DA ket cau han dam chu i

ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 Khoa Cơ khí B/mơn Hàn & CNKL Đồ án môn học: Kết cấu hàn, No: Họ tên sinh viên:Trần Đăng Hưng ĐH Bách khoa HN, Ngành CN-Hàn, Khóa 50 Tính tốn thiết kế dầm hàn chữ I có sơ đồ tính tốn hình vẽ sau: d P P Số liệu cho trước: q - Khẩu độ dầm (m) l = 20 - Tải trọng di động(tấn) P = 20 - Khoảng cỏch (m)giữa P d =2 - Tải trọng cố định(tấn/m) q = - Độ vừng cho phộp [f/l] = 1/750 - Vật liệu tự chọn l Đồ án môn học kết cấu hàn Mục đích: Tạo thúi quen thực hành tính toán, thiết kế loại kết cấu hàn điển hỡnh Nội dung: a/ Phần thuyết minh -Về hỡnh thức: Trỡnh bày thành trờn khổ giấy A4( cú thể viết tay hay đánh máy) bao gồm phương án tính tốn, phân tích chọn giải pháp kết cấu Cỏc phần trỡnh bày đầy đủ, ngắn gọn, có trang bỡa, số liệu tớnh toỏn cho trước, mục lục danh mục tài liệu tham khảo - Nội dung: Xác định nội lực M & Q xuất dầm: (Nếu P di động → sử dụng phương pháp đường ảnh hưởng để xây dựng biểu đồ nội lực) Xác định kích thước tiết diện ngang dầm chữ I a/ Vỏch dầm: h1, h2, h3 δv (do người hướng dẫn ch định) b/ Biờn dầm : b, δb c/ Các kiểm tra bền Bố trớ hệ thống gõn cứng vững Kiểm tra ổn định cục vỏch dầm Kiểm tra độ cứng thực tế dầm Các mối hàn kiểm tra độ bền chúng b/ Phần vẽ Gồm1-2 vẽ A0 cỏc vẽ A3 đóng quyển: Biểu diễn kết cấu tổng thể, mặt cắt, mặt trích cần thiết Tách chi tiết kết cấu Biểu diễn kích thước đầy đủ theo quy định TCVN vẽ khí xây dựng Nếu có sử dụng tiêu chuẩn khác phải có thích Nêu u cầu kỹ thuật cần thiết Biểu diễn đầy đủ loại mối hàn với kích thước ký hiệu cần thiết theo tiờu chuẩn ISO ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 L I NÓI ĐẦU Hiện nay, với lên ngành công nghệ hàn môn học kết cấu hàn thực hành trang để kĩ sư, công nhân dựa vào làm sở thiết kế Mơn học kết cấu hàn đưa vào giảng dạy môn Công nghệ hàn ngày không ngừng cải tiến nghiên cứu thầy với kiến thức sâu rộng chuyên gia hàng đầu ngành Công nghệ hàn Đối với sinh viên ngành hàn, đồ án môn học Kết cấu hàn môn học giúp làm quen với việc giải vấn đề tổng hợp kết cấu hàn học trường qua giáo trình kết cấu hàn Khi làm đồ án ta phải làm quen với cách sử dụng tài liệu, cách tra sổ tay so sánh lý thuyết học với thực tiễn sản xuất cụ thể sản phẩm điển hình Để hồn thành đồ án mơn học này, em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn thầy Nguyễn Thúc Hà thầy thuộc môn Công Nghệ Hàn trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Do hạn chế mặt kiến thức thời gian nên đồ án em tránh khỏi có sai sót Kính mong thầy thơng cảm dạy cho em Hà Nội, tháng 11 năm 2009 Sinh viên TRẦN ĐĂNG HƯNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 M C LỤC ĐỀ BÀI MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU NỘI DUNG I Xác định nội lực M Q xuất dầm Biểu đồ nội lực Mq Qq q sinh Xét ảnh hưởng lực P Bảng số liệu lực mômen P Q sinh II Xác định kích thước tiết diện dầm chữ I Chọn vật liệu làm dầm Xác định vách dầm a Xác định chiều cao dầm theo điều kiện cứng dầm (h1) b Xác định chiều cao dầm theo điều kiện tối ưu khối lượng (h2) c Xác định chiều cao dầm theo điều kiện bền dầm gối tựa (h3) Xác định kích thước biên dầm III Kiểm tra tiết diện dầm 10 Điều kiện phân bố vật liệu 10 Kiểm tra theo ứng suất pháp lớn (tại G có M = Mmax) 10 Kiểm tra khả chịu lực cắt 11 Kiểm tra điều kiện bền theo ứng suất tương đương 11 Kiểm tra theo ứng suất cục 11 IV Kiểm tra ổn định cục vách dầm 13 Kiểm tra điều kiện ổn định cục 13 Tính tốn gân 13 a Khoảng cách kích thước gân 13 b Kích thước gân gối tựa 13 c Xác định chiều dài gối tựa dầm 15 Kiểm tra ổn định cục vách dầm 15 a Kiểm tra ô số I 15 b Kiểm tra ô số II 20 c Kiểm tra ô số III 22 d Kiểm tra ô số IV 24 e Kiểm tra ô số V 26 V Tính độ võng thực lớn dầm 39 VI Tính tốn liên kết hàn dầm 31 Liên kết hàn vách biên dầm 31 Liên kết hàn gân gối tựa 33 Khai triển phôi 34 PHỤ LỤC 36 ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 NỘI DUNG: I ĐỊNH NỘI LỰC M & Q XUẤT HIỆN TRON DẦM: - Chia dầm thành 10 khoảng khoảng 2m với điểm hình vẽ: - Do dầm có tính chất đối xứng nên ta xét ảnh hưởng lên nửa dầm Biểu đồ nội lực Mq Qq q sinh ra: - Xác định phản lực gối tựa RA + RB = ql RA = RB RA = RB = ql/2 Ta vẽ biểu đồ lực cắt biểu đồ mômen hình vẽ: Lực cắt vị trí cách A khoảng x: ql Qq = − qx - Mơmen sinh vi trí x: (1) l ql qx  ql  M q = ∫ Qq dx = ∫  − qx dx = x − 2  0 (2) ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 Xét s ảnh hưởng lực P: - Đường ảnh hưởng lực cắt mômen P sinh dầm hình: Từ hình vẽ ta có: x l−x x =1− =1− l l 20 x x d ⇒ y p' = − − = − l l 10 20 ⇒ yp = ⇒ y Mp = ⇒ yMp ' x(l − x) x2 x2 = x− = x− l l 20 = (x − x x  16 − d  l − x −d    /l   =  x −   20  20 − x   l−x   Lực cắt, mômen P sinh vị trí x xác định: Q p = ( y p + y p ' P M P = ( y Mp + y Mp ' P (3) (4) (5) (6) (7) (8) ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 Bảng s li u lực momen P & q sinh ra: - Thay tọa độ điểm chia vào công thức từ (1) – (8) bảng số liệu sau: A C D E F G yp 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 y p' 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 yMp 1,8 3,2 4,2 4,8 y Mp ' 1,6 2,8 3,6 4 QP 38 34 30 26 22 18 MP 68 120 156 176 180 Qq 20 16 12 Mq 36 64 84 96 100 QΣ 58 50 42 34 26 18 MΣ 104 184 240 272 280 - Từ bảng ta vẽ biểu đồ nội lực QΣ M Σ : - Từ biểu đồ nội lực ta xác định được: M Σmax = 280T m  max QΣ = 58T ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN II Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 XÁC ĐỊNH K CH THƯỚC Chọ vật liệu làm dầm: ẾT ỆN CỦA DẦM CHỮ  E = 2,1.10 T / m - Chọn vật liệu thép CCT38 có :  σ b = 16000T / m 2 Xác đị vách dầm: X c định chiều cao dầm theo điều kiện cứng dầm (h1): - Độ võng lớn dầm: f max Pal  a  ql   = f p + fq = 1− + EJ x  l  384 EJ x f max =   a2  l 1  P.a.1 −  + ql  EJ x   l  384  Mà M = σ= Đặt (10) 2.σ J x M h1 ⇒ Jx = h1 2.σ M h M h1 M = max [σ ] ⇒ J x = M M max 2.[σ ] .[σ ] M max ❥ (9)  a2  = P.a.1 −  + ql  l  384 (11) (12*) - Thay (12*) (11) vào (10) ta có: f max 2.[σ ].l 2.[σ ].l ❥ ⇒ h1 = ❥ = E.M max h1 E.M max f max  a2  Đặt ψ = ❥ ⇒ψ = q.l P.a.1 −  + 4.M max M max  l  192.M max (12) - Chấp nhận ứng suất: [σ ].l f E.[ ] l l d f max vị trí a = − - Thay (14) vào (12) ta có: σ max = [σ ] ⇒ h1 ≥ ψ (13) (14)   l d     −    l d  4   P. − .1 −  + ψ = q.l 2  4.M max   l 192.M max       - Thay số vào (15) ta có: (15) ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50   20    −    20      20. − .1 − ψ = 2.20 = 0,193 +  4.280 20 192.280  4      16000.20 = 2,21m 2,1.10 750 X c định chiều cao dầm theo điều kiện tối ưu khối lượng (h2): h2 xác định theo công thức: (13) ⇒ h1 ≥ 0,193 h2 = K M Σmax δ v [σ ] (16) + K: Hệ số phụ thuộc vào cấu tọa tiết diện dầm Dầm dự kiến có tiết diện không đổi => chọn K = 1,1 + δ v : Chiều dày vách dầm: δ v = 10mm = 0,01m ( cán hướng dẫn định ) + M Σmax : Mômen lớn lực P q sinh dầm: M Σmax = 280T m + [σ ] : Ứng suất cho phép vật liệu làm dầm: [σ ] = 16000T / m - Thay số vào công thức (16) ta có: h2 = 1,1 280 = 1,45m 0,01.16000 - Do h1 > h2 nên ta chọn hd = h1 = 2,3 m c Xác định chiều cao dầm theo điều kiện bền dầm gối tựa (h3): h3 xác định theo công thức: 1,5.Qmax h3 ≥ (17) δ v [τ ] - Trong đó: + Qmax : Lực cắt lớn dầm: Qmax = 58T + [τ ] : Ứng suất tiếp cho phép: [τ ] = 0,65.[σ ] = 0,65.16000 = 10400T / m + δv : Chiều dày vách dầm: δ v = 10mm = 0,01m ( cán hướng dẫn định ) - Thay số vào cơng thức (17) ta có: 1,5.58 = 0,83m < 0,5hd => cần phải thay đổi tiết diện sau: h3 ≥ 0,01.10400 - Giữ nguyên δ gt = δ v lấy chiều cao vách gối tựa h3 ( theo công thức (17)) Mức độ thay đổi chiều cao từ gối tựa vào dầm Xác đị kích thước biê dầm: - Diện tích cần thiết biên dầm từ điều kiện bền xác định theo công thức: δ h M (18) Fb = max − v v hv [σ ] - Trong đó: ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 + M max : Mômen lớn xuất dầm: M max = 280T m + δv : Chiều dày vách dầm: δ v = 10mm = 0,01m ( cán hướng dẫn định ) + [σ ] : Ứng suất cho phép vật liệu làm dầm: [σ ] = 16000T / m + hv : Chiều cao vách dầm: hv = 2,3m ( Chọn ) - Thay số vào công thức (17) ta có: 280 0,01.2,3 Fb = − = 3,78.10 −3 m = 37,8cm 2,3.16000 Chiều dày biên dầm xác định theo công thức: Fb 37,8 = = 1,12cm => chọn δ b = 1,2cm 30 30 Chiều rộng biên dầm: F 37,8 b= b = = 31,5cm δb 1,2 δb ≥ hv = hd − 2.δ b = 2,3 − 2.0,012 = 2,276m Fb = b= 280 0,01.2,276 − = 3,89.10 −3 m = 38,9cm = 39cm 2,276.16000 Fb 39 = = 32,5cm = 34cm δ b 1,2 ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 M TRA T ỆN DẦM Điều kiệ phâ bố vật liệu: - Sự phân bố vật liệu phải thoả mãn điều kiện sau đây: 2.Fb ≥ 30% 2.Fb + Fv (19) - Ta có: 2.Fb 2.39 = ≈ 25,5% 2.Fb + Fv 2.39 + 227,6.1 - Điều kiện phân bố vật liệu không thỏa mãn Tăng δ b = 1,6cm , b = 34 cm - Tính lại Fb: Fb = δ b b = 1,6 34 = 54,4 cm2 - Vậy có ( theo CT 19 ): 2.Fb 2.54,4 = ≈ 32,34% 2.Fb + Fv 2.54,4 + 227,6.1 Điều kiện phân bố vật liệu thoả mãn Kiểm tra theo điều kiệ ứ g suất pháp lớ ất (tại có M = Mmax max - Ứng suất pháp lớn xuất dầm tiết diện có M Σ , tiết diện dầm, phải thỏa mãn điều kiện : M Σmax < [σ] W - Mơ men qn tính tiết diện xác định theo công thức sau đây: σ max =  b.δ δ h h + δb  J x = v v + 2. b + Fb ( v )  12   12 =  34.1,6 1.227,63  227,6 + 1,6  + 2. + 1,6.34.  12    12 (20)   = 2,4.10 cm  - Do đó: σ= M max M max hd 280.105.230 = = = 1342( Kg / cm ) < [σ ] = 1600( Kg / cm ) W 2.J x 2.2,4.10 Như dầm thoả mãn điều kiện chịu uốn 10 (21) ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 a < hv Mtb lấy theo giá trị mơmen uốn trung bình phạm vi chiều dài M + M E 184 + 240 M tb = D = = 212(T m) = 212.105 kg.cm 2 M tb hv 212.105.227,6 σ= ⋅ = = 1005(kg / cm ) = 100,5MPa Jx 2,4.10 V y: τ= + Ứng suất tiếp trung bình Qtb hv ⋅ δ v Trong Qtb - Lực ngang trung bình (lấy tiết diện Mtb ) QE + QF = 38(T ) = 38000( Kg ) Qtb 38000 = = 167( Kg / cm2 ) = 16,7 Mpa Vậy: τ = hv ⋅ δ v 227,6.1,0 Q tb =  95   100 ⋅ δ v  + Ứng suất tiếp tới hạn τ o = 125 +  ⋅     d   Trong đó: d = min(a,hv)= 200(cm) ☞= MPa max(a, hv ) 227,6 = = 1,138 min(a, hv ) 200 2  95   100 ⋅ δ v   95   100.1,0   Vậy: τ o = 125 +  ⋅   = 49,58MPa  = 125 +  , 138 d 200         + Riêng σ o σ m xác định sau: Hệ số ✌ xác định mức độ ngàm đàn hồi vách với biên dầm tính theo cơng thức: b = c⋅ hv δ  ⋅  b   δv  Tham số c công thức phụ thuộc vào loại dầm điều kiện làm việc biên chịu nén ( bảng 1) Chọn c = ⇒ 34  1,6  = 2⋅ ⋅   = 1,22 227,6  1,0  Ta có: a = = 0,87 ≥ 0,8 (trường hợp gân ngang bố trí thưa hơn): hv 2,276 Lúc phụ thuộc vào tỉ số σm 896 = = 0,73 σ 1214 23 ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 σ σ m  = 0,109 ⇒ m  σ σ  Tra bảng ta có  σm  = 0,109  σ  ✍  Giá trị σ σ m xác định sau: + σ mo - Xác định theo σ m0  100δ v  = K1   ⋅ 10 MPa  a  Trong đó: K1 lấy theo bảng (2) ta K1 = 3,13  100.1,0  ⇒ σ m = 3,13  ⋅ 10 = 78,25MPa  200   100 ⋅ δ v   ⋅ 10 + σ o = K ⋅   hv  MPa Trong hệ số K2 chọn theo bảng ta K2 = 7,70  100 ⋅ 1,0  ⇒ σ o = 7,70 ⋅   ⋅ 10 = 148,64MPa  227,6  + Ứng suất cục bộ: σ m = 896 kg cm = 89,6 MPa - 89,6   16,7   100,5 +   +  = 1,85 ✎ m = 0,9  148,64 78,25   49,58  Thay vào công thức (34): Ta bố trí gân dọc cách kéo dài gân ô II sang ( Coi dầm k bị khuyế y d Ki m tra ô s x vẫ giữ - Ta có: σ m ≠ ổn định cục vách dầm kiểm tra theo công thức: 2  σ σm   τ   +   ≤ m  + σ σ mo  τ0   - m = 0,9 dầm cầu trục - Các loại ứng suất σ ,τ ,τ o xác định theo công thức: σ= + Ứng suất nén trung bình: (35) M tb hv ⋅ Jx  b.δ δ v hv3 h + δb  + 2. b + Fb ( v )  Với: J x = 12  12   34.1,6 1.227,63  227,6 + 1,6   = + 2. + 1,6.34.   = 2,4.10 cm 12 12     Giá trị Mtb công thức quy ước lấy sau: a < hv Mtb lấy theo giá trị mơmen uốn trung bình phạm vi chiều dài M + M C 184 + 104 M tb = D = = 144(T m) = 144.105 kg.cm 2 24 ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN σ= V y: Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 M tb hv 144.105.227,6 ⋅ = = 682,8(kg / cm ) = 68,3MPa Jx 2,4.10 τ= + Ứng suất tiếp trung bình Qtb hv ⋅ δ v Trong Qtb - Lực ngang trung bình (lấy tiết diện Mtb ) QD + QC = 46(T ) = 46000( Kg ) Qtb 46000 = = 202( Kg / cm2 ) = 20,2Mpa Vậy: τ = hv ⋅ δ v 227,6.1,0 Q tb =  95   100 ⋅ δ v  + Ứng suất tiếp tới hạn τ o = 125 +  ⋅     d   Trong đó: d = min(a,hv)= 200(cm) ✏= MPa max(a, hv ) 227,6 = = 1,138 min(a, hv ) 200 2  95   100 ⋅ δ v   95   100.1,0  . Vậy: τ o = 125 +  ⋅   = 125 +  = 49,58MPa 1,1382   200    d    + Riêng σ o σ m xác định sau: Hệ số ✑ xác định mức độ ngàm đàn hồi vách với biên dầm tính theo cơng thức: b = c⋅ hv δ  ⋅  b   δv  Tham số c công thức phụ thuộc vào loại dầm điều kiện làm việc biên chịu nén ( bảng 1) Chọn c = ⇒ 34  1,6  = 2⋅ ⋅   = 1,22 227,6  1,0  Ta có: a = = 0,87 ≥ 0,8 (trường hợp gân ngang bố trí thưa hơn): hv 2,276 Lúc phụ thuộc vào tỉ số σm 896 = = 1,3 σ 682,8 σ σ m  = 0,109 ⇒ m  σ σ  Tra bảng ta có  σm  = 0,109  σ  ✒  Giá trị σ σ m xác định sau:  100δ v   ⋅ 10 MPa  a  + σ mo - Xác định theo σ m0 = K1  25 ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 Trong đó: K1 lấy theo bảng (2) ta K1 = 3,13 ⇒ σ m0  100.1,0  = 3,13  ⋅ 10 = 78,25MPa  200   100 ⋅ δ v   ⋅ 10 + σ o = K ⋅  h v   MPa Trong hệ số K2 chọn theo bảng ta K2 = 7,70  100 ⋅1,0  ⇒ σ o = 7,70 ⋅   ⋅10 = 148,64MPa 227 ,   + Ứng suất cục bộ: σ m = 896 kg = 89,6MPa cm - 89,6   20,2   68,3 +   +  = 1,65 ✓ m = 0,9  148,64 78,25   49,58  Thay vào công thức (35): Ta bố trí gân dọc cách kéo dài gân ô III sang e Ki m tra ô s V: Khi ta coi chiều cao dầm hình vẽ: h’v = 1,511m = 151,1cm - Ta có: σ m ≠ ổn định cục vách dầm kiểm tra theo công thức: 2 σ σ  τ   + m  +   ≤ m  σ σ mo   τ  - m = 0,9 dầm cầu trục - Các loại ứng suất σ ,τ ,τ o xác định theo công thức: σ= + Ứng suất nén trung bình: (36) M tb hv ⋅ J 'x  b.δ δ h'3 h' +δ  Với: J ' x = v v + 2. b + Fb ( v b )  12   12 =  34.1,63 1.151,13  151,1 + 1,6  + 2. + 1,6.34.  12    12   = 0,92.10 cm  Giá trị Mtb công thức quy ước lấy sau: Nếu a> hv Mtb lấy theo giá trị mơmen uốn trung bình phạm vi phần có chiều dài a/ = hv phía mơmen lớn Tính mơmen vị trí: x = a – h’v = – 1,511 = 0,489 (m) 26 ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 Thay vào công thức từ (1) – (8) ta có: Qq = 19,02 (T) Mq = 9,54 (T.m) QP = 37,2 (T) MP = 17,4 (Tm) Q∑ = 56,22 (T) M∑ = 26,94 (T.m) M + M x 104 + 26,94 M tb = C = = 65,47(T m) = 65,47.105 kg.cm 2 σ= V y: M tb hv 65,47.105.151,1 ⋅ = = 537,64(kg / cm2 ) = 53,76MPa J 'x 0,92.10 τ= + Ứng suất tiếp trung bình Qtb h'v ⋅δ v Trong Qtb - Lực ngang trung bình (lấy tiết diện Mtb ) Qx + QC 56,22 + 50 = = 53,11(T ) = 53110( Kg ) 2 Qtb 53110 = = 351,49( Kg / cm ) = 35,15Mpa Vậy: τ = h'v ⋅δ v 151,1.1,0 Qtb =  95   100 ⋅ δ v  + Ứng suất tiếp tới hạn τ o = 125 +  ⋅     d   Trong đó: d = min(a,h’v)= 151,1(cm) ✔= MPa max(a, h'v ) 151,1 = = 0,76 min(a, h'v ) 200 2  95   100 ⋅ δ v   95   100.1,0  .  = 126,8MPa Vậy: τ o = 125 +  ⋅   = 125 + 0,76   151,1    d    + Riêng σ o σ m xác định sau: Hệ số ✕ xác định mức độ ngàm đàn hồi vách với biên dầm tính theo cơng thức: b = c⋅ h'v δ  ⋅  b   δv  Tham số c công thức phụ thuộc vào loại dầm điều kiện làm việc biên chịu nén ( bảng 1) Chọn c = ⇒ 34  1,6  = 2⋅ ⋅   = 1,84 151,1  1,0  27 ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Ta có: Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 a = = 1,74 ≥ 0,8 (trường hợp gân ngang bố trí thưa hơn): h'v 1,511 σm 896 = = 1,67 537,6 σ Lúc phụ thuộc vào tỉ số σ σ m  = 0,406 ⇒ m  σ σ  Tra bảng ta có  σm  = 0,406  σ  ✖  Giá trị σ σ m xác định sau: + σ mo - Xác định theo σ m0  100δ v  = K1   ⋅ 10 MPa a   Trong đó: K1 lấy theo bảng (2) ta K1 = 5,67 ⇒ σ m0  100.1,0  = 5,67  ⋅ 10 = 141,8MPa  200   100 ⋅ δ v   ⋅ 102 + σ o = K ⋅   hv '  MPa (39) Trong hệ số K2 chọn theo bảng ta K2 = 11,1  100 ⋅1,0  ⇒ σ o = 11,1 ⋅   ⋅10 = 486,2MPa  151,1  + Ứng suất cục bộ: σ m = 896 kg cm = 89,6 MPa - Thay vào công thức (36):  53,67 89,6   35,15  +  = 0,79 < m = 0,9  +   486,2 141,8   126,8  Ta không c n bố trí gân dọc V 28 ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN V TÍNH ĐỘ VÕN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 THỰC LỚN NHẤT CỦ DẦM: ● Sử dụng phương pháp dầm giả tạo để tính tồn độ võng thực dầm: Chia dầm thành 14 khoảng hình vẽ Do dầm đối xứng nên ta xét nửa dầm Trình tự tính tồn: + Bước 1: Xác định biểu đồ momen dầm: + Bước 2: Vẽ dầm giả tạo với liên kết phù hợp Đặt Mx lên dầm giả tạo với tung độ Mx/EJx Chiều mũi tên tải trọng giả tạo hướng phía thớ căng dầm thực (do thỏa mãn qgt = - Mx/EJx) Bảng phân bố tải trọng giả tạo: Điểm chia Mx (Kg.cm) Jx (cm4) Qgt = Mx/EJx A 234826 H 32,9.105 234826 6,67 10-6 C 104.105 920000 5,38.10-6 I 108.105 2400000 2,1 10-6 D 184.105 2400000 3,6.10-6 E 240.105 2400000 4,8 10-6 F 272.105 2400000 5,4 10-6 G 280.105 2400000 5,6 10-6 29 ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 Tính tải trọng giả tập trung đoạn dầm thứ i: ϕi = (Qi + Qi+1 ).ti (38) + Bước 3: Tách khớp đặt ngàm giả tạo dầm giả tạo hình vẽ: + Bước 4: Tính momen ngàm dầm giả tạo (chính độ võng lớn dầm thực) ϕi xác định theo công thức (38) Bi tính từ đầu ngàm dầm giả tạo tới trọng tâm diện tích ϕi fG = Mgt = ∑ ϕi bi = ϕ1.b1 + ϕ2.b2 + ϕ3.b3 + ϕ4.b4 + ϕ5.b5 + ϕ6.b6 + ϕ7.b7 i =1 Điểm ϕi (cm2) bi (cm) A-H 200,1.10-6 0,3.102 H-C 843,5 10-6 1,3.102 C-I 486,2 10-6 2,65.102 I-D 199,5 10-6 3,65.102 D-E 840 10-6 5.102 E-F 1020 10-6 7.102 F-G 1100 10-6 9.102 ∑ ϕ b i i = 2,44cm i =1 Thay vào công thức (39) ⇒ f G = 2,44cm So sánh với độ võng cho phép dầm: l  l 2000 Ta có:   = ⇒[f ] ≤ = = 2,67cm 750 750  f  750 Vậy có fG < [f] => Thỏa mãn 30 (39) ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN V Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 TÍNH TỐN CÁC L ÊN K T HÀN TRON DẦM Độ bền độ tin cậy làm việc kết cấu hàn trước tiên phụ thuộc vào độ bền liên kết hàn Như vậy, chất lượng tính tốn, chọn kiểu mối hàn, phương pháp hàn quy trình cơng nghệ hàn hợp lý định đến chất lượng kết cấu hàn Trong phần khảo sát số liên kết hàn điển hình dầm Liên kết hàn vách biên dầm Biên vách dầm liên kết với hình 4.44 a- Liên kết ngấu khơng hồn tồn; b- Liên kết ngấu hồn tồn Vì có lực tập trung tác dụng lên biên dầm mà khơng có gân cứng vững mối hàn nối vách biên cịn phải chịu thêm ứng suất cục σ m Vì cần tính tốn liên kết hàn với tác dụng đồng thời lực cắt lực tập trung di động cho thoả mãn điều kiện bền: τ∑ = (τ Q + (τ P [ ] ≤ τ/ (40) Trong đó: τ Q - Ứng suất tiếp kim loại mối hàn xác định theo công thức sau: Qmax ⋅ S b τQ = Jx ⋅t (41) Trong + Qmax : lực ngang lớn + Sb: momen tĩnh biên trục x-x dầm Từ cơng thức ta có: hv + δ b 230 + 1,6 = 6299,52cm3 Sb= 1,6.34 S b = Fb + Jx : momen quán tính trục x-x cuả tiết diện dầm Từ cơng thức ta có: 31 (42) ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50  b.δ h + δb  δ v hv3 + 2. b + Fb ( v )  Jx = 12  12   34.1,63 1.227,63  227,6 + 1,6   = + 2. + 1,6.34.   = 2,4.10 cm 12     12 + t: Chiều dày tính tốn liên kết hàn xác định sau: + với liên kết hàn ngấu hoàn toàn: t = δv + với liên kết khơng ngấu hồn tồn: t = 2❜ ⋅ K đó: K- cạnh mối hàn ❜ - hệ số phụ thuộc vào phương pháp hàn( ❜ = - hàn tự động lượt; ❜ = 0,8 : bán tự động lượt; ❜ = 0,7 : hàn hồ quang tay, hàn tự động bán tự động nhiều lớp) Chọn hàn lớp thuốc: Vậy ❜ = [τ ] = 0,65[σ ] = 0,65[σ ] = 0,65.1600 = 1040( Kg / cm ) ' ' τ P - tính theo cách thay δ v = 2❜ ⋅ K τ p = σm = n1 ⋅ ✗ ≤ [σ ] 2.❜ K ⋅ Z Tìm vị trí trọng tâm ray biên: δ ( + δ b ).6.4 + b δ b b y F (3 + 1,6).6.4 + 0,8.1,6.34 y0 = i i = = = 1,96cm 6.4 + δ b b 6.4 + 1,6.34 ∑F ⋅ 63 34 ⋅1,63 2 J xb = + ⋅ ⋅ (2,64✘ + + 34 ⋅1,6 ⋅ (1,16 ✘ = 324cm 12 12 ⇒ Chiều dài chịu tải quy ước: Z = 3,25 ⋅ 324 = 22,32cm 32 ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 Từ cơng thức (40), (41), (42) ta có: 2  Q ⋅ S b   n1 ⋅ P  /  +  ⋅  max τ∑ =  ≤τ 2✙ ⋅ K  J x   Z  [ ] hay  Qmax ⋅ S b   n1 ⋅ P    +    Jx   Z  ⋅ K≥ 2✙ ⋅ [τ ' ] (43) Thay số vào công thức (43) ta được: ⋅ K≥ 2.1 ⋅ 1040 2  58.103 ⋅ 6299,52   ⋅ 20.103    +   = 0,44(cm) = 4,4(mm) 2,4.106    22,32  Vậy chọn K = (mm) Vì giá trị K xác định theo công thức thường bé nên số dầm hàn người ta sử dụng đến liên kết hàn gián đoạn với l a = ÷ ( a- chiều dài mối hàn gián đoạn; l - khoảng cách trọng tâm đoạn) Tuy nhiên sử dụng liên kết hàn gián đoạn lại lợi, vì: + Khó áp dụng phương pháp hàn có suất cao + Ứng suất dư liên kết hàn gián đoạn phân bố không có trị số lớn so với mối hàn liên tục Vị trí đầu cuối đoạn hàn thường chứa nhiều khuyết tật làm xuất yếu tố tập trung ứng suất Li kết hà gâ gối tựa Gân gối tựa chịu lực cắt có giá trị phản lực gối tựa Giả sử toàn phản lực gối tựa chuyển từ biên lên vách gân gối tựa thông qua liên kết hàn góc khép kín “cột tưởng tượng”, ta xác định kích thước tối thiểu mối hàn qua biểu thức: K ≥ RA ✙ ⋅ l∑ τ / [ ] Trong đó: + RA: Phản lựa gối tựa, RA = Qmax = 58000 (Kg) + l∑ : tổng chiều dài mối hàn l∑ = 2(30 ⋅ δ v + 2bggt Chọn phương pháp hàn MAG + [τ ' ]: Ứng suất tiếp cho phép mối hàn [τ ] = 0,65[σ ] = 0,65.[σ ] = 0,65.1600 = 1040( Kg / cm ) ' + ' ✙ = 0,8 Thay số vào công thức (62) ta được: l ∑ = 2(30 ⋅1 + 2.6✚ = 84(cm) 33 ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 Hình 4.46 Liên kết hàn gân gối tựa Thay số vào công thức (43) ta được: K ≥ Khai tri 58000 = 0,83(cm) = 8,3(mm) => Chọn K = 10 (mm) 0,8 ⋅ 84.1040 phôi - Dựa vào tiêu chuẩn kích thước thép ta khai triển phơi sau: + Với vách: δ v = 10 (mm) biên trên: δ b = 16 (mm) Chọn có chiều dài: 8000 (mm) Chọn có chiều dài: 5000 (mm) Chọn có chiều dài: 7400 (mm) cắt từ 8000 (mm) Bố trí phơi hình vẽ: 34 ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 + Với biên dưới: δ b = 16 (mm) Chọn chiều dài: 8000 (mm) Chọn chiều dài: 5500 (mm) Bố trí phơi hình vẽ: 35 ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 PHỤ LỤC: Bảng Hệ số c Loại dầm Điều kiện làm việc biên chịu nén Giá trị c Dầm cầu trục - Ray hàn vào biên - Ray không hàn vào biên ∞ Các loại dầm - Lực chuyển lên biên chịu nén thông ∞ khác qua sàn đặt liên tục - Các trường hợp khác 0,8 Ghi chú: V i dầm cầu trục lực tập trung tác dụng trực tiếp lên biên chịu kéo cho phép lấy c=0,8 để tính Ko Bảng 2: Giá trị hệ số K , tỉ số ✛ ≤ 0,8 a ≤ 0,8 hv ị hệ số K , tỉ số a hv ≤ 0,5 0,6 0,8 1,2 1,4 1,6 1,8 2,04 2,39 3,04 3,67 4,11 4,67 5,32 6,04 6,88 36 ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Trần Đăng Hưng – Lớp: Hàn K50 Bảng 3: Giá trị [ ị[ ✜ σm ] cho dầm có tiết diện đối xứng σ σm ] cho dầm có tiết diện đối xứng a/hv σ 0,9 1,2 1,4 1,6 1,8 ≥2 ≤1 0,146 0,183 0,267 0,359 0,445 0,540 0,618 0,109 0,169 0,277 0,406 0,543 0,652 0,799 0,072 0,129 0,281 0,479 0,711 0,930 1,132 0,066 0,127 0,288 0,536 0,874 1,192 1,468 10 0,059 0,122 0,296 0,574 1,002 1,539 2,154 ≥ 30 0,047 0,112 0,300 0,633 1,283 2,249 3,939 Bảng Hệ số K a hv K2 ≤ 0,8 0,9 1,2 1,4 1,6 1,8 ≥2 K =K 7,78 8,23 9,50 11,1 13,02 15,25 17,79 Bảng Hệ số K / ✢1 =a/b1 1,5 K/ 0,36 0,42 0,45 37 ... ngừng c? ?i tiến nghiên cứu thầy v? ?i kiến thức sâu rộng chuyên gia hàng đầu ngành Công nghệ hàn Đ? ?i v? ?i sinh viên ngành hàn, đồ án môn học Kết cấu hàn môn học giúp làm quen v? ?i việc gi? ?i vấn đề... Xác định chiều cao dầm theo ? ?i? ??u kiện bền dầm g? ?i tựa (h3) Xác định kích thước biên dầm III Kiểm tra tiết diện dầm 10 ? ?i? ??u kiện phân bố vật liệu 10 Kiểm tra... 15 Kiểm tra ổn định cục vách dầm 15 a Kiểm tra ô số I 15 b Kiểm tra ô số II 20 c Kiểm tra ô số III 22 d Kiểm tra ô số IV 24 e Kiểm tra