lực.

^d Rãnh song song với phương của lực.

...

...

...

Rãnh dài: chiều dài rãnh lớn hơn 1,25 lần đường kính bu lông loạt ren bước lớn. Nhằm mục đích giảm áp lực lên mũ bu lông và đai ốc, phải sử dụng các đệm thích hợp.

Xem Phụ lục B về việc sử dụng các lực trượt giới hạn khi tính toán, ví dụ, với hệ số dự trữ bền riêng cho mối ghép chống trượt bằng ma sát γ_ss = 1,14 và lực siết tính toán theo

F_p,d = 0,7 x ƒ_yb x A_S

Trong đó:

ƒ_yb giới hạn chảy (danh nghĩa) của vật liệu bu lông (xem Bảng 4);

A_s diện tích dùng để tính ứng suất của tiết diện bu lông.

5.2.3.3  Mối ghép chịu kéo

Điều khoản này quy định trạng thái giới hạn cho bu lông trong mối ghép. Các chi tiết ghép và mối hàn của chúng phải được tính toán theo các tiêu chuẩn chung về phần tử kết cấu, khi lực siết trong bu lông được xem xét như một thành phần tải trọng.

Tính toán kiểm nghiệm phải thực hiện đối với các bu lông chịu ngoại lực lớn nhất trong mối ghép, có tính đến ảnh hưởng của phân bố tải trọng trong nhóm bu lông và các ảnh hưởng đòn bẫy.

...

...

...

CHÚ DẪN

F_p lực siết bu long

∆F_b,t lực tăng thêm trong bu lông do ngoại lực kéo

δ_b độ giãn dài của bu lông do siết

F_e,t ngoại lực kéo

∆F_b,c lực tăng thêm trong bu lông do ngoại lực nén

F_e,c ngoại lực nén

...

...

...

∆_δt độ giãn dài tăng thêm do ngoại lực kéo

Độ dốc K_b: độ cứng của bu lông

F_b lực kéo trong bu lông

Độ dốc K_c: độ cứng của chi tiết ghép

Hình 3 - Biểu đồ lực - độ giãn dài

Ngoài ra, cách tác động của ngoại lực nén, phụ thuộc vào kết cấu mối ghép, phải được tính đến (xem Hình 4).

a) Ngoại lực nén không ảnh hưởng đến vùng bị nén phía dưới bu lông

...

...

...

CHÚ THÍCH: Để đơn giản hóa, giả thiết rằng tải trọng đối xứng và bu lông nằm giữa

Hình 4 - Ngoại lực nén tác động theo các cách khác nhau

Hai giới hạn tính toán độc lập phải được xem xét đối với ngoại lực kéo bu lông:

a) Lực tổng hợp lên bu lông do ngoại lực kéo và lực siết tính toán phải không vượt quá sức bền của bu lông, xem công thức (13);

b) Mối ghép không bị tách hở do ngoại lực kéo và lực siết tính toán, xem công thức (14).

Đối với các mối ghép chịu kéo, cần chứng tỏ rằng lực kéo tính toán trong bu lông F_e,t không vượt quá các giá trị giới hạn khi tính toán F_tq,Rd và F_t2,Rd (xem thêm 5.3.2).

Lực kéo giới hạn khi tính toán cho mỗi bu lông theo điều kiện bền được xác định từ công thức:

                                                                                          (13)

với , γ_Rb = γ_m x γ_sb và F_y = ƒ_yb x A_s

...

...

...

F_y lực phá hỏng tính theo điều kiện bền;

F_p,max giá trị lớn nhất của lực siết tính toán;

f_yb giới hạn chảy của vật liệu bu lông;

A_s diện tích tính ứng suất của tiết diện bu lông;

Φ hệ số tỉ lệ độ cứng của mối ghép, xem thêm Phụ lục G;

γ_sb hệ số dự trữ bền riêng của mối ghép chịu kéo: γ_sb = 0,91.

Hệ số phụ thuộc cách tác động của lực α­_L có thể được tính đến khi xác định Φ (xem Phụ lục G).

Lực kéo giới hạn khi tính toán cho mỗi bu lông theo điều kiện không tách hở mối ghép được xác định từ công thức:

F_t2,Rd =                                                                                                   (14)

...

...

...

Sự phân tán của lực siết được tính đến thông qua các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất như sau:

F_p,max = (1+s) x F_pn                                                                                                    (15)

F_p,min = (1-s) x F_pn                                                                                                      (16)

Trong đó:

F_pn lực siết danh nghĩa, giá trị mục tiêu của lực siết:

F_p,max giá trị lớn nhất của lực siết tính toán;

F_p,min giá trị nhỏ nhất của lực siết tinh toán:

s độ phân tán của lực siết:

s = 0,23 khi lực siết được kiểm soát, góc quay và mô men siết được đo kiểm;

...

...

...

Khi sử dụng nhiều bu lông giống nhau và chịu tải như nhau trong mối ghép thì độ phân tán dùng để tính F_p,min trong công thức (16) có thể lấy theo:

- Khi lực siết được kiểm soát, góc xoay hoặc lực siết được giới hạn:

- Khi lực siết được kiểm soát, lực trong bu lông hoặc lực siết được giới hạn:

với n là số bu lông giống nhau và chịu tải như nhau.

Giá trị của lực siết danh nghĩa F_pn phải được giới hạn theo Bảng 6. Trái lại, mọi giá trị của lực siết có thể được chọn tùy theo mối ghép cụ thể.

Bảng 6 - Mức lớn nhất của lực siết danh nghĩa tùy theo phương pháp siết

Phương pháp siết

...

...

...

Có mô men xoắn tác động lên bu lông

0,7 F_y

Chỉ có lực kéo trực tiếp tác động lên bulông

0,9 F_y

Xem Phụ lục B về mô men siết.

Phải xem xét cách tác dụng của ngoại lực nén khi tính toán các lực phụ trong bu lông (Hình 4). Ở dạng tổng quát, lực phụ trong bu lông được tính như sau:

∆F_p = Φ x (F_e,t + F_e,c)                                                                                                 (17)

Trong đó:

∆F_p lực phụ trong bu lông;

...

...

...

F_e,t ngoại lực kéo;

F_e,c ngoại lực nén.

Phải bỏ qua ngoại lực nén F_e,c (tức là lấy giá trị bằng 0 trong công thức trên) trong các trường hợp khi lực này không ảnh hưởng tới vùng chịu nén phía dưới bu lông, như minh hoạ tại Hình 4 a).

Lực phụ trong bu lông ∆F_p phải sử dụng trong kiểm nghiệm độ bền mỏi của bu lông như quy định tại Điều 6.

5.2.3.4  Mối ghép chịu dập dưới tác dụng của tổ hợp lực cắt và lực kéo

Khi các bu lông trong mối ghép chịu dập chịu tác động của cả lực cắt và lực kéo, các lực này phải được hạn chế như sau:

                                                                                            (18)

Trong đó:

F_t,Sd ngoại lực kéo cho mỗi bu lông;

...

...

...

F_v,Sd lực cắt tính toán cho mỗi bu lông tại mỗi mặt phẳng cắt;

F_v,Rd lực cắt giới hạn khi tính toán cho mỗi bu lông tại mỗi mặt phẳng cắt (xem 5.2.3.1.2);

5.2.4  Lực giới hạn khi tính toán trong mối ghép chốt

5.2.4.1  Mô men uốn giới hạn khi tính toán đối với chốt

Mô men uốn giới hạn khi tính toán xác định theo:

                                                                                                      (19)

với γ_Rd = γ_{m x} γ_sp  

Trong đó:

W_el mô men chống uốn của tiết diện chốt;

...

...

...

γ_sp hệ số dự trữ bền riêng đối với mô men uốn trong mối ghép chốt: γ_sp = 1,0.

5.2.4.2  Lực cắt giới hạn khi tính toán đối với chốt

Lực cắt giới hạn khi tính toán đối với chốt cho mỗi mặt phẳng cắt xác định theo:

                                                                                                (20)

với γ_Rp = γ_{m x} γ_sp  

Trong đó:

u_l hệ số hình dạng chốt:

 đối với các chốt đặc;

 đối với các chốt rỗng,

...

...

...

D_i đường kính trong của chốt,

D_o đường kính ngoài của chốt;

A diện tích tiết diện chốt;

γ_sp hệ số dự trữ bền riêng đối với cắt trong mối ghép chốt:

γ_sp = 1,0 đối với các chốt có nhiều mặt phẳng cắt;

γ_sp = 1,3 đối với các chốt có một mặt phẳng cắt.

5.2.4.3  Lực gãy dập giới hạn khi tính toán đối với chốt và các chi tiết ghép

Lực gây dập giới hạn khi tính toán xác định theo:

                                                                                                (21)

...

...

...

Trong đó:

α = min

f_y giới hạn chảy (giá trị nhỏ nhất) của vật liệu các chi tiết ghép;

f_yp giới hạn chảy (giá trị nhỏ nhất) của vật liệu chốt;

d đường kính chốt;

t giá trị nhỏ hơn trong các chiều dày của các chi tiết ghép, tức là 2t₁ hoặc t₂ như minh hoạ trên Hình 5;

γ_sp hệ số dự trữ bền riêng đối với lực gây dập trong các mối ghép chốt:

γ_sp = 0,6 khi các chi tiết ghép trong mối ghép có nhiều mặt phẳng cắt, được giữ chặt với nhau, chẳng hạn bằng các đai ốc ngoài tại đầu các chốt;

γ_sp = 0,9 đối với các mối ghép có một mặt phẳng cắt hoặc khi các chi tiết ghép trong mối ghép có nhiều mặt phẳng cắt không được giữ cùng nhau;

...

...

...

Khi tải trọng có chiều thay đổi, cần xem xét để tránh bị biến dạng dẻo.

Hình 5 - Mối ghép chốt

5.2.4.4  Lực cắt giới hạn khi tính toán đối với các chi tiết ghép

Lực giới hạn khi tính toán xác định theo:

                                                                                                       (22)

Với:

A_S =2 x s x t đối với kết cấu đối xứng như Hình 6 a) và c);

A_S = (s₁ + s₂) x t đối với kết cấu như Hình 6 b) [cả s₁ và s₂ đều phải lớn hơn c];

...

...

...

f_y giới hạn chảy (giá trị nhỏ nhất) của vật liệu các chi tiết ghép:

A_S diện tích chịu cắt của tiết diện bị xé;

s, s₁, s₂ các chiều dài cắt của các tiết diện bị xé - đối với kết cấu trên Hình 6, tiết diện bị xé là A-A và các chiều dài cắt được xác định theo quy tắc 40° như đã chỉ ra trên hình vẽ;

t chiều dày của phần tử.

a) Kiểu I

b) Kiểu II

...

...

...

Hình 6 - Các chi tiết ghép

5.2.4.5  Lực kéo giới hạn khi tính toán đối với các chi tiết ghép

Việc tính toán phải dựa trên ứng suất kéo lớn nhất tại thớ trong của lỗ lắp chốt. Sự tập trung ứng suất do hình dạng hình học của lỗ phải được tính đến.

Lực giới hạn khi tính toán đối với kết cấu trên Hình 6 a) được xác định như sau:

                                                                                                (23)

Với:

Trong đó:

f_y giới hạn chảy của vật liệu chi tiết ghép đang xem xét;

...

...

...

γ_spt là hệ số dự trữ bền riêng đối với lực kéo tại các tiết diện có lỗ;

k hệ số tập trung ứng suất, là tỉ số giữa ứng suất lớn nhất và ứng suất trung bình trong tiết diện. Đối với kết cấu có tỷ lệ hình học 1 ≤ c/b ≤ 2 và 0,5 ≤ b/d ≤ 1 [xem Hình 6 a)] hệ số tập trung ứng suất k có thể lấy theo Bảng 7. Khe hở giữa lỗ và chốt được giả định là tuân thủ ISO 286-2:2010, kiểu lắp H11 /h11 hoặc khít hơn. Trong trường hợp khe hở lớn hơn phải sử dụng hệ số k với giá trị lớn hơn.

Hình 7 - Hệ số tập trung ứng suất cho kiểu lắp chốt cụ thể

CHÚ THÍCH: Các tải trọng kéo, các tiết diện chịu kéo hoặc các tải trọng đổi chiều chỉ cần tính đến trong điều khoản này. Tuy nhiên, trạng thái tải trọng đổi chiều có thể cần xem xét bổ sung khi các tải trọng này có thể có vai trò quan trọng hoặc làm yếu đi chức năng của mối ghép (xem 5.2.4.3).

5.2.5  Ứng suất giới hạn khi tính toán trong mối ghép hàn

Ứng suất giới hạn khi tính toán f_w,Rd sử dụng trong tính toán mối ghép hàn phụ thuộc vào:

- Vật liệu cơ sở và vật liệu hàn được sử dụng;

- Loại mối hàn;

...

...

...

- Chất lượng hàn.

Tùy theo các công thức cho trong Bảng 7, ứng suất giới hạn khi tính toán trong mối hàn phải xác định theo công thức (24) hoặc (25):

                                                                                                     (24)

                                                                                                     (25)

Trong đó:

α_w hệ số lấy theo Bảng 7, phụ thuộc loại mối hàn, loại ứng suất và vật liệu;

f_yk giá trị nhỏ nhất giới hạn chảy của vật liệu chi tiết hàn đang xem xét; giới hạn bền của vật liệu hàn.

Các chi tiết liên kết của cấu kiện xây dựng, chẳng hạn như mối ghép giữa bích và vách/bụng dầm có thể được tính toán mà không cần quan tâm đến ứng suất kéo hay nén trong các chi tiết song song với trục của mối hàn tạo sự cân bằng với các lực cắt phát sinh giữa các chi tiết.

Bảng 7 - Hệ số α_w khi tính ứng suất giới hạn trong mối hàn

...

...

...

Chiều của ứng suất

Loại mối hàn

Loại ứng suất

Công thức số

α_w

f_y ≤ 420 N/mm^2

f_y > 420

f_y < 930 N/mm^2

f_y ≥ 930 N/mm^2

...

...

...

Vuông góc với chiều mối hàn

Ngấu toàn phần

Kéo hoặc nén

24

1,0

0,93

Ngấu một phần ^a

Kéo hoặc nén

24

...

...

...

0,85

Song song với chiều mối hàn

Tất cả

Cắt

24

0,6

0,55

Không tưng xứng (f_y lấy theo vật liệu hàn)

Vuông góc với chiều mối hàn

...

...

...

Kéo hoặc nén

25

0,80

0,85

0,90

Ngấu một phần ^a

Kéo hoặc nén

25

0,70

...

...

...

0,80

Song song với chièu mối hàn

Tất cả

Cắt

25

0,45

0,50

0,50

...

...

...

Giá trị của α_w áp dụng cho các mối hàn mức chất lượng C hoặc tốt hơn theo TCVN 7472-1 (ISO 5817).

Việc kiểm nghiệm các chi tiết ghép theo 5.3.1 luôn được yêu cầu để bổ sung cho việc tính kiểm nghiệm theo 5.3.4. Trong trường hợp mối hàn các chi tiết với vật liệu khác nhau thì việc kiểm nghiệm phải tiến hành độc lập cho từng chi tiết.

Về mối hàn ngấu toàn phần và một phần, xem ISO 17659.

Vật liệu hàn tương xứng: vật liệu hàn có độ bền bằng hoặc cao hơn độ bền của vật liệu các chi tiết hàn.

Vật liệu hàn không tương xứng: vật liệu hàn có giới hạn bền kém hơn so với vật liệu các chi tiết hàn.

5.3  Tiến hành kiểm nghiệm

5.3.1  Kiểm nghiệm các phần tử kết cấu

Đối với các phần tử kết cấu cần chứng minh:

σ_Sd ≤ ƒ_Rdσ và t_Sd ≤ ƒ _Rdt                                                                                               (26)

...

...

...

σ_Sd, t_Sd  ứng suất tính toán; ứng suất tương đương Von Mises σ có thể được sử dụng thay thế cho ứng suất tính toán.

f_Rdσ, f_Rdt ứng suất giới hạn khi tính toán theo 5.2.2; khi sử dụng ứng suất tương đương Von Mises thì f_Rdσ là ứng suất giới hạn khi tính toán.

Đối với trạng thái ứng suất phẳng khi không sử dụng ứng suất Von Mises, cần chứng minh thêm:

                                                    (27)

Trong đó x, y là chỉ số thể hiện các thành phần ứng suất theo hệ trục vuông góc;

Trạng thái ứng suất không gian có thể được quy đổi về trạng thái ứng suất phẳng bất lợi nhất.

5.3.2  Kiểm nghiệm các mối ghép bu lông

Đối với phần tử chịu tải bất lợi nhất của mối ghép, cần chứng minh:

F_Sd ≤ F_Rd                                                                                                                   (28)

...

...

...

F_Sd tải trọng tính toán cho phần tử, phụ thuộc loại mối ghép, ví dụ như F_e,t đối với mối ghép chịu kéo (xem 5.2.3.3);

F_Rd tải trọng giới hạn khi tính toán, xác định theo 5.2.3, phụ thuộc loại mối ghép, tức là:

F_v,Rd lực cắt giới hạn khi tính toán;

F_b,Rd lực gây dập giới hạn khi tính toán;

F_s,Rd lực trượt giới hạn khi tính toán;

F_t1,Rd, F_t1,Rd lực kéo giới hạn khi tính toán.

Phải chú ý tính đến sự phân bố tải trọng chung lên các thành phần riêng lẻ của mối ghép.

5.3.3  Kiểm nghiệm các mối ghép chốt

Đối với các chốt, cần chứng minh:

...

...

...

F_vp,Sd ≤ F_vp,Rd

F_bi,Sd ≤ F_b,Rd                                                                                                               (29)

F_vd,Sd ≤ F_vs,Rd

F_vd,Sd ≤ F_vt,Rd

Trong đó:

M_Sd giá trị mô men uốn tính toán cho chốt;

M_Rd mô men uốn giới hạn khi tính toán, xác định theo 5.2.4.1;

F_vp,Sd giá trị lực cắt tính toán cho chốt;

F_vp,Rd lực cắt giới hạn khi tính toán, xác định theo 5.2.4.2;

...

...

...

F_b,Rd lực cắt giới hạn khi tính toán, xác định theo 5.2.4.3.

F_vd,Sd giá trị lực cắt tính toán cho các chi tiết ghép;

F_vs,Rd giá trị lực cắt tính toán trên các chi tiết ghép, xác định theo 5.2.4.4;

F_vt,Rd lực kéo giới hạn khi tính toán của các chi tiết ghép, xác định theo 5.2.4.5.

Đối với mối ghép nhiều chốt cần chú ý đến sự phân bố tải trọng chung lên các chốt trong mối ghép.

Trong trường hợp thiếu các phân tích chi tiết, theo giả thuyết thiên về an toàn có thể sử dụng oông thức (30):

                                                                                   (30)

Trong đó F_b, t₁, t₂ và s là các kích thước trên Hình 5.

5.3.4  Kiểm nghiệm các mối ghép hàn

...

...

...

σ_w,Sd ≤ ƒ_w,Rd và t_w,Sd ≤ ƒ_w,Rd                                                                                          (31)

Trong đó:

t_w,Sd, σ_w,Sd ứng suất tính toán của mối hàn (xem Phụ lục C);

f_w,Rd ứng suất giới hạn khi tính toán của mối hàn, xác định theo 5.2.5.

Đối với trạng thái ứng suất phẳng trong mối hàn, cần chứng minh thêm:

                                        (32)

Trong đó x, y là chỉ số thể hiện các thành phần ứng suất theo hệ trục vuông góc.

6  Kiểm nghiệm độ bền mỏi

6.1  Quy định chung

...

...

...

Các ứng suất được tính toán trên cơ sở ứng suất danh nghĩa. Tiêu chuẩn này chỉ áp dụng phương pháp sử dụng ứng suất danh nghĩa (xem phần Thư mục tài liệu tham khảo đối với các phương pháp khác), ứng suất danh nghĩa là ứng suất ở phần vật liệu cơ sở cạnh nơi có thể xuất hiện vết nứt, được tính theo lý thuyết đàn hồi cơ bản, không tính đến các ảnh hưởng của tập trung ứng suất cục bộ. Phụ lục D minh hoạ bằng hình vẽ các chi tiết kết cấu và ảnh hưởng của chúng lên các giá trị độ bền mỏi đặc trưng, bao gồm các ảnh hưởng sau:

- Sự tập trung ứng suất do hình dạng của mối ghép và hình dạng mối hàn;

- Kích thước và hình dạng của vùng chuyển tiếp;

- Chiều của ứng suất; ứng suất dư;

- Các điều kiện liên quan đến luyện kim;

- Quá trình hàn và các quy trình cải thiện chất lượng sau hàn (trong một số trường hợp).

Ảnh hưởng của tập trung ứng suất do đặc tính hình học khác với các yếu tố trên đây (tập trung ứng suất tổng thể) phải được đưa vào ứng suất danh nghĩa thông qua các hệ số tập trung ứng suất thích hợp.

CHÚ THÍCH: Tiêu chuẩn này không áp dụng các phương pháp tính ứng suất khác, ví dụ như phương pháp ứng suất tại điểm nóng (xem [8]).

Để thực hiện kiểm nghiệm độ bền mỏi, sự tích lũy mỏi do các chu trình ứng suất thay đổi phải được tính toán. Trong tiêu chuẩn này thuyết tích lũy mỏi Palmgren-Miner được phản ánh qua hệ số quá trình ứng suất S_m (xem 6.3.3). Các giá trị của hệ số này được xác định thông qua mô phỏng, thử nghiệm hoặc sử dụng các cấp S. Như vậy, các điều kiện làm việc và ảnh hưởng của chúng lên ứng suất trong kết cấu phải được tính đến.

...

...

...

Đối với các chi tiết không hàn hoặc các chi tiết hàn được giải phóng ứng suất dư, khoảng thay đổi ứng suất hiệu dụng sử dụng khi đánh giá độ bền mỏi có thể được xác định bằng tổng của phần ứng suất kéo và 60% phần ứng suất nén của khoảng thay đổi ứng suất hoặc bằng việc thử mỏi (xem 6.2.2.2).

Hệ số dự trữ độ bền mỏi riêng γ_mf cho trong Bảng 8 được sử dụng để tính đến độ không ổn định của các giá trị độ bền mỏi và hậu quả có thể xảy ra của hư hỏng do mỏi.

Bảng 8 - Hệ số dự trữ độ bền mỏi riêng γ_mf

γ_mf

Khả năng tiếp cận

Các bộ phận khi hỏng không gây nguy hiểm

Các bộ phận khi hỏng gây nguy hiểm

nhưng không cho người

cho người

...

...

...

1,0

1.10

1,20

Các mối ghép ít được tiếp cận

1,05

1.15

1,25

Các bộ phận khi hỏng không gây nguy hiểm là các bộ phận mà hậu quả khi hỏng không lớn, ví dụ như sự hư hỏng cục bộ của chi tiết không gây ra sự hư hỏng của kết cấu hoặc rơi tải nâng.

Các bộ phận khi hỏng gây nguy hiểm là các bộ phận mà khi hỏng cục bộ một bộ phận sẽ nhanh chóng dẫn đến hư hỏng kết cấu hoặc làm rơi tải nâng.

...

...

...

6.2.1  Độ bền mỏi đặc trưng

Ứng suất giới hạn khi tính toán của chi tiết kết cấu được đặc trưng bằng giá trị độ bền mỏi đặc trưng Δσ_c, thể hiện độ bền mỏi tại 2x10^6 chu trình với khoảng thay đổi ứng suất không đổi và với xác suất không hỏng P_s=97,7 % (bằng giá trị trung bình trừ đi hai lần độ lệch chuẩn, xác định theo luật phân phối chuẩn và kiểm định thống kê một phía). Xem Hình 8 và các Phụ lục D, E.

Trong cột 1 của các bảng tại Phụ lục E, giá trị của Δσ_c được sắp xếp theo thứ tự của cấp tập trung ứng suất (NC) và với tỉ số không đổi giữa các cấp bằng 1,125.

Đối với ứng suất tiếp Δσ_c được thay thế bằng Δt_c.

Các giá trị của độ bền mỏi đặc trưng Δσ_c, Δt_c và bậc m của đường cong mỏi Δσ-N cho trong các bảng ở Phụ lục D đối với các vật liệu cơ sở của các thành phần kết cấu, các chi tiết trong các mối ghép không phải mối ghép hàn và trong các chi tiết hàn.

Các giá trị đã cho áp dụng cho các điều kiện cơ sở. Đối với các điều kiện lệch chuẩn, cấp NC phải chọn cao hơn một hoặc nhiều cấp (+1NC, +2NC,...) so với cấp cơ sở để tăng độ bền mỏi hoặc chọn thấp hơn (-1NC, -2NC,...) để giảm độ bền mỏi, như quy định trong Phụ lục D. Các ảnh hưởng của nhiều điều kiện lệch chuẩn phải được tổng hợp.

a) Chính tắc

...

...

...

CHÚ DẪN

1 giới hạn mỏi với khoảng thay đổi ứng suất không đổi

m bậc của đường cong mỏi

Đường cong có độ nghiêng (hệ số góc) bằng -1/m trong hệ toạ độ log/log.

Hình 8 - Minh họa đường cong Δσ- N và Δσ_c

6.2.2  Chất lượng hàn

6.2.2.1  Quy định chung

Các giá trị Δσ_c thể hiện trong Phụ lục D phụ thuộc vào mức chất lượng hàn. Mức chất lượng phải tuân thủ TCVN 7472-1 (ISO 6817-1), mức B, C và D. Không cho phép sử dụng dưới mức chất lượng D.

Trong tiêu chuẩn này, mức chất lượng phụ B* có thể được sử dụng, với điều kiện thỏa mãn các yêu cầu 6.2.2.2, bổ sung thêm cho các yêu cầu đối với mức B.

...

...

...

Trong tiêu chuẩn này, sử dụng 100 % NDT (thử không phá hủy) kiểm tra toàn bộ chiều dài của mối hàn với các phương pháp thích hợp để đảm bảo các yêu cầu riêng về chất lượng sau đây được đáp ứng.

Đối với mối hàn giáp mối:

- Hàn ngấu toàn phần không có các điểm khởi đầu (điểm bắt đầu và điểm kết thúc);

- Cả hai bề mặt được gia công hoặc làm phẳng đến bề mặt tấm; mài theo chiều ứng suất;

- Chân mối hàn được xử lý sau khi hàn bằng cách mài, làm nóng chảy lại bằng hàn TIG hoặc hàn plasma, hoặc cán bi để loại bỏ tất cả các chỗ bị cắt lẹm và xì hàn bị vùi lấp;

- Độ lệch tâm của các tấm nối nhỏ hơn 5 % chiều dày của tấm dày hơn trong hai tấm;

- Tổng chiều dài của các phần lõm nhỏ hơn 5 % tổng chiều dài mối hàn;

- 100 % NDT.

Đối với mối hàn giữa các tấm song song chồng lên nhau (ví dụ với mối hàn góc):

...

...

...

- Chân mối hàn được xử lý sau khi hàn bằng cách mài, làm nóng chảy lại bằng hàn TIG hoặc hàn plasma, hoặc cán bi;

- 100% NDT.

Đối với các mối hàn khác:

- Hàn ngấu hoàn toàn;

- Góc chuyển tiếp của mối hàn và bề mặt tấm không vượt quá 25°;

- Chân mối hàn được xử lý sau khi hàn bằng cách mài, làm nóng chảy lại bằng hàn TIG hoặc hàn plasma, hoặc cán bi;

- 100% NDT.

- Độ lệch tâm của các tấm nối nhỏ hơn 10 % chiều dày của tấm dày hơn trong hai tấm.

Nếu lớp phủ TIG được sử dụng để xử lý sau hàn tại vùng có nguy cơ phát sinh vết nứt trong mối hàn nhằm mục đích nâng cao độ bền mỏi, mức chất lượng tính toán C có thể được nâng cấp lên mức B cho tất cả các cấu hình mối ghép.

...

...

...

Các chi tiết không thể hiện trong Phụ lục D hoặc khi xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình thì cần nghiên cứu riêng đối với Δσ_c và m. Các yêu cầu như sau:

- Mẫu thử phải có kích thước thật (1:1);

- Mẫu thử phải được chế tạo với các điều kiện như tại công trình;

- Các chu trình ứng suất phải nằm toàn bộ trong miền ứng suất kéo;

- Phải thực hiện ít nhất bảy thử nghiệm cho mỗi mức của khoảng thay đổi ứng suất.

Các yêu cầu để xác định m và Δσ_c như sau:

- Δσ_c phải được xác định từ số các chu trình dựa trên hiệu của giá trị trung bình và hai lần độ lệch chuẩn ở hệ toạ độ log-log.

- Ít nhất phải sử dụng một mức của khoảng thay đổi ứng suất sẽ làm mẫu thử bị hỏng khi giá trị trung bình của số chu trình nhỏ hơn 2x10^4.

- Ít nhất phải sử dụng một mức của khoảng thay đổi ứng suất làm mẫu thử bị hỏng khi giá trị trung bình của số chu trình nằm giữa 1,5x10^6 và 2,5x10^6.

...

...

...

- m được lấy bằng 3;

- Mức của khoảng thay đổi ứng suất làm mẫu thử bị hỏng khi giá trị trung bình của số chu trình nhỏ hơn 1x10^5.

6.3  Quá trình ứng suất

6.3.1  Xác định quá trình ứng suất

Quá trình ứng suất là sự thể hiện số của tất cả các biến đổi ứng suất có giá trị đáng kể đối với hư hỏng. Sử dụng các nguyên tắc đã được thiết lập về mỏi kim loại, số lượng lớn các chu trình ứng suất có độ lớn thay đổi được quy về một hoặc hai tham số.

Để kiểm nghiệm độ bền mỏi của các thành phần cơ khí hoặc kết cấu cần trục, phải xác định quá trình ứng suất phát sinh từ các điều kiện làm việc.

Quá trình ứng suất có thể được xác định bằng thử nghiệm hoặc tính toán bằng cách mô phỏng động lực học đàn hồi hoặc động lực học vật thể rắn.

Nói chung, kiểm nghiệm độ bền mỏi phải thực hiện với tổ hợp tải trọng A (tải trọng thường xuyên) theo các phần tương ứng của TCVN 11417 (ISO 8686), nhân thêm với hệ số động ϕ_i, với tất cả các hệ số an toàn thành phần γ_p = 1, và cường độ (tức là ứng suất giới hạn) tính theo 6.2. Trong một số áp dụng, tổ hợp tải trọng B (tải trọng không thường xuyên) có thể xuất hiện khá nhiều đủ để yêu cầu đưa vào việc đánh giá độ bền mỏi. Quá trình ứng suất từ các tải trọng không thường xuyên này có thể được tính toán bằng cách tương tự như đối với tải trọng thường xuyên.

Đối với các quá trình ứng suất không tỷ lệ (chẳng hạn như tại mặt trên của dầm chính là các ứng suất theo lý thuyết chung và ảnh hưởng cục bộ từ tải trọng do các bánh xe truyền xuống, hoặc ứng suất uốn và xoắn trong các trục lắp bánh răng) thì có thể xác định độc lập. Việc đánh giá mỏi từ ảnh hưởng tổng hợp của các quá trình ứng suất này (sự tương tác) được dựa trên tác động của các quá trình ứng suất độc lập.

...

...

...

a) Tần suất xuất hiện của các biên độ ứng suất và ứng suất trung bình;

b) Mật độ phân bố của các biên độ ứng suất, ứng suất trung bình và tổng số chu trình ứng suất.

Trong các điều khoản sau đây chỉ áp dụng thông số theo mục a).

CHÚ THÍCH: Ví dụ về xác định quá trình ứng suất bằng mô phỏng được cho tại Phụ lục F.

6.3.2  Tần suất xuất hiện của chu trình ứng suất

Đối với việc kiểm nghiệm độ bền mỏi, quá trình ứng suất được thể hiện kiểu một tham số thông qua tần suất xuất hiện của các khoảng thay đổi ứng suất, được xác định bằng phương pháp đếm chu trình (phương pháp dòng mưa hoặc phương pháp bể chứa), còn ảnh hưởng của ứng suất trung bình được bỏ qua.

Mỗi khoảng thay đổi ứng suất được mô tả bằng hiệu giữa các giá trị cực trị của nó:

Δσ = σ_u - σ_b                                                                                                              (33)

Trong đó:

...

...

...

σ_b giá trị cực hạn dưới của khoảng thay đổi ứng suất;

Δσ khoảng thay đổi ứng suất.

Hình 9 minh hoạ kết quả thể hiện kiểu một thông số của quá trình ứng suất.

CHÚ DẪN

Δσ_i khoảng thay đổi ứng suất mức i

Δ khoảng thay đổi ứng suất lớn nhất

n_i số chu trình có khoảng thay đổi ứng suất mức i

Hình 9 - Biểu diễn kiểu một tham số cho quá trình ứng suất (tần suất xuất hiện của các khoảng thay đổi ứng suất)

...

...

...

Hệ số quá trình ứng suất s_m được tính trên cơ sở thể hiện kiểu một tham số của quá trình ứng suất trong suốt tuổi thọ hiệu dụng của cần trục như sau:

S_m = v x k_m                                                                                                                                                                                                                            (34)

với

                                                                                                 (35)

Trong đó:

v tổng tần suất xuất hiện tương đối của khoảng thay đổi ứng suất;

k_m hệ số phổ ứng suất bậc m;

Δσ_i khoảng thay đổi ứng suất (xem Hình 9);

Δkhoảng thay đổi ứng suất lớn nhất (giá trị lớn nhất trong các mức của khoảng thay đổi ứng suất, xem Hình 9);

...

...

...

N_t = , tổng số lần xuất hiện của các khoảng thay đổi ứng suất trong suốt tuổi thọ hiệu dụng của cần trục;

N_ref =2x10^6 số chu trình tham chiếu (số chu trình cơ sở khi thử độ bền mỏi của vật liệu);

m hệ số góc của đường cong mỏi của phần tử trong hệ toạ độ logσ/logN (bậc đường cong mỏi).

Đối với các chi tiết kết cấu đã khử ứng suất dư hoặc chi tiết không hàn thì phần ứng suất âm trong khoảng thay đổi ứng suất có thể giảm còn 60%.

Một quá trình ứng suất cho trước được phân vào cấp cụ thể S không phụ thuộc vào hằng số m của đường cong mỏi logσ-logN liên quan. Các đường chéo giới hạn các nhóm S thể hiện quan hệ giữa k_m và v khi s = const trong biểu đồ với hệ đơn vị log/log.

Các quá trình ứng suất được đặc trưng bởi cùng hệ số s_m có thể được xem xét là tương đương về sự phá hủy của vật liệu, chi tiết hoặc bộ phận tương tự nhau.

Các chi tiết cần trục có giá trị s nhỏ hơn 0,001 không yêu cầu phải kiểm nghiệm độ bền mỏi.

Khi ứng suất tính toán luôn là nén trong trạng thái ứng suất đơn trục và khi không xuất hiện sự phát triển vết nứt thì không yêu cầu kiểm nghiệm độ bền mỏi cho các ứng suất nén. Tuy nhiên, các ứng suất trong mặt chịu cắt phải được tính đến.

Sự phân nhóm quá trình ứng suất thành các cấp S theo hệ số s_m với hằng số m = 3 được cho trong Bảng 9 và minh họa trên Hình 10 bằng thông số s₃.

...

...

...

Cấp S

Hệ số quá trình ứng suất

S02

0,001 < s₃ ≤ 0,002

S01

0,002 < s₃ ≤ 0,004

S0

0,004 < s₃ ≤ 0,008

S1

...

...

...

S2

0,016 < s₃ ≤ 0,032

S3

0,032 < s₃ ≤ 0,063

S4

0,063 < s₃ ≤ 0,125

S5

0,125 < s₃ ≤ 0,250

S6

...

...

...

S7

0,500 < s₃ ≤ 1,000

S8

1,000 < s₃ ≤ 2,000

S9

2,000 < s₃ ≤ 4,000

^a Không yêu cầu đánh giá độ bền mỏi

Hình 10 - Minh họa phân loại hệ số quá trình ứng suất với m = 3

...

...

...

6.3.4.1  Quy định chung

Đối với các phần tử kết cấu của cần trục, cấp S của quá trình ứng suất có thể lấy theo Bảng 9, khi không biết hệ số quá trình ứng suất có thể xác định bằng tính toán hoặc đo đạc.

Cấp của quá trình ứng suất cũng có thể xác định trực tiếp bằng thực nghiệm, với các điều chỉnh kỹ thuật. Hệ số quá trình ứng suất s₃ tương ứng cho trong Bảng 11. Cấp S của quá trình ứng suất liên quan đến chế độ làm việc của cần trục và phụ thuộc vào:

- Số chu trình làm việc và cấp sử dụng U [xem TCVN 8590-1 (ISO 4301-1)];

- Phổ tải nâng và cấp tải Q [xem TCVN 8590-1 (ISO 4301-1)];

- Cấu hình cần trục và các ảnh hưởng khi cần trục chuyển động (chuyển động ngang, quay, nâng cần, v.v...).

Nếu một cấp của quá trình ứng suất đơn lẻ được áp dụng để đặc trưng cho toàn bộ kết cấu, phải sử dụng cấp nguy hiểm nhất có thể.

6.3.4.2  Trường hợp đặc biệt

Trong trường hợp đặc biệt, khi sự thay đổi ứng suất trong các phần tử kết cấu chỉ phụ thuộc vào tải nâng, không phụ thuộc vào sự thay đổi của các ảnh hưởng do tải khác gây ra, ví dụ như ảnh hưởng của tải trọng bản thân các bộ phận di chuyển của cần trục, tức là số chu trình ứng suất bằng số chu trình nâng và khoảng thay đổi ứng suất tỉ lệ với khoảng thay đổi của tải nâng, thì cấp S của các phần tử này có thể được xác định theo Bảng 10.

...

...

...

Nhóm chế độ làm việc A
theo TCVN 8590-1 (ISO 4301-1)

Cấp S

A1

S01

A2

S0

A3

S1

A4

...

...

...

A5

S3

A6

S4

A7

S5

A8

S6

Các nhóm ứng suất cao (S7 đến S9) không có trong tiêu chuẩn TCVN 8590-1 (ISO 4301-1), nhóm A8 có thể được áp dụng.

...

...

...

Đối với các chi tiết cần kiểm nghiệm, phải chứng minh được:

Δσ_Sd ≤ Δσ_Rd

(37)

Δσ_Sd = max σ - min σ

(38)

Trong đó:

Δσ_Sd khoảng thay đổi ứng suất tính toán lớn nhất;

maxσ , minσ các cực trị của ứng suất tính toán từ tổ hợp tải trọng A, theo các phần áp dụng tương ứng của TCVN 11417 (ISO 8686), với γ_p = 1 (ứng suất nén mang dấu âm);

Δσ_Rd khoảng thay đổi ứng suất giới hạn khi tính toán.

...

...

...

Ứng suất tiếp t cũng được xử lý tương tự.

Đối với từng thành phần ứng suất, σ_x, σ_y và t, việc kiểm nghiệm phải tiến hành độc lập, trong đó x và y là các chỉ số để thể hiện các ứng suất trong hệ trục vuông góc.

Đối với các chi tiết không hàn, nếu các ứng suất pháp và ứng suất tiếp do cùng một tải trọng gây ra thay đổi như nhau, hoặc khi mặt phẳng của ứng suất chính lớn nhất không thay đổi đáng kể trong quá trình chịu tải thì có thể chỉ cần sử dụng khoảng thay đổi lớn nhất của ứng suất chính.

6.5  Xác định khoảng thay đổi ứng suất giới hạn khi tính toán

6.5.1  Phương pháp áp dụng

Các khoảng thay đổi ứng suất giới hạn khi tính toán đối với chi tiết cần xem xét phải được xác định bằng cách sử dụng trực tiếp hệ số quá trình ứng suất s_m hoặc được đơn giản hóa theo cấp S.

6.5.2  Sử dụng trực tiếp hệ số quá trình ứng suất

Khoảng thay đổi ứng suất giới hạn khi tính toán được xác định theo:

                                                                                                   (39)

...

...

...

Δσ_Rd - khoảng thay đổi ứng suất giới hạn khi tính toán;

Δσ_c độ bền mỏi đặc trưng (xem Phụ lục D);

m bậc của đường cong mỏi (hệ số góc của đường logσ-logN, xem Phụ lục D);

γ_mf hệ số dự trữ độ bền mỏi riêng (xem Bảng 8);

s_m hệ số quá trình ứng suất.

Khi hệ số s_m lấy trên cơ sở m = 3, khoảng thay đổi ứng suất giới hạn khi tính toán có thể xác định theo phương pháp tại 6.5.3.2.

6.5.3  Sử dụng các cấp S

6.5.3.1  Hệ số góc m

Khi chi tiết cần xem xét liên quan đến cấp S theo 6.3, việc xác định khoảng thay đổi ứng suất giới hạn khi tính toán bằng phương pháp đơn giản sẽ phụ thuộc vào hệ số góc m của đường cong mỏi logσ-logN.

...

...

...

Các giá trị của hệ số quá trình ứng suất (s₃) tương ứng với các cấp S của quá trình ứng suất riêng biệt được chọn theo Bảng 11.

Bảng 11 - Các giá trị của s₃ cho các cấp S của quá trình ứng suất

Cấp S

S02

S01

S0

S1

S2

S3

...

...

...

S5

S6

S7

S8

S9

s₃

0,002

0,004

0,008

...

...

...

0,032

0,063

0,125

0,25

0,5

1,0

2,0

4,0

CHÚ THÍCH: Các giá trị của hệ số quá trình ứng suất thể hiện trong bảng này là các giới hạn trên của các khoảng cho tại Bảng 9.

...

...

...

                                                                                                    (40)

Trong đó:

Δσ_Rd khoảng thay đổi ứng suất giới hạn khi tính toán;

Δσ_c độ bền mỏi đặc trưng của chi tiết, với m = 3 (xem Phụ lục D);

s₃ hệ số phân loại quá trình ứng suất (xem Bảng 11);

γ_mf hệ số dự trữ độ bền mỏi riêng (xem Bảng 8);

Phụ lục E cho các giá trị của Δσ_Rd cho trường hợp bất lợi nhất γ_mf = 1,25, tùy thuộc vào cấp S và Δσ_c.

6.5.3.3  Hệ số góc m ≠ 3

Nếu hệ số góc của đường cong giới hạn mỏi logσ-logN khác 3, khoảng thay đổi ứng suất giới hạn khi tính toán sẽ phụ thuộc vào cấp S và hệ số phổ ứng suất k_m (xem 6.3.3).

...

...

...

Δσ_Rd = Δσ_Rd,1 x k*                                                                                                      (41)

Δσ_Rd,1 =                                                                                                   (42)

                                                                                                          (43)

Trong đó:

Δσ_Rd khoảng thay đổi ứng suất giới hạn khi tính toán;

Δσ_Rd,1 khoảng thay đổi ứng suất giới hạn khi tính toán khi k* = 1;

k* hệ số tỷ lệ phổ ứng suất riêng,

Δσ’_c, m độ bền mỏi đặc trưng của chi tiết và hệ số góc của đường cong giới hạn mỏi logσ/logN (xem Phụ lục D);

s₃ hệ số phân loại quá trình ứng suất khi m = 3 (xem Bảng 11);

...

...

...

k₃ hệ số phổ ứng suất tính với m = 3;

k_m hệ số phổ ứng suất tính với m của chi tiết đang được xem xét.

Phụ lục E cho các giá trị của Δσ_Rd cho trường hợp bất lợi nhất γ_mf = 1,25, tùy thuộc vào cấp S và Δσ_c.

6.5.3.4  Phương pháp đơn giản áp dụng khi m ≠ 3

Vì k* = 1 bao trùm phần lớn các phổ ứng suất bất lợi nhất nên Δσ_Rd,1 tính theo công thức (42) có thể sử dụng làm khoảng thay đổi ứng suất giới hạn khi tính toán. Giá trị của k* có thể được tính theo k₃ và k_m từ các phổ ứng suất xác định từ thực nghiệm.

6.5.4  Ứng suất pháp và ứng suất tiếp độc lập

Ngoài việc kiểm nghiệm độc lập đối với σ và t (xem 6.4), sự tác động độc lập của các khoảng thay đổi của ứng suất pháp và ứng suất tiếp phải được xem xét theo điều kiện:

           (44)

Trong đó:

...

...

...

Δσ_c, Δt_c độ bền mỏi đặc trưng;

γ_mf hệ số dự trữ độ bền mỏi riêng (xem Bảng 8);

s_m hệ số quá trình ứng suất;

m bậc của đường cong mỏi;

x,y chỉ số thể hiện các thành phần ứng suất theo hệ trục vuông góc;

t chỉ số thể hiện ứng suất tiếp.

7  Kiểm nghiệm độ ổn định đàn hồi

7.1  Quy định chung

Kiểm nghiệm độ ổn định đàn hồi được thực hiện để chứng minh rằng các phần tử hoặc thành phần kết cấu thẳng tuyệt đối không bị mất độ ổn định do biến dạng bên, phát sinh chủ yếu từ tải trọng hoặc ứng suất nén. Các biến dạng do các tải trọng nén hoặc ứng suất nén kết hợp với mô men uốn tác động từ bên ngoài hoặc kết hợp với mô men uốn do sự không hoàn hảo ngay từ đầu của các đặc tính hình học có thể được đánh giá thông qua thuyết bậc hai như một phần của việc kiểm nghiệm độ bền tĩnh. Điều khoản này quy định các yêu cầu liên quan đến kiểm nghiệm độ ổn định tổng thể của các phần tử chịu nén và độ ổn định cục bộ của tấm mỏng chịu ứng suất nén.

...

...

...

7.2  Ổn định của các phần tử chịu nén

7.2.1  Lực ổn định tới hạn

Lực ổn định tới hạn N_k là lực gây mất bằng nhỏ nhất theo thuyết đàn hồi. Với các phần tử có tiết diện không đổi lực N_k được cho trong Bảng 12 với các điều kiện biên đã định, còn được biết đến như là các trường hợp tới hạn của Ơle.

Bảng 12 - Lực tới hạn N_k cho các trường hạp tới hạn của Ơle

Trường hợp

1

2

3

4

...

...

...

Các điều kiện biên

N_k

...

...

...

E mô đun đàn hồi của vật liệu

l_i mô men quán tính của phần tử trong mặt phẳng trên hình vẽ

L chiều dài của phần tử

Đối với các điều kiện biên khác hoặc với các phần tử tạo thành từ nhiều đoạn i với mặt cắt tiết diện khác nhau, lực N_k có thể được tính toán từ các công thức vi phân hoặc hệ phương trình vi phân của đường đàn hồi ở trạng thái biến dạng và có nghiệm tổng quát như sau:

                                      (45)

Trong đó:

x tọa độ dọc theo chiều dài;

...

...

...

E mô đun đàn hồi;

I_i Mô men quán tình của phần i theo hướng yếu nhất;

N_c Lực nén;

A_i, B_i, C_i là các hằng số, có thể tìm được bằng cách áp dụng các điều kiện biên thích hợp.

Lực ổn định tới hạn N_k được tìm thấy là giá trị dương nhỏ nhất thỏa mãn điều kiện (45) khi được giải với các điều kiện biên thích hợp.

7.2.2  Lực nén giới hạn theo tính toán

Lực nén giới hạn theo tính toán N_Rd cho các phần tử và các thành phần cần xem xét của nó được tính từ lực ổn định tới hạn N_k:

                                                                                                     (46)

Trong đó:

...

...

...

f_y giới hạn chảy;

A diện tích mặt cắt ngang của phần tử.

Hệ số rút gọn K xác định theo độ mảnh λ. Độ mảnh λ tính như sau:

                                                                                                            (47)

Trong đó N_k là lực ổn định tới hạn theo 7.2.1.

Tùy theo giá trị của độ mảnh λ và hệ số α của tiết diện, hệ số rút gọn K xác định như sau:

λ ≤ 0,2 : K = 1,0

 ξ = 0,5 x [1+α x (λ - 0,2) + λ^2]                                           (48)

Hệ số α cho trong Bảng 13 tùy theo loại tiết diện.

...

...

...

Loại tiết diện

Ổn định theo trục

ƒ_y < 460

ƒ_y ≥ 460

α

δ₁

α

δ₁

...

...

...

Tiết diện ống

Cán nóng

y-y

z-z

0,21

L/300

0,13

L/350

...

...

...

y-y

z-z

0,34

L/250

0,34

L/250

2

Tiết diện hộp (hàn)

...

...

...

a > t_i / 2 và

h_y / t_y < 30

h_z / t_z  < 30

y-y

z-z

0,49

L/200

0,29

...

...

...

Còn lại

y-y

z-z

0,34

L/250

0,34

L/250

3

Thép hình cán

...

...

...

h / b > 1,2;

t ≤ 40mm

y-y

0,21

L/300

0,13

L/350

z-z

0,34

...

...

...

0,13

L/350

h / b > 1,2 ;

40 < t ≤ 80mm

h / b ≤ 1,2;

t ≤ 80mm

y-y

0,34

L/250

...

...

...

L/300

z-z

0,49

L/200

0,21

L/300

t > 80mm

y-y

z-z

...

...

...

L/150

0,49

L/200

4

Dầm I (hàn)

t_i ≤ 40mm

y-y

0,34

...

...

...

0,13

L/250

z-z

0,49

L/200

0,13

L/200

t_i > 40mm

y-y

...

...

...

L/200

0,13

L/200

z-z

0,76

L/150

0,13

L/150

5

...

...

...

y-y

z-z

0,49

L/200

0,49

L/200

δ₁ là độ lớn cho phép lớn nhất của độ cong ban đầu do sự không hoàn hảo được đo trên suốt chiều dài của phần tử.

...

...

...

Trong trường hợp phần tử có tiết diện thay đổi thì phải áp dụng các công thức tại 7.2.2 cho tất cả các phần của phần tử. Giá trị nhỏ nhất của N_Rd phải được sử dụng và ngoài ra phải thỏa mãn yêu cầu sau:

                                                                                                         (49)

7.3  Ổn định của tấm thành mỏng chịu ứng suất nén và cắt

7.3.1  Quy định chung

Các tấm thành mỏng là các tấm mỏng không được gia cường và chỉ được giữ dọc theo các cạnh của nó hoặc là phần tấm mỏng nằm giữa các gân tăng cứng.

Ứng suất giới hạn khi tính toán cho trong điều khoản này sẽ đảm bảo sự mất ổn định của các tấm không thể xảy ra, tức là các ứng xử sau mất ổn định sẽ không cần sử dụng đến về các phương pháp sử dụng các ứng xử sau mất ổn định có thể xem thêm thông tin trong Thư mục tài liệu tham khảo. Khi sử dụng các phương pháp này thì các ảnh hưởng sau mất ổn định, ví dụ lên độ bền mỏi, phải được tính đến.

Các giả định sau đây được sử dụng:

- Độ không hoàn hảo về mặt hình học của tấm nhỏ hơn các giá trị lớn nhất cho trong Bảng 14;

- Các gân tăng cứng được thiết kế có đủ độ cứng và độ bền để cho phép độ ổn định yêu cầu của tấm có thể được phát huy (tức là độ ổn định của các gân tăng cứng phải lớn hơn các tấm thành mỏng);

...

...

...

Bảng 15 - Giá trị cho phép lớn nhất về độ không hoàn hảo f của tấm thành mỏng và tăng cứng

TT

Loại tăng cứng

Hình minh họa

Độ không hoàn hảo f

1

Các tấm không được gia cường

Trường hợp chung

...

...

...

Khi a ≤ 2b: l_m = a

Khi a > 2b: l_m = 2b

2

Chịu nén dọc

Khi b ≤ 2a: l_m  = b

Khi b > 2a: l_m = 2b

3

...

...

...

4

Có các gân tăng cứng ngang với khả năng gia cường theo cả chiều dọc và chiều ngang

f phải được đo trong mặt phẳng vuông góc

l_m chiều dài cữ đo

...

...

...

Hình 11 - Các ứng suất tác động lên tấm mỏng

7.3.2  Ứng suất giới hạn khi tính toán tương ứng với ứng suất dọc σ_x

Ứng suất nén giới hạn khi tính toán ƒ_b,Rd,x được xác định theo:

                                                                                                      (50)

Trong đó:

K_x hệ số rút gọn theo công thức (51);

ƒ_y giới hạn chảy của vật liệu tấm.

Hệ số rút gọn K_x xác định theo:

...

...

...

khi λ_x ≤ 0,7

K_x = 1,474 - 0,677 x λ_x

khi λ_x 0,7 < λ_x  ≤ 1,291

(51)

khi λ_x ≥ 1,291

Trong đó:

...

...

...

Độ mảnh của tấm λ_x  tính theo:

                                                                                                        (52)

Trong đó:

σ_e ứng suất tham chiếu, xác định theo công thức (53);

k_σx hệ số ổn định, lấy theo Bảng 15.

Ứng suất tham chiếu σ_e tính theo:

                                                                                           (53)

Trong đó:

E mô đun đàn hồi của tấm;

...

...

...

t chiều dày của tấm;

b chiều rộng của tấm.

Hệ số ổn định k_σx phụ thuộc vào tỉ số ứng suất trên cạnh (Ψ), hệ số kích thước (α) và điều kiện giữ (ngàm) của các cạnh. Bảng 15 cho các giá trị của hệ số ổn định đối với tấm thành mỏng được ngàm dọc theo các cạnh dọc và ngang (Trường hợp 1) và các tấm thành mỏng được ngàm theo hai cạnh ngang nhưng chỉ được ngàm theo một cạnh dọc (Trường hợp 2).

Bảng 15 - Hệ số ổn định k_σγ

Trường hợp 1

Trường hợp 2

1

...

...

...

Ngàm dọc theo tất cả các cạnh

Ngàm dọc theo hai cạnh chịu tải (các cạnh cuối) và dọc theo một cạnh dọc

2

Phân bố ứng suất

...

...

...

Ψ = 1

4

0,43

4

1 > Ψ > 0

0,57 - 0,21Ψ + 90,07Ψ^2

5

...

...

...

7,81

1,70

0,57

6

0 > Ψ > -1

7,81 - 6,29Ψ + 9,78Ψ^2

1,70 - 5Ψ + 17,1Ψ^2

0,57 - 0,21Ψ + 90,07Ψ^2

7

...

...

...

23,9

23,8

0,85

8

Ψ < -1

5,98 x (1-Ψ)^2

23,8

0,57 - 0,21Ψ + 90,07Ψ^2

CHÚ THÍCH: Đối với Trường hợp 1, các giá trị và công thức tính hệ số ổn định cho trong Bảng 15 cho các tấm thành mỏng được cố định theo cả bốn cạnh có thể cho kết quả an toàn hơn cho các tấm có α < 1,0 (dòng 3 đến dòng 6) và có α < 0,7 (dòng 7) (xem Hình 11 cho hệ số α). Đối với Trường hợp 2, kết quả cũng an toàn hơn cho các tấm có α < 2,0. Thông tin liên quan đến các giá trị khác cho các tấm ngắn có thể tìm trong các tài liệu tham khảo (xem Thư mục tài liệu tham khảo).

...

...

...

Khi ứng suất ngang là do tải trọng di động gây ra, ví dụ sự di chuyển của bánh xe chịu tải trong dầm cầu trục thì việc sử dụng các phương pháp có tính đến ảnh hưởng sau mất ổn định trong 7.3.1 là không được phép.

Ứng suất nén giới hạn khi tính toán ƒ_b,Rd,y được xác định theo:

                                                                                                       (54)

Trong đó:

K_y hệ số rút gọn theo công thức (55);

ƒ_y giới hạn chảy của vật liệu tấm.

Hệ số rút gọn K_y xác định theo:

K_y = 1

khi λ_y ≤ 0,7

...

...

...

K_y = 1,474 - 0,677 x λ_y

khi 0,7 < λ_y ≤ 1,291

(55)

khi λ_y ≥ 1,291

Trong đó:

λ_y độ mảnh của tấm (không thứ nguyên), xác định theo công thức (56).

Độ mảnh của tấm λ_y tính theo:

...

...

...

Trong đó:

σ_e ứng suất tham chiếu, xác định theo công thức (53);

k_σy hệ số ổn định, xác định theo Hình 12;

a chiều dài của tấm;

c chiều rộng vùng phân bố tải trọng [c = 0 tương ứng với điểm đặt tải lí thuyết trên Hình 12 (xem C.4)].

Hình 12 - Hệ số ổn định k_σy

7.3.4  Ứng suất giới hạn khi tính toán tương ứng với ứng suất cắt t

Ứng suất cắt giới hạn khi tính toán được xác định theo:

...

...

...

Trong đó:

K_t hệ số rút gọn xác định theo:

 khi λ_t ≥ 0,84

K_y = 1 khi λ_t < 0,84                                                                                                   (58)

                                                                                                  (59)

Trong đó:

f_y giới hạn chảy nhỏ nhất của vật liệu tấm;

σ_e ứng suất tham chiếu, tính theo công thức (53);

k_t hệ số ổn định, tính theo các công thức ở Bảng 16 (khi tấm được ngâm tất cả các cạnh).

...

...

...

α

k_t

α > 1

k_t = 5,34 +

α ≤ 1

k_t = 4 +

7.4  Tiến hành kiểm nghiệm

7.4.1  Phần tử chịu nén

Đối với phần tử đang xem xét, phải chứng minh được:

...

...

...

Trong đó:

N_Sd tải trọng nén tính được;

N_Rd tải trọng nén giới hạn khi tính toán, xác định theo 7.2.2.

7.4.2  Tấm thành mỏng

7.4.2.1  Tấm thành mỏng chịu ứng suất nén dọc hoặc nén ngang

Đối với tấm thành mỏng đang xem xét, phải chứng minh được:

 ǀσ_Sd,xǀ ≤ ƒ_b,Rd,x  và  ǀσ_Sd,yǀ ≤ ƒ_b,Rd,y                                                                                                                                                                   (61)

Trong đó:

σ_Sd,x, σ_Sd,y ứng suất nén tính được σ_x hoặc σ_y ;

...

...

...

7.4.2.2  Tấm thành mỏng chịu ứng suất cắt

Đối với tấm thành mỏng đang xem xét, phải chứng minh được:

t_Sd  ≤ ƒ_b,Rd,t                                                                                                                (62)

Trong đó:

t_Sd ứng suất cắt tính được;

ƒ_b,Rd,t ứng suất cắt giới hạn khi tính toán, xác định theo 7.3.4.

7.4.2.3  Tấm thành mỏng chịu ứng suất pháp đa trục và ứng suất cắt

Đối với tấm thành mỏng chịu ứng suất pháp đa trục (ứng suất dọc và/hoặc ngang) và ứng suất cắt thì ngoài việc kiểm nghiệm các thành phần ứng suất riêng rẽ theo 7.4.2.1 và 7.4.2.2 còn phải chứng minh thêm điều kiện sau:

                                                    (63)

...

...

...

e₁ = 1 +                                                                                                              (64)

e₂ = 1 +                                                                                                              (65)

e₃ = 1 + K_x  x  K_y  x                                                                                               (66)

với K_x xác định theo 7.3.2, K_y xác định theo 7.3.3 và K_t xác định theo 7.3.4;

V = (K_x x K_y)^6 khi σ_Sd,x x σ_Sd,y  ≥ 0                                                                                 (67)

V = -1 khi σ_Sd,x x σ_Sd,y  < 0

Phụ lục A

(tham khảo)

Lực cắt giới hạn khi tính toán Fv,Rd cho mỗi bu lông và mỗi mặt phẳng cắt đối với các mối ghép có nhiều mặt phẳng cắt

...

...

...

Bảng A.1 - Lực cắt giới hạn khi tính toán F_v,Rd mỗi bu lông và mỗi mặt phẳng cắt đối với các mối ghép có nhiều mặt phẳng cắt (mối ghép khít: thân bu lông ghép không có khe hở với lỗ trên tấm ghép)

Bu lông

Đường kính thân bu lông

mm

F_{v, Rd}

kN

Vật liệu bu lông với γ­_Rb = 1,1

4.6

5.6

...

...

...

10.9

12.9

M12

13

16,7

20,9

44,6

62,8

75,4

...

...

...

17

28,6

35,7

76,2

107,2

128,6

M20

21

43,5

...

...

...

116,2

163,2

196,1

M22

23

52,2

65,3

139,4

196,0

...

...

...

M24

25

61,8

77,3

164,9

231,9

278,3

M27

28

...

...

...

97,0

206,9

291,0

349,2

M30

31

95,1

111,8

253,6

...

...

...

428,0

Bảng A.2 - Lực cắt giới hạn khi tính toán F_v,Rd cho mỗi bu lông và mỗi mặt phẳng cắt đối với các mối ghép có nhiều mặt phẳng cắt (mối ghép tiêu chuẩn)

Bu lông

Đường kính thân bu lông

mm

F_v,Rd

kN

Vật liệu bu lông với γ­_Rb = 1,1

4.6

...

...

...

8.8

10.9

12.9

M12

12

14,2

17,8

37,9

53,4

...

...

...

M16

16

25,3

31,6

67,5

94,9

113,9

M20

20

...

...

...

49,4

105,5

148,4

178,0

M22

22

47,8

59,8

127,6

...

...

...

215,4

M24

24

56,9

71,2

151,9

213,6

256,4

M27

...

...

...

72,1

90,1

192,3

270,4

324,5

M30

30

89,0

113,3

...

...

...

333,9

400,6

Phụ lục B

(tham khảo)

Bu lông được siết chặt

Các kích thước bu lông trong Bảng B.1 và B.2 tương ứng với dãy tiêu chuẩn ren hệ mét và có bước phù hợp với ISO 262, ISO general purpose metric screw threads - Selected sizes for screws, bolts and nuts (Ren hệ mét ISO công dụng chung - Chọn kích thước cho vít, bu lông và đai ốc)

Bảng B.1 - Mô men siết (tính bằng Nm) để đạt mức lực siết cho phép lớn nhất 0,7xF_y

Cỡ bu lông

Cấp độ bền của bu lông

...

...

...

10.9

12.9

M12

86

122

145

M14

136

190

...

...

...

M16

210

300

300

M18

290

410

495

M20

...

...

...

590

710

M22

560

790

950

M24

710

1 000

...

...

...

M27

1 040

1 460

1 750

M30

1 410

2 000

2 400

M33

...

...

...

2 700

3 250

M36

2 460

3 500

4 200

CHÚ THÍCH: Hệ số ma sát µ = 0,14 được giả định khi tính mô men siết. Đối với các giá trị hệ số ma sát khác thì lực siết cần điều chỉnh lại cho thích hợp.

Bảng B.2 - Lực trượt giới hạn khi tính toán F_s,Rd cho mỗi bu lông tại mỗi bề mặt ma sát khi sử dụng lực siết tính toán F_p,d = 0,7 x f_yb x A_s

Bu lông

...

...

...

mm^2

Lực siết tính toán

F_p,d

kN

Lực trượt giới hạn khi tính toán F_s,Rd (kN) khi γ_m = 1,1 và γ_ss = 1,14

Cấp độ bền của bu lông

8.8

hệ số ma sát

Cấp độ bền của bu lông

...

...

...

hệ số ma sát

12.9

hệ số ma sát

8.8

10.9

12.9

0.50

...

...

...

0.30

0.20

0.50

0.40

0.30

0.20

0.50

0.40

0.30

...

...

...

M12

84,3

37,8

53,1

63,7

15,1

12,1

9,1

6,0

...

...

...

17,0

12,7

8,5

25,5

20,4

15,3

10,2

M16

157,0

...

...

...

98,9

119,0

28,1

22,5

16,9

11,2

39,6

31,6

23,7

...

...

...

47,6

38,1

28,6

19,0

M20

245,0

110,0

154,0

185,0

...

...

...

35,2

26,4

17,6

61,6

49,3

37,0

24,6

74,0

59,2

...

...

...

29,6

M22

303,0

136,0

191,0

229,0

54,4

43,5

32,6

...

...

...

76,4

61,1

45,8

30,6

91,6

73,3

55,0

36,6

M24

...

...

...

158,0

222,0

267,0

63,2

50,6

37,9

25,3

88,8

71,0

...

...

...

35,5

107,0

85,4

64,1

42,7

M27

459,0

206,0

289,0

...

...

...

82,4

65,9

49,4

33,0

116,0

92,5

69,4

46,2

139,0

...

...

...

83,3

55,5

M30

561,0

251,0

353,0

424,0

100,0

80,3

...

...

...

40,2

141,0

113,0

84,7

56,5

170,0

136,0

102,0

67,8

...

...

...

817,0

366,0

515,0

618,0

146,0

117,0

87,8

58,6

206,0

...

...

...

124,0

82,4

247,0

198,0

148,0

98,9

Phụ lục C

(quy định)

Ứng suất tính toán trong mối hàn, σ_w,Sd và t_w,Sd

...

...

...

Ứng suất pháp σw,Sd và ứng suất tiếp t_w,Sd tính toán trong mối hàn được xác định theo:

                                                                                   (C.1)

Trong đó:

F_σ lực gây ứng suất pháp (xem Hình C.1);

F_t lực gây ứng suất tiếp (xem Hình C.1 );

a_r chiều dày hiệu dụng của mối hàn;

l_r chiều dài hiệu dụng của mối hàn.

Hình C.1 - Mối hàn giáp mối

...

...

...

a_r = min(t_1,t₂) đối với các mối hàn ngấu toàn phần;

a_r = 2 x a_i đối với các mối hàn đối xứng hai mặt không ngấu toàn phần, với a_i là chiều dày của mối hàn mỗi bên.

CHÚ THÍCH: Các mối hàn một mặt không ngấu toàn phần không thuộc phạm vi của tiêu chuẩn này.

Trong trường hợp tổng quát, chiều dài hiệu dụng của mối hàn được lấy theo l_r = l_w - 2 x a_r (với các mối hàn liên tục), trừ khi có biện pháp để đảm bảo toàn bộ chiều dài mối hàn là hiệu dụng, khi đó:

l_r = l_w

Trong đó:

l_w chiều dài của mối hàn (xem Hình C.1);

a_r chiều dày hiệu dụng của mối hàn;

t₁, t₂ chiều dày các chi tiết hàn.

...

...

...

Ứng suất pháp σ_w,Sd và ứng suất tiếp t_w,Sd tính toán trong mối hàn được xác định theo:

                                                  (C.2)

Trong đó:

F_σ lực gây ứng suất pháp (xem Hình C.2):

F_t lực gây ứng suất tiếp (xem Hình C.2);

a_ri chiều dày hiệu dụng của mối hàn (xem Hình C.2):

a_ri = a_i

l_ri chiều dài hiệu dụng của mối hàn.

...

...

...

Chiều dày hiệu dụng của mối hàn bị giới hạn bởi a_r  ≤ 0,7 x min(t₁,t₂).

Chiều dài hiệu dụng của mối hàn: xem C.1.

Các mối hàn một phía có thể được sử dụng để chịu tải trọng như Hình C.2.

Đối với các mối hàn một phía, σ_w,Sd và t_w,Sd được tính toán theo cách tương tự, sử dụng các thông số thích hợp của mối hàn.

C.3  Mối hàn góc (cho kết cấu chữ T) có vát mép

Ứng suất pháp σ_w,Sd và ứng suất tiếp t_w,Sd tính toán trong mối hàn được xác định theo:

                                                  (C.3)

Trong đó:

F_σ lực gây ứng suất pháp (xem Hình C.3);

...

...

...

a_ri chiều dày hiệu dụng của mối hàn (xem Hình C.3):

a_ri = a_i + a_hi

l_ri chiều dài hiệu dụng của mối hàn.

Hình C.3 - Kích thước mối hàn

Chiều dày hiệu dụng của mối hàn bị giới hạn bởi a_r ≤ 0,7 x min(t₁,t₂).

Chiều dài hiệu dụng của mối hàn: xem C.1.

Các mối hàn một phía có thể được sử dụng để chịu tải trọng như Hình C.3.

Đối với các mối hàn một phía, σ_w,Sd và t_w,Sd được tính toán theo cách tương tự, sử dụng các thông số thích hợp của mối hàn.

...

...

...

Để đơn giản, ứng suất pháp σ_w,Sd và ứng suất tiếp t_w,Sd tính toán trong mối hàn được xác định bằng cách sử dụng chiều dài phân bố hiệu dụng của mối hàn chịu lực tập trung:

l_r = 2 x h_d tan K + λ                                                                                                 (C.4)

Trong đó:

l_r chiều dài phân bố hiệu dụng;

h_d khoảng cách giữa mối hàn và vùng tiếp xúc của tải trọng tác dụng;

λ chiều rộng vùng tiếp xúc theo chiều mối hàn; đối với bánh xe có thể lấy λ = 0,2 x r, với λ_max = 50 mm,

r bán kính bánh xe;

2K góc phân tán, phải lấy K ≤ 45°.

Xem Hình C.4.

...

...

...

Hình C.4 - Lực tập trung

Có thể sử dụng các phương pháp khác để xác định ứng suất tính toán trong mối hàn, tuy nhiên các giá trị Δσ_c và Δt_c trong Phụ lục D được dựa trên các tính toán giới thiệu ở phần này.

Phụ lục D

(quy định)

Giá trị của hệ số góc m và độ bền mỏi đặc trưng Δσ_c, Δt_c

Khi sử dụng thép có độ bền thấp thì độ bền mỏi của vật liệu cơ sở cho trong Bảng D.1 có thể điều chỉnh, ngay cả khi có các chi tiết khác như trong Bảng D.2 và D.3. Điều này không chỉ do ảnh hưởng của các giá trị Δσ_c khác nhau mà còn do các giá trị khác nhau của hệ số góc m. Cấp tập trung ứng suất (NC) tham khảo cột đầu tiên của Phụ lục E (xem 6.2.1).

Bảng D.1 - Vật liệu cơ sở của các thành phần kết cấu

Chi tiết số

Δσ_c

...

...

...

N/mm^2

Chi tiết kết cấu

Các yêu cầu

1.1

m = 5

Tấm, thanh phẳng, thép hình cán chịu ứng suất pháp

Các yêu cầu chung:

- Các bề mặt được cán

...

...

...

- Độ nhám bề mặt yêu cầu trước khi xử lý, chẳng hạn bằng phun bi

140

Không phụ thuộc f_y

- Trạng thái bề mặt phù hợp ISO 7788:1995, Bảng 1

- Cho phép hàn sửa chữa

140

180 ≤ f_y ≤ 220

- Trạng thái bề mặt phù hợp ISO 7788:1995, Bảng 1

- Không hàn sửa chữa

...

...

...

- Các cạnh được cán hoặc gia công cơ khí hoặc không có các cạnh tự do

- Độ nhám bề mặt R_z ≤ 60 µm + 1 NC

160

220 < f_y ≤ 320

180

320 < f_y ≤ 500

200

500 < f_y

...

...

...

180 ≤ f_y ≤ 220

- Trạng thái bề mặt phù hợp ISO 7788:1995, Bảng 1

- Không hàn sửa chữa

- Độ nhám bề mặt R_z ≤ 20 µm

- Các cạnh được cán hoặc gia công cơ khí hoặc không có các cạnh tự do

200

220 < f_y ≤ 320

...

...

...

320 < f_y ≤ 500

250

500 < f_y ≤ 650

280

650 < f_y ≤ 900

315

...

...

...

1.2

m = 5

Tấm, thanh phẳng, thép hình cán chịu ứng suất pháp

Các yêu cầu chung:

- Các bề mặt được cán

- Các cạnh cắt bằng nhiệt

- Không có tập trung ứng suất do khuyết tật hình học (ví dụ vết cắt, vết khuyết)

- Độ nhám bề mặt yêu cầu trước khi xử lý, chẳng hạn bằng phun bi

...

...

...

Không phụ thuộc f_y

- Trạng thái bề mặt phù hợp ISO 7788:1995, Bảng 1

- Cho phép hàn sửa chữa

- Chất lượng các cạnh theo ISO 9013:2002, Bảng 5, Hạng 3

140

180 ≤ f_y ≤ 220

- Trạng thái bề mặt phù hợp ISO 7788:1995, Bảng 1

- Chất lượng các cạnh theo ISO 9013:2002, Bảng 5. Mức 3

- Không hàn sửa chữa

...

...

...

- Cắt bằng máy có điều khiển

- Độ nhám bề mặt R_z ≤ 60 µm và chất lượng các cạnh theo ISO 9013:2002, Bảng 5, Hạng 2 + 1 NC

160

220 < f_y ≤ 500

180

500 < f_y

160

180 ≤ f_y  ≤ 220

- Trạng thái bề mặt phù hợp ISO 7788:1995. Bảng 1

...

...

...

- Không hàn sửa chữa

- Độ nhám bề mặt R_z ≤ 100 µm

- Loại bỏ vẩy cán trước khi cắt

- Cắt bằng máy có điều khiển

180

220 < f_y  ≤ 320

200

320 < f_y  ≤ 500

225

...

...

...

250

650 < f_y  ≤ 900

280

900 < f_y

1.3

m = 5

Các cạnh lỗ trên tấm chịu ứng suất pháp

- Ứng suất danh nghĩa tính theo tiết diện tính (tiết diện thực tế)

...

...

...

- Có thể có bu lông, khi bu lông chịu tải đến 20 % độ bền đối với các mối ghép chịu cắt/dập hoặc đến 10 % đối với các mối ghép chống trượt

80

Không phụ thuộc f_y

- Có thể đột lỗ

100

180 ≤ f_y ≤ 220

- Lỗ được gia công cơ khí hoặc cắt bằng nhiệt với chất lượng theo ISO 9013:2002, Bảng 5. Hạng 3

- Không đột lỗ

- Loại bỏ gờ trên miệng lỗ

...

...

...

- Không hàn sửa chữa

- Độ nhám bề mặt R_z ≤ 100 µm

112

220 ≤ f_y ≤ 320

125

220 < f_y ≤ 500

140

500 < f_y ≤ 650

160

...

...

...

1.4

m = 5

Tấm, thanh phẳng, thép hình cán chịu ứng suất tiếp

Các yêu cầu chung:

- Các bề mặt được cán

- Không có tập trung ứng suất do khuyết tật hình học (ví dụ vết cắt, vết khuyết)

- Độ nhám bề mặt yêu cầu trước khi xử lý, chẳng hạn bằng phun bi

90

...

...

...

- Trạng thái bề mặt phù hợp ISO 7788:1995, Bảng 1

- Cho phép hàn sửa chữa

90

180 ≤ f_y ≤ 220

- Trạng thái bề mặt phù hợp ISO 7788:1995, Bảng 1

- Không hàn sửa chữa

- Độ nhám bề mặt R_z ≤ 100 µm

- Các cạnh được cán hoặc gia công cơ khí hoặc không có các cạnh tự do

- Độ nhám bề mặt R_z ≤ 60 µm + 1 NC

...

...

...

220 < f_y ≤ 320

112

320 < f_y ≤ 500

125

500 < f_y

112

180 ≤ f_y ≤ 220

- Trạng thái bề mặt phù hợp ISO 7788:1995, Bảng 1

- Không hàn sửa chữa

...

...

...

- Các cạnh được gia công cơ khí hoặc không có các cạnh tự do

125

220 < f_y ≤ 320

140

320 < f_y ≤ 500

160

500 < f_y ≤ 650

180

650 < f_y ≤ 900

...

...

...

900 < f_y

Bảng D.2 - Chi tiết trong mối ghép không hàn

Chi tiết số

Δσ_c

Δσ_c

N/mm^2

Chi tiết kết cấu

Các yêu cầu

2.1

...

...

...

Cắt hai phía

- Không yêu cầu kiểm nghiệm độ bền mỏi cho các mối ghép bu lông chống trượt bằng ma sát

- Ứng suất danh nghĩa tính theo tiết diện tinh (tiết diện thực tế)

Cắt một phía

Cắt một phía có hỗ trợ (ví dụ)

Các chi tiết có lỗ trong mối ghép bu lông chống trượt chịu ứng suất pháp

...

...

...

f_y ≤ 275

180

275 < f_y

2.2

m = 5

Các chi tiết có lỗ trong mối ghép chịu cắt/dập, ứng suất pháp

Cắt hai phía hoặc một phía có hỗ trợ

- Ứng suất danh nghĩa tính theo tiết diện tinh

180

...

...

...

2.3

m = 5

Các chi tiết có lỗ trong mối ghép chịu cắt/dập, ứng suất pháp

Cắt hai phía hoặc một phía có hỗ trợ

- Ứng suất danh nghĩa tính theo tiết diện tinh

125

Ứng suất pháp

2.4

m = 5

...

...

...

- Giả thiết ứng suất phân bố đều

125

Ứng suất tiếp (Δt_c)

355

Ứng suất dập (Δσ_c)

2.5

m = 5

Bu lông lắp khít trong các mối ghép cắt một phía

- Giả thiết ứng suất phân bố đều

...

...

...

Ứng suất tiếp (Δt_c)

250

Ứng suất dập (Δσ_c)

2.6

m = 3

Bu lông có ren chịu kéo (cấp 8.8 hoặc tốt hơn)

- Δσ được tính theo tiết diện tính ứng suất A_s, sử dụng ΔF_b (xem 5.2.3.3)

50

Ren gia công cơ khí

...

...

...

Ren cán lớn hơn M30

71

Ren cán M30 hoặc nhỏ hơn

Bảng D.3 - Chi tiết hàn

Chi tiết số

Δσ_c

Δσ_c

N/mm^2

Chi tiết kết cấu

...

...

...

3.1

m = 3

Mối hàn giáp mối đối xứng, ứng suất pháp ngang mối hàn

Các điều kiện cơ bản:

- Các tấm hàn đặt đối xứng

- Hàn ngấu toàn phần

- Ứng suất dư trên các tấm ở mức bình thường

- Sai lệch góc < 1°

...

...

...

hoặc

Các điều kiện đặc biệt:

- Các chi tiết có ứng suất dư đáng kể (ví dụ mối hàn giữa các chi tiết bị khống chế độ co)

-1 NC

-2 NC

-4 NC

...

...

...

-4 NC

140

Hàn giáp mối, mức chất lượng B*

125

Hàn giáp mối, mức chất lượng B

112

Hàn giáp mối, mức chất lượng C

3.2

m = 3

...

...

...

Mối hàn giáp mối đối xứng, ứng suất pháp ngang mối hàn

Các điều kiện cơ bản:

- Các tấm hàn đặt đối xứng

- Hàn ngấu toàn phần

- Ứng suất dư trên các tấm ở mức bình thường

- sai lệch góc < 1°

Các điều kiện đặc biệt:

- Các chi tiết có ứng suất dư đáng kể (ví dụ mối hàn giữa các chi tiết bị khống chế độ co) -1NC

80

...

...

...

3.3

m = 3

Mối hàn ghép mối không đối xứng, có hỗ trợ, ứng suất pháp ngang mối hàn

- Các điều kiện cơ bản:

- Hàn ngấu toàn phần

- Hỗ trợ song song với mối hàn: e < 2 t₂ + 10 mm

- Hỗ trợ vuông góc với mối hàn: e < 12 t₂

- Ứng suất dư trên các tấm ở mức bình thường

...

...

...

độ dốc < 1:3; t_{2 ­}- t₁ ≤ 4 mm

Các điều kiện đặc biệt:

- Các chi tiết có ứng suất dư đáng kể (ví dụ mối hàn giữa các chi tiết bị khống chế độ co)    -1 NC

- Quan hệ giữa độ dốc và chênh lệch chiều dày các tấm:

Chênh lệch t₂ - t₁ (mm)

125

Hàn giáp mối, mức chất lượng B*

112

Hàn giáp mối, mức chất lượng B

...

...

...

Hàn giáp mối, mức chất lượng C

Độ dốc ≤4   ≤10   ≤50   >50

≤1:3 -1NC -2NC -2NC -2NC

≤1:3 -1NC -2NC -2NC -2NC

≤1:3 -1NC -2NC -2NC -3NC

>1:1 -2NC -2NC -3NC -3NC

3.4

m = 3

...

...

...

Các điều kiện cơ bản:

- Hàn ngấu toàn phần

- Hỗ trợ song song với mối hàn: e < 2 t₂ + 10 mm

- Hỗ trợ vuông góc với mối hàn:

e < 12 t₂^- sai lệch góc < 1°

- Ứng suất dư trên các tấm ở mức bình thường_­

80

Hàn giáp mối trên trên tấm lót được giữ lại, mức chất lượng C

Các điều kiện đặc biệt:

...

...

...

- t₂ - t₁ > 10 mm    -1 NC

3.5

m = 3

Mối hàn giáp mối không đối xứng, ứng suất ngang mối hàn

Các điều kiện cơ bản:

- Hàn ngấu toàn phần

- Ứng suất dư trên các tấm ở mức bình thường

...

...

...

- Các chi tiết có ứng suất dư đáng kể (ví dụ mối hàn giữa các chi tiết bị khống chế độ co)

100

Hàn giáp mối, mức chất lượng B*

90

Hàn giáp mối, mức chất lượng B

80

Hàn giáp mối, mức chất lượng C

-1 NC

...

...

...

- 0,84 ≥ t₁/t₂ > 0,74

-1 NC

- 0,74 ≥ t₁/t₂ > 0,63

-2 NC

- 0,63 ≥ t₁/t₂ > 0,50

-3 NC

- 0,50 ≥ t₁/t₂ > 0,40

-4 NC

3.6

...

...

...

Mối hàn giáp mối cắt ngang các mối hàn khác, ứng suất ngang mối hàn

Các điều kiện cơ bản:

- Ứng suất dư trên các chi tiết ở mức bình thường

125

Hàn giáp mối, mức chất lượng B*

100

Hàn giáp mối, mức chất lượng B

90

...

...

...

3.7

m = 3

Ứng suất pháp dọc mối hàn

Các điều kiện đặc biệt:

- Không có sự bất thường tại các điểm bắt đầu/kết thúc      +1NC

- Mối hán bị khống chế độ cơ giãn  -1NC

180

Hàn giáp mối, mức chất lượng B*

...

...

...

Hàn giáp mối, mức chất lượng B

80

Hàn giáp mối, mức chất lượng C

3.8

m = 3

Hàn các kết cấu cắt chéo hoặc chữ T, mối hàn giáp mối, ứng suất pháp dọc mối hàn

Các điều kiện cơ bản:

- Hàn liên tục

...

...

...

Các điều kiện đặc biệt:

- Hàn tự động, không có các điểm khởi đầu +1NC

- Mối hàn bị khống chế độ co giãn -1NC

112

Miệng hàn K, mức chất lượng B*

100

Miệng hàn K, mức chất lượng B

80

Miệng hàn K, mức chất lượng C

...

...

...

Miệng hàn V, có tấm lót, mức chất lượng C

3.9

m = 3

Hàn các kết cấu cắt chéo hoặc chữ T, mối hàn góc hai phía đối xứng

Các điều kiện cơ bản:

- Hàn liên tục

Các điều kiện đặc biệt:

- Hàn tự động, không có các điểm khởi đầu +1NC

...

...

...

45

Ứng suất tại họng (phân giác) mối hàn

σ_w = F/(2 x a_r x l) (xem Phụ lục C)

71

Mức chất lượng B

Ứng suất trong tấm chịu tải tại chân mối hàn

63

Mức chất lượng C

3.10

...

...

...

Hàn các kết cấu chữ T, chịu mô men uốn

45

Ứng suất tại họng mối hàn

Ứng suất tính bằng cách áp dụng mô men uốn và có tính đến hình dáng mối hàn

80

Ứng suất trong tấm chịu tải tại chân mối hàn, mức chất lượng B

...

...

...

Ứng suất trong tấm chịu tải tại chân mối hàn, mức chất lượng C

3.11

m = 3

Hàn hai mặt, ngấu toàn phần, chịu lực nén ngang (ví dụ từ bánh xe), ứng suất tính tại tấm thành

112

Mức chất lượng B

...

...

...

Mức chất lượng C

3.12

m = 3

Hàn ngấu toàn phần (có tấm lót), chịu lực nén ngang (ví dụ từ bánh xe), ứng suất tính tại tấm thành

90

Mức chất lượng B

...

...

...

Mức chất lượng C

3.13

m = 3

Hàn góc hai phía, chịu lực nén ngang (ví dụ từ bánh xe), ứng suất tính tại tấm thành

Chiều dày tấm thành t:

0,5 x t ≤ a ≤ 0,7 x t

với a là kích thước họng mối hàn, phù hợp với Phụ lục C

71

...

...

...

3.15

m = 3

Tấm có ray hàn trên nó, các mối nối ray không phải là mối hàn giáp mối hoặc là mối hàn giáp mối ngấu một phần; ứng suất tính tại tấm

Các điều kiện cơ bản:

- Tất cả các mối hàn mức chất lượng C hoặc tốt hơn

Các điều kiện đặc biệt:

- Mối hàn (1) liên tục trên nối ray ở cả hai bên với chiều dài ít nhất bằng ba lần chiều cao h của ray +1NC

45

...

...

...

56

Chỉ có một mối hàn trên đỉnh ray, h > p ≥ 0,3 x h

71

Mối hàn trên đỉnh và hai phía bên của ray,

h > p ≥ 0,2 x h

...

...

...

m = 3

Hàn ngấu một phần, chịu lực nén ngang (ví dụ từ bánh xe treo), ứng suất tính tại tấm thành

Các điều kiện cơ bản:

- Mức chất lượng C

- a và p phù hợp với Điều C.3

Các điều kiện đặc biệt:

- Mối hàn góc có xử lý miệng hàn và mức chất lượng B   +1NC

63

...

...

...

0,5 x t ≤ a ≤ 0,7 x t

56

p ≥ 1 mm khi t > 6 mm; 0,6 x t ≤ a ≤ 0,7 x t

50

Mối hàn góc không xử lý miệng hàn 0,6 x t ≤ a ≤ 0,7 x t

40

Mối hàn góc không xử lý miệng hàn

0,5 x t ≤ a ≤ 0,6 x t

3.17

...

...

...

Tấm liền, hàn táp thêm một tấm khác

Các điều kiện cơ bản:

- Mức chất lượng C

- Mối hàn liên tục

- Khoảng cách giữa chân mối hàn và viền tấm liền lớn hơn 10mm

Các điều kiện đặc biệt:

- Mức chất lượng B*   +2NC

- Mức chất lượng B   +1NC

...

...

...

- Kích thước c < 10 mm   -1NC

80

l ≤ 50 mm

71

50 mm < l ≤ 100 mm

63

l > 100 mm

3.18

...

...

...

Tấm liền hàn với tấm bích chịu tải, ứng suất ở tấm liền tại cuối mối ghép

Các điều kiện cơ bản:

- Hàn liên tục, mối hàn chồng hoặc giáp mối

112

Tấm bích vát cạnh ≤ 1:3; các mối hàn bên và cuối tấm bích có mức chất lượng B*

100

Tấm bích vát cạnh ≤ 1:2; các mối hàn bên và cuối tấm bích có mức chất lượng B*

3.19

...

...

...

Tấm liền hàn với tấm bích chịu tải, ứng suất ở tấm liền tại cuối mối ghép

Các điều kiện cơ bản:

- Hàn liên tục, mối hàn chồng hoặc giáp mối

- t₀ ≤ 1,5t_u

80

Các mối hàn có mức chất lượng B*

3.20

m = 3

...

...

...

Tấm liền hàn với tấm bích chịu tải, ứng suất ở tấm liền tại cuối mối ghép

Các điều kiện cơ bản:

- Hàn liên tục, mối hàn chồng hoặc giáp mối

63

Mức chất lượng B

56

Mức chất lượng C

...

...

...

m = 3

Hàn các tấm chồng lên nhau, tấm chính

Các điều kiện cơ bản:

- Diện tích tính ứng suất xác định theo:

A_s ≤ t × l_r

l_r = min(b_m, b_L + l)

(xem thêm chi tiết No. 3.32)

80

...

...

...

71

Mức chất lượng B

63

Mức chất lượng C

3.22

m = 3

Hàn các tấm chồng lên nhau, các tấm táp

...

...

...

- Diện tích tính ứng suất xác định theo:

A_s = b_L × (t₁  + t₂)

50

3.23

m = 3

Tấm liền, hàn dọc với tấm đứng có phần đầu được lượn tròn hoặc vát

...

...

...

- R ≥ 50 mm; α ≤ 60°

- Hàn kiểu giáp mối hoặc hàn chồng cả hai bên

90

Mức chất lượng B*

R ≥ 150 mm hoặc α ≤ 45°

80

Mức chất lượng B

71

...

...

...

3.24

m = 3

Tấm liền, hàn với tấm đứng có phần đầu vuông góc

Các điều kiện cơ bản:

- Hàn góc cả hai bên

- Mức chất lượng B hoặc C

Điều kiện đặc biệt:

- Hàn góc một phía   -1NC

...

...

...

80

l ≤ 50 mm

71

50 mm < l ≤ 100 mm

63

100 mm < l ≤ 300 mm

56

l > 300 mm

...

...

...

m = 3

Tấm liền hàn với chi tiết tròn (đinh tán, bu lông, ống, v.v…)

Các điều kiện cơ bản:

- Mối hàn góc tròn vòng

80

Mức chất lượng C hoặc tốt hơn

3.26

m = 3

...

...

...

Tấm liền, cạnh bên hàn với tấm có phần đầu được lượn tròn hoặc vát

Các điều kiện cơ bản:

- R ≥ 50 mm; α ≤ 60°

- Hàn kiểu giáp mối hoặc hàn chồng cả hai bên

Điều kiện đặc biệt:

- R < 50mm hoặc α > 60°   -2NC

- Phần cuối đường hàn trong khoảng ít nhất 5t₂ được hàn ngấu toàn phần   +1NC

90

Mức chất lượng B*

...

...

...

80

Mức chất lượng B

71

Mức chất lượng C

3.27

m = 3

Tấm liền, hàn với tấm táp

...

...

...

- c ≥ 10 mm

- Mức chất lượng C

Điều kiện đặc biệt:

- Mức chất lượng B và b ≤ 50 mm   + 1NC

- Mức chất lượng D   -1NC

- c < 10 mm   -1NC

80

b ≤ 50 mm

71

...

...

...

63

b > 100 mm

3.28

m = 3

Tấm liền, hàn với tấm ngang

Các điều kiện cơ bản:

- Chiều dày tấm t ≤ 12 mm

- c ≥ 10 mm

...

...

...

Điều kiện đặc biệt:

- Tấm dày t > 12 mm (chỉ áp dụng hàn góc hai phía)   -1NC

- c < 10 mm   -1NC

- Kiểu hàn K thay thế cho hàn góc hai phía   +1NC

- Mức chất lượng D thay cho mức chất lượng C   -1NC

112

Hàn góc hai phía, mức chất lượng B*

100

Hàn góc hai phía, mức chất lượng B

...

...

...

Hàn góc hai phía, mức chất lượng C

71

Hàn góc một phía, mức chất lượng B, C

71

Hàn ngấu một phần trên tấm lót được giữ lại, miệng hàn V, mức chất lượng B, C

3.29

m = 3

Tấm liền, hàn các tấm tăng cứng ngang

...

...

...

- Chiều dày tấm t ≤ 12 mm

- c ≥ 10 mm

Điều kiện đặc biệt:

- Tấm dày t > 12 mm (chỉ áp dụng hàn góc hai phía)   -1NC

- c < 10 mm

- Kiểu hàn K thay thế cho hàn góc hai phía   +1NC

- mức chất lượng D thay cho mức chất lượng C   -1NC

112

Hàn góc hai phía, mức chất lượng B*

...

...

...

Hàn góc hai phía, mức chất lượng B

90

Hàn góc hai phía, mức chất lượng C

71

Hàn góc một phía, mức chất lượng B,C

71

Hàn ngấu một phần trên tấm lót được giữ lại, miệng hàn V, mức chất lượng B,C

3.30

m = 3

...

...

...

Tấm liền, hàn với tấm ngang hoặc với các tấm tăng cứng ngang

63

Mức chất lượng C

50

Mức chất lượng D

3.31

...

...

...

Tấm liền, hàn với tấm dọc xuyên qua lỗ

Các điều kiện cơ bản:

- R ≤ 50 mm, α ≤ 60°

Điều kiện đặc biệt:

- R ≥ 100 mm, α ≤ 45°   +1NC

- Phần cuối đường hàn trong khoảng ít nhất 5t được hàn ngấu toàn phần   +2NC

80

Tấm hàn được vát hoặc lượn tròn

...

...

...

3.32

m = 3

Tấm liền, hàn với tấm dọc xuyên qua lỗ

56

Các chi tiết có đầu cuối vuông góc

3.33

...

...

...

Ống chịu lực dọc và mô men uốn, ứng suất pháp tính cho ống

Các điều kiện cơ bản:

- Mức chất lượng C

- Hàn giáp mối ngấu toàn phần

- Chiều dày mối hàn góc a > 0,7 lần chiều dày ống

- Chiều dày bích lớn hơn hai lần chiều dày ống (hình giữa)

Điều kiện đặc biệt:

- Mức chất lượng B   +1NC

...

...

...

80

Hàn giáp mối, ống trụ (như hình a)

63

Hàn giáp mối, ống trụ (như hình b)

56

Hàn giáp mối, ống chữ nhật (như hình b)

45

Hàn góc hai mặt, ống trụ (như hình c)

...

...

...

Hàn góc hai mặt, ống chữ nhật (như hình c)

3.34

m = 5

Hàn giáp mối liên tục, hàn góc một hoặc hai phía chịu dòng cắt phân bố đều

Các điều kiện cơ bản:

- Mức chất lượng C

- Chi tiết có ứng suất dư bình thường

Điều kiện đặc biệt:

...

...

...

- Không có các điểm bắt đầu   +1NC

112

Hàn ngấu toàn phần

90

Hàn ngấu một phần

3.35

m = 5

...

...

...

Các điều kiện cơ bản:

- Tải trọng được giả thiết chỉ truyền dọc theo mối hàn

71

Mức chất lượng B

63

Mức chất lượng C

Phụ lục E

(quy định)

...

...

...

Xem các Bảng E.1 và E.2. Các dòng thể hiện cấp tập trung ứng suất (NC) cho các điều kiện cơ bản: +1NC lấy lên một dòng; -1NC lấy xuống một dòng.

Bảng E.1 - Chi tiết có m = 3 và γmf = 1,25

NC

Δσ_c

N/mm^2

Δσ_c

N/mm^2

S0

S1

...

...

...

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

355

1420,0

...

...

...

894,5

713,7

568,0

450,8

357,8

284,0

225,4

178,9

315

...

...

...

1000,1

793,8

633,3

504,0

400,0

317,5

252,0

200,0

158,8

...

...

...

1120,0

888,9

705,8

562,9

448,0

355,6

282,2

224,0

177,8

...

...

...

250

1000,0

793,7

630,0

502,6

400,0

317,5

252,0

200,0

...

...

...

126,0

225

900,0

714,3

567,0

452,4

360,0

285,7

226,8

...

...

...

142,9

113,4

200

800,0

635,0

504,0

402,1

320,0

254,0

...

...

...

160,0

127,0

100,8

180

720,0

571,5

453,6

361,9

288,0

...

...

...

181,4

144,0

114,3

90,7

160

640,0

508,0

403,2

321,7

...

...

...

203,2

161,3

128,0

101,6

80,6

140

560,0

444,5

352,8

...

...

...

224,0

177,8

141,1

112,0

88,9

70,6

125

500,0

396,9

...

...

...

251,3

200,0

158,7

126,0

100,0

79,4

63,0

112

448,0

...

...

...

282,2

225,2

179,2

142,2

112,9

89,6

71,1

56,4

100

...

...

...

317,5

252,0

201,1

160,0

127,0

100,8

80,0

63,5

50,4

...

...

...

360,0

285,7

226,8

180,9

144,0

114,3

90,7

72,0

57,1

...

...

...

80

320,0

254,0

201,6

160,8

128,0

101,6

80,6

64,0

...

...

...

40,3

71

284,0

225,4

178,9

142,7

113,6

90,2

71,6

...

...

...

45,1

35,8

63

252,0

200,0

158,8

126,7

100,8

80,0

...

...

...

50,4

40,0

31,8

56

224,0

177,8

141,1

112,6

89,6

...

...

...

56,4

44,8

35,6

28,2

50

200,0

158,7

126,0

100,5

...

...

...

63,5

50,4

40,0

31,7

25,2

45

180,0

142,9

113,4

...

...

...

72,0

57,1

45,4

36,0

28,6

22,7

40

160,0

127,0

...

...

...

80,4

64,0

50,8

40,3

32,0

25,4

20,2

36

144,0

...

...

...

90,7

72,4

57,6

45,7

36,3

28,8

22,9

18,1

32

...

...

...

101,6

80,6

64,3

51,2

40,6

32,3

25,6

20,3

16,1

...

...

...

112,0

88,9

70,6

56,3

44,8

35,6

28,2

22,4

17,8

...

...

...

25

100,0

79,4

63,0

50,3

40,0

31,7

25,2

20,0

...

...

...

12,6

Bảng E.1 - Chi tiết có m = 5 và γ_mf = 1,25

NC

Δσ_c

N/mm^2

Δσ_c

N/mm^2

S0

S1

...

...

...

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

355

745,9

...

...

...

565,3

493,7

430,5

374,7

326,2

284,0

247,2

215,2

315

...

...

...

576,2

501,6

438,1

382,0

332,5

289,5

252,0

219,4

191,0

...

...

...

588,3

512,2

445,9

389,4

339,5

295,6

257,3

224,0

195,0

...

...

...

250

525,3

457,3

398,1

347,7

303,1

263,9

229,7

200,0

...

...

...

151,6

225

472,8

411,6

358,3

312,9

272,8

237,5

206,8

...

...

...

156,7

136,4

200

420,2

365,8

318,5

278,1

242,5

211,1

...

...

...

160,0

139,3

121,3

180

378,2

329,3

286,6

250,3

218,3

...

...

...

165,4

144,0

125,4

109,1

160

336,2

292,7

254,8

222,5

...

...

...

168,9

147,0

128,0

111,4

97,0

140

294,2

256,1

222,9

...

...

...

169,8

147,8

128,7

112,0

97,5

84,9

125

262,7

228,7

...

...

...

173,8

151,6

132,0

114,9

100,0

87,1

75,8

112

235,3

...

...

...

178,4

155,8

135,8

118,2

102,9

89,6

78,0

67,9

100

...

...

...

182,9

159,2

139,1

121,3

105,6

91,9

80,0

69,6

60,6

...

...

...

189,1

164,6

143,3

125,2

109,1

95,0

82,7

72,0

62,7

...

...

...

80

168,1

146,3

127,4

111,3

97,0

84,4

73,5

64,0

...

...

...

48,5

71

149,2

129,9

113,1

98,7

86,1

74,9

65,2

...

...

...

49,4

43,0

63

132,4

115,2

100,3

87,6

76,4

66,5

...

...

...

50,4

43,9

38,2

56

117,7

102,4

89,2

77,9

67,9

...

...

...

51,5

44,8

39,0

34,0

50

105,1

91,5

79,6

69,5

...

...

...

52,8

45,9

40,0

34,8

30,3

45

94,6

82,3

71,7

...

...

...

54,6

47,5

41,4

36,0

31,3

27,3

40

84,0

73,2

...

...

...

55,6

48,5

42,2

36,8

32,0

27,9

24,3

36

75,6

...

...

...

57,3

50,1

43,7

38,0

33,1

28,8

25,1

21,8

32

...

...

...

58,5

51,0

44,5

38,8

33,8

29,4

25,6

22,3

19,4

...

...

...

58,8

51,2

44,6

38,9

34,0

29,6

25,7

22,4

19,5

...

...

...

25

52,5

45,7

39,8

34,8

30,3

26,4

23,0

20,0

...

...

...

15,2

Phụ lục F

(tham khảo)

Đánh giá các chu trình ứng suất - Ví dụ

Quá trình ứng suất tại một điểm đã chọn trên kết cấu phụ thuộc vào các tải trọng, chiều và vị trí của chúng trong khi sử dụng cần trục, cũng như cấu hình của cần trục.

Tổng số các chu trình làm việc trong suốt tuổi thọ có ích của cần trục có thể phân thành một số công đoạn điển hình, với số chu trình làm việc tương ứng với các công đoạn này. Mỗi công đoạn có thể được đặc trưng bằng tổ hợp cụ thể của cấu hình cần trục với sự tiếp nối của các chuyển động có chủ đích.

Để đánh giá trình tự của các ứng suất cực trị xuất hiện trong quá trình thực hiện một công đoạn bất kỳ thì phải xác định trình tự chịu tải tương ứng, tức là giá trị, chiều và vị trí của tất cả các tải trọng. Hình F.1 minh họa các trình tự chuyển động khác nhau của cầu dỡ tải để thực hiện hai nhiệm vụ: di chuyển tải từ tàu (điểm 11) đến phễu chứa (điểm 2) và di chuyển tải từ kho chứa (điểm 31) đến phễu chứa (điểm 2).

CHÚ DẪN:

...

...

...

B  Đường ảnh hưởng của mômen uốn tại điểm (tiết diện) đã chọn j

B  Đường ảnh hưởng của lực cắt tại điểm (tiết diện) đã chọn j

D  Trình tự các chuyển động

E  Các cực trị của mômen uốn M và lực cắt Q (ϕ₂ = 1) trong quá trình di chuyển (T là ảnh hưởng của xe con, P là của tải trọng nâng và A là của thiết bị mang tải)

Hình F.1 - Ví dụ về sự thay đổi ứng suất do sự chuyển động của tải trọng đối với các công đoạn của cầu dỡ tải

Trong sơ đồ mô tả cho mỗi nhiệm vụ thực hiện, các ký hiệu có ý nghĩa như sau:

- Đi kèm với dấu “+” là các chuyển động làm việc (có tải), đi kèm dấu “-” là các chuyển động không tải (chỉ có trọng lượng bản thân);

- Các số được gạch chân là khi gầu ngoạm (thiết bị mang tải) tiếp đất.

Các đường ảnh hưởng (thể hiện ảnh hưởng của tải trọng và vị trí của nó) đối với mô men uốn M_j và lực cắt Q_j điểm đã chọn j được minh hoạ cho các loại tải trọng khác nhau (chỉ số T là tải trọng do khối lượng bản thân xe con, P - tải trọng có ích, A - tải trọng do khối lượng thiết bị mang tải, ví dụ gầu ngoạm).

...

...

...

Bảng F.1 - Mô tả các điểm nổi bật của sự biến thiên mômen uốn và lực cắt

Điểm

Vị trí xe con

Vị trí gầu

Tải tác động

A

11

Tiếp đất

T

...

...

...

11

Nâng

T, A, P

C

2

Nâng

T, A, P và T, A khi tải được dỡ

D

11

...

...

...

T, A

E

11

Tiếp đất

T

F

11

Tiếp đất

T

...

...

...

31

Nâng

T, A, P

H

2

Nâng

T, A, P và T, A khi tải được dỡ

I

31

...

...

...

T, A

J

31

Tiếp đất

T

Trình tự của ứng suất do mô men uốn M_j [σ(t) = ứng suất uốn chung] và do lực cắt Q_j [t(t) = ứng suất cắt chung] có thể xác định trực tiếp từ các đường ảnh hưởng.

Từ quá trình thu được gồm các cực trị của ứng suất, các chu trình ứng suất có thể được xác định thông qua các phương pháp đếm dòng mưa hoặc bể chứa.

Quá trình ứng suất đầy đủ được thực hiện bằng cách tổng hợp tất cả các quá trình con nhận được từ các trình tự chuyển động đối với các công đoạn khác nhau.

Phụ lục G

...

...

...

Tính độ cứng đối với mối ghép chịu kéo

Phụ lục này áp dụng cho các trường hợp lý thuyết như thể hiện trên Hình G.1 để xác định độ cứng của các phần tử khi tính các mối ghép bu lông chịu kéo. Các bu lông cạnh nhau hoặc/và cách đặt ngoại lực lên hệ thống có ảnh hưởng lớn lên tải trọng phụ tác động lên bu lông và phải tính đến trong thiết kế.

Hình G.1 - Loại mối ghép chịu tải trọng kéo

Độ cứng của mối ghép chịu kéo có thể được tính toán như sau.

Độ cứng của các chi tiết ghép tính theo:

                                                                                                         (G.1)

Trong đó:

K_c Độ cứng của các tấm bích;

...

...

...

l_k Chiều dài hiệu dụng của phần kẹp chặt;

l_k = l₁ + l₂

A_eq Diện tích tương đương sử dụng trong tính toán.

Diện tích A_eq phụ thuộc vào D_A (xem Hình G.1).

Khi D_A < d_w:

                                                                                                 (G.2)

Khi dw ≤ D_A ≤ d_w + l_k:

                                   (G.3)

Khi d_w + l_k < D_A:

...

...

...

Trong đó:

D_A Đường kính của hình trụ ghép;

d_w Đường kính vùng tiếp xúc của đầu bu lông;

A_eq Diện tích tương đương sử dụng trong tính toán;

d_h Đường kính lỗ;

l_k Chiều dài hiệu dụng của phần kẹp chặt.

Độ cứng của bu lông được tính theo:

                                                                 (G.5)

Trong đó:

...

...

...

E Mô đun đàn hồi;

l₁ Chiều dài chịu kéo hiệu dụng phần không có ren;

l₂ Chiều dài chịu kéo hiệu dụng phần có ren;

d Đường kính thân bu lông;

A_r Đường kính chân ren.

Theo hình dạng các chi tiết ghép, ngoại lực sẽ tác động lên bu lông theo các cách khác nhau: gần ngay đầu bu lông, như thể hiện trên Hình G.2 a); nằm giữa đầu bu lông và mặt ghép như Hình G.2 b) hoặc gần ngay mặt ghép như Hình G.2 c). Điều này có thể phải xem xét khi tính toán tỉ số độ cứng của mối ghép thông qua hệ số a:

                                                                                                   (G.6)

Trong đó:

Φ Tỉ số độ cứng;

...

...

...

K_c Độ cứng của các chi tiết ghép;

α_L Hệ số ảnh hưởng của cách đặt tải trọng (xem Hình G.2).

Hình G.2 - Giá trị cho hệ số α_L phụ thuộc vào hình dạng mối ghép

Trường hợp minh hoạ trên Hình G.2 a) là các mối ghép ren phổ biến trong cần trục. Các giá trị chính xác hơn có thể tìm thấy trong các tài liệu chuyên sâu. Trong các trường hợp khi cách đặt tải không được chỉ định rõ, có thể sử dụng giả thiết nghiêng về an toàn α_L = 1. Trong các trường hợp tỉ số Φ được xác định thông qua phân tích phần tử hữu hạn thì tỉ số α_L sẽ là một phần đã được đưa vào để phân tích và trong công thức (G.6) phải lấy tỉ số α_L = 1.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] ISO 630 (tất cả các phần), Structural steels (Thép kết cấu).

[3] TCVN 11229-1 (ISO 4950-1), Thép tấm và thép băng rộng giới hạn chảy cao - Phần 1: Yêu cầu chung.

[3] TCVN 11234-1:2015 (ISO 4951-1:2001), Thép thanh và thép hình giới hạn chảy cao - Phần 1: Yêu cầu chung khi cung cấp.

...

...

...

[5] TCVN 11234-3:2015 (ISO 4951-3:2001), Thép thanh và thép hình giới hạn chảy cao - Phần 3: Điều kiện cung cấp đối với thép cán cơ nhiệt.

[6] TCVN 11233-1:2015 (ISO 6930-1:2001), Thép tấm và thép băng rộng giới hạn chảy cao dùng cho tạo hình nguội - Phần 1: Điều kiện cung cấp đối với thép cán cơ nhiệt.

[7] ISO 10721-1:1997, Steel structures - Part 1: Material and design (Kết cấu thép - Phần 1: Vật liệu và thiết kế).

[8] IIW document XIII-1965r14-03/XV-1127/r14-03, Recommendations for fatigue design of welded joints (Hot Spot Stress Method)1) [văn bản XIII-1965r14-03/XV-1127/r14-03 của IIW - Các khuyến nghị về tính toán mỏi của mối ghép hàn (phương pháp ứng suất tại điểm nóng)].