Bai 4 TÍNH TOÁN KẾT CẤU DẦM, TRỤ

BI 4: TNH TON KT CU DM, TR I Mc tiờu ca bi: - Trỡnh by y khỏi nim v dm, tr v phõn loi dm, tr - Trỡnh by rừ cỏc cụng thc liờn quan n vic tớnh toỏn kt cu dm, tr n gin, thng dựng - Gii thớch cỏc ng sut v bin dng hn cỏc loi dm, tr n gin - Tớnh toỏn chớnh xỏc vt liu gia cụng cỏc kt cu dm, tr - Thc hin tt cụng tỏc an ton v v sinh phõn xng II Ni dung bi 1.Khỏi nim v dm, tr 1.1 Khỏi nim v dm: II Ni dung bi 1.Khỏi nim v dm, tr 1.1 Khỏi nim v dm: Khỏi nim: Dm l loi kt cu rt ph bin nhiu thit b, mỏy múc, c bit l lnh vc xõy dng, giao thụng Vớ d dm cu trc, cu thộp, toa xe, sn cụng tỏc, khung nh thộp, v tu thu, khung mỏy, b mỏy, V chc nng dm lm vic chng un ngang l ch yu Thụng thng nú nhn ti t cỏc phn t khỏc v chuyn xung cỏc gi ta( tc l phn dm) c im: Theo cu to tit din ngang dm cú th chia lm hai loi: dm hỡnh v dm t hp + Dm hỡnh l dm t mt loi thộp hỡnh ph thụng nh thộp I, thộp U, thộp gúc hoc cỏc loi thộp hỡnh thnh mng chuyờn dng khỏc Cỏc loi dm hỡnh -Dm t thộp I (a) cú tit din i xng, mụmen chng un( Wx) rt ln, dựng hp lý i vi cỏc trng hp chu un phng nh dm cu, dm sn cụng tỏc, dm cu trc, v.v - Dm t thộp U cú tit din khụng i xng nờn chu un phng d b xon Tuy nhiờn dm ch U( c bit loi biờn rng) cú kh nng chu un xiờn tt v rt d liờn kt vi cỏc b phn khỏc ca kt cu nờn thng c dựng lm khung v tu, x g , sn mỏy bay, toa tu, hoc dm sn cụng tỏc vi nhp v ti trng + Dm t hp: Dm t hp c ch to t cỏc loi thộp hỡnh, thộp tm hoc thộp nh hỡnh Nu dựng phng phỏp hn ch to thỡ quy c gi l dm hn, cũn nu dựng liờn kt inh tỏn hoc bulụng thỡ tng ng gi l dm inh tỏn hoc l dm bulụng õy ch cp n loi dm hn a- dm hn; b- dm inh tỏn Dm hp 3: ng sut v bin dng hn dm, tr 3.1: ng sut v bin dng hn dm Hỡnh v: S dm chu un ngang Ta thy i vi dm ch I thỡ liờn kt gia cỏc tm v tm vỏch l cỏc mi hn gúc Nu nh dm chu un ngang (hỡnh v) thỡ mi hn s chu ng sut phỏp liờn kt u (vỡ s bin dng ng thi ca mi hn v kim loi c bn m chỳng khụng c k n tớnh toỏn) v ng sut tip ng sut tip lc ngang Q gõy l ng sut lm vic mc dự tr s ca chỳng tng i nh nhng chỳng úng vai trũ quan trng Trong cỏc mi hn cú cnh l K thỡ ng sut tip s l: = Q St J 0,7 K Trong ú: Q l lc ngang tớnh toỏn li tit din xột (kN) J l mụ men quỏn tớnh ca ton tit din (cm4) St l mụ men tnh ca tit din ly i vi trng tõm ca tit din dm Nu tm vỏch cú chun b mộp hn thỡ ng sut tip c xỏc nh theo cụng thc: = Q.St J Sb Trong ú: Sb l chiu dy tm vỏch (cm) Khi hn cỏc tm cú chiu dy S4mm thỡ thng ly K=4mm Hỡnh v: S ni dm Cỏc mi hn hn gõn cng vng thỡ ch cn tớnh theo bn v khụng phi kim nghim Cỏc mi hn gúc ú cú K = 0,5 Sb tit din gi ta v ch t lc trung thỡ cỏc mi hn phi c hn liờn tc Khi cỏc phn t khụng chiu di hoc kh nng ti b hn ch thỡ ngi ta phi tin hnh ni dm Cỏc mi ni cú th l ton b cỏc phn t c ni cựng mt tit din hoc l ni theo tng b phn cú th ch l tm hay tm vỏch (hỡnh v) Cỏc mi ni c thit k l ton b hay b phn l tu thuc vo c trng ca kt cu Tớnh toỏn bn ca mi ni dm thng tớnh theo mụ men un ng sut mi ni l: M u = w [u ] Nu ng sut tớnh toỏn liờn kt hn ln hn ng sut cho phộp [k ] thỡ mi ni ú cú bn khụng m bo vỡ vy mi ni nờn t v trớ cỏch xa mt ct nguy him (xa vựng cú mụ men cc i) hay phi ni chộo tm vỏch nh hỡnh v mi hn khụng nm trn trờn mt mt ct 3.2: ng sut v bin dng hn tr Khi tỏc dng lc nộn lờn tr m im t ỳng tõm th lc ngang Q = Song thc t lc t khụng hon ton ỳng tõm v tr cng b cong mt chỳt, ú m sinh lc ngang Theo thc nghim lc ngang iu kin cú th tớnh theo cụng thc: - i vi thộp C-3; C-4 v hp kim nhụm Q = 0,2F (kN) - Cũn i vi thộp 10 Cr; Si Ni; 15 Cr Si Ni th: Q = 0,4 F (kN) Trong ú F l tit din ngang ca tr c tớnh bng cm2 nhng kt cu m tr xut hin c lc dc v lc ngang Q bng phn lc ngang (Hỡnh v) e L Q=P e C h P y x x S y i vi tr m lc ngang thc ln hn lc ngang iu kin thỡ tớnh toỏn ta ly lc ngang Q bng giỏ tr thc nhng tr chu nộn cú tit din ngang liờn tc thỡ cỏc phn t c ni bng hn ú ng lc tớnh toỏn mi hn t lc ngang s l lc thc nu cú ti trng ngang hoc l lc iu kin nu Q thc nh hn Q iu kin ng sut tip mi hn s l: Q St = J 0,7K Trong ú: Q l lc ngang J l mụ men quỏn tớnh ca ton b tit din (thng ly i vi trc y vỡ nú nh hn) K chiu cao mi hn St mụ men tnh ca din tớch cỏc tm biờn ly i vi trc ng i qua trng tõm mụ men tnh c tớnh: St = F C Bng tra h s un dc ộ cong phần tử 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 C-3; C-4 0,99 0,97 0,95 0,92 0,89 0,86 0,81 0,75 0,69 0,60 0,52 0,45 0,40 0,36 0,32 0,29 0,26 0,23 0,21 0,19 Vật liệu dùng C-5 0,98 0,96 0,93 0,89 0,85 0,80 0,74 0,67 0,59 0,50 0,43 0,37 0,32 0,28 0,26 0,25 0,21 0,19 0,17 0,15 Hợp kim nhôm 0,973 0,946 0,890 0,770 0,664 0,542 0,458 0,387 0,322 0,280 0,243 0,213 0,183 0,162 1.4 Tớnh toỏn vt liu gia cụng kt cu dm, tr 1.4.1 Tớnh toỏn vt liu gia cụng kt cu dm a c bn v: + Xỏc nh cỏc kớch thc ghi trờn bn v - Xỏc nh kớch thc tng th ca kt cu hn: (chiu di, chiu rng) - Xỏc nh kớch thc ca cỏc chi tit kt cu hn Vớ d mt kt cu dn cn xỏc nh kớch thc ca biờn, ging, bn ni + Xỏc nh cỏc ký hiu ghi trờn bn v - Ký hiu v dung sai kớch thc, ký hiu v nhỏm b mt - Ký hiu v vt liu + Lit kờ y cỏc loi vt liu ch to kt cu hn Trong mt kt cu hn cú th cú cỏc chi tit c lm t cỏc loi vt liu khỏc v cú cỏc kớch thc khỏc nh mt kt cu dn th biờn thng cú kớch thc ln hn ging b Tớnh toỏn vt liu s cu thnh nờn kt cu hn Thụng thng tớnh toỏn vt liu s cu thnh nờn kt cu hn ngi ta da vo bng sau: ST Tờn chi tit Hỡnh v chi tit S lng T Vt liu Ghi chỳ - Tờn chi tit: cú th ch cn ghi ký hiu ca chi tit ú m trờn bn v ó ký hiu - Hỡnh v ca chi tit: cn phi v chớnh xỏc hỡnh dng ca chi tit v ghi c th kớch thc ca chi tit ú - S lng: xỏc nh chớnh xỏc s lng ca chi tit ú kt cu hn - Vt liu: xỏc nh vt liu ch to chi tit ú 1.4.2.Tớnh toỏn vt liu gia cụng kt cu tr a c bn v: + Xỏc nh cỏc kớch thc ghi trờn bn v - Xỏc nh kớch thc tng th ca kt cu hn: (chiu di, chiu rng) - Xỏc nh kớch thc ca cỏc chi tit kt cu hn Vớ d mt kt cu dn cn xỏc nh kớch thc ca biờn, ging, bn ni + Xỏc nh cỏc ký hiu ghi trờn bn v - Ký hiu v dung sai kớch thc, ký hiu v nhỏm b mt - Ký hiu v vt liu + Lit kờ y cỏc loi vt liu ch to kt cu hn Trong mt kt cu hn cú th cú cỏc chi tit c lm t cỏc loi vt liu khỏc v cú cỏc kớch thc khỏc nh mt kt cu dn thỡ biờn thng cú kớch thc ln hn ging b Tớnh toỏn vt liu s cu thnh nờn kt cu hn Thụng thng tớnh toỏn vt liu s cu thnh nờn kt cu hn ngi ta da vo bng sau: ST Tờn chi tit Hỡnh v chi tit T S lng Vt liu Ghi chỳ - Tờn chi tit: cú th ch cn ghi ký hiu ca chi tit ú m trờn bn v ó ký hiu - Hnh v ca chi tit: cn phi v chớnh xỏc hnh dng ca chi tit v ghi c th kớch thc ca chi tit ú - S lng: xỏc nh chớnh xỏc s lng ca chi tit ú kt cu hn - Vt liu: xỏc nh vt liu ch to chi tit ú 1.5 An ton lao ng v sinh phõn xng + An ton lao ng: m bo an ton cho ngi v thit b sut quỏ trỡnh hc + V sinh phõn xng: - Thu dn thit b, dng c - V sinh phõn xng - Nhc nh nhim v cho bi hc sau [...]... trung P hình 4. 11 Độ võng lớn nhất sẽ xuất hiện tại vị trí giữa dầm fp 1 Pl 3 = ⋅ 48 EJ (4. 5) Tại tiết diện nguy hiểm, ta có: M max = M p = σ p ⋅ W = 2σ p ⋅ J h1 mặt khác M max Pl = 4 2σ p J ⇒ h1 8σ p ⋅ J Pl = ⇒ Pl = (4. 6) 4 h1 Thay (4. 6) vµo (4. 5) ta cã: 1 l σp 1 l 8σ p ⋅ J 1 σ p ⋅ l ⇒h1 = 6 ⋅ f ⋅ E ⋅ l fp = ⋅ ⋅ = ⋅ 48 EJ h1 6 E ⋅ h1 p 2 2 Vì P là tải trọng độc nhất nên độ võng cực đại f=fp Chấp nhận... tải trọng phân bố đều q (hình 4. 10) Theo sức bền vật liệu, độ võng lớn nhất đạt được tại giữa dầm và có trị số là: 4 5 ql fq = ⋅ 3 84 EJ (4. 2) Trong đó: EJ - độ cứng của dầm Hinh 4. 10 Với h1 - chiều cao dầm W- momen chống uốn tiết diện ngang Ví dụ 2: Xác định h1 đối với dầm hàn có tiết diện không đổi nằm trên hai gối tựa tự do và chịu tác dụng của lực tập trung P hình 4. 11 Độ võng lớn nhất sẽ xuất... nhất có thể viết: [ σ] ⋅l 2 h1 ≥ψ E[ f ] (4. 8) Hệ số Ψ thay đổi phụ thuộc vào tổ hợp tải trọng và sơ đồ liên kết của dầm trên gối tựa Đối với thép hợp kim thấp giá trị có thể xác định theo bảng 4. 1: Ví dụ 3: Trường hợp có nhiều loại tải trọng đồng thời cùng tác dụng lên dầm Độ võng tối đa sẽ là: 2 2 1 σ p ⋅l 5 σ q ⋅l f = fq + f p = ⋅ + ⋅ 6 Eh1 24 Eh1 (4. 9) (4. 9) b Xác định chiều cao dầm theo điều... gân, mối hàn, bulông, ) có thể xác định theo biểu thức sau đây: Gd = Vd ⋅ ρ ≅ l ( hv ⋅ δ v + 2 Fb ) ⋅ ρ (4. 15) Đây là chiều cao thoả mãn yêu cầu vì khối lượng bé nhất (yêu cầu kinh tế) của dầm c Xác định kích thước biên dầm Diện tích cần thiết của biên dầm từ điều kiện bền được xác định theo( 4. 16): M max δv ⋅ hv Fb = − hv ⋅ [σ ] 6 Từ Fb =δb ⋅b để xác định cụ thể giá trị của δbvà b phải căn cứ theo... = ⋅ ⋅ = ⋅ 48 EJ h1 6 E ⋅ h1 p 2 2 Vì P là tải trọng độc nhất nên độ võng cực đại f=fp Chấp nhận ứng suất σ p = σ max = [σ ] h1 [ ] 1 σ ⋅l ≥ ⋅ hay 6 f  l ⋅E   nên [ σ] ⋅l h1 ≥ 0.167 ⋅ [l ] ⋅ E 2 (4. 7) - Như vậy chiều cao của dầm xác định theo điều kiện cứng là chiều cao tối thiểu mà dầm phải có Chỉ có thể tăng chiều cao dầm vì mục đích kinh tế, kiến trúc hoặc ý đồ kết cấu Với các loại dầm có điều... bắt buộc bao gồm: 1 Điều kiện phân bố vật liệu: 2 Kiểm tra theo điều kiện ứng suất pháp lớn nhất (tại tiết diện có M = M.max 3 Kiểm tra theo ứng suất tiếp lớn nhất( tại tiết diện có lực cắt lớn nhất) 4 Kiểm tra theo ứng suất tương đương: 5 Khi dầm chịu tác dụng của tải trọng tập trung có trị số lớn( dầm cầu trục chẳng hạn) ta còn phải kiểm tra ứng suất cục bộ 2.2 Tính toán trụ: 1 Tính độ ổn định của ... tựa tự chịu tải trọng phân bố q (hình 4. 10) Theo sức bền vật liệu, độ võng lớn đạt dầm có trị số là: ql fq = ⋅ 3 84 EJ (4. 2) Trong đó: EJ - độ cứng dầm Hinh 4. 10 Với h1 - chiều cao dầm W- momen... P hình 4. 11 Độ võng lớn xuất vị trí dầm fp Pl = ⋅ 48 EJ (4. 5) Tại tiết diện nguy hiểm, ta có: M max = M p = σ p ⋅ W = 2σ p ⋅ J h1 mặt khác M max Pl = 2σ p J ⇒ h1 8σ p ⋅ J Pl = ⇒ Pl = (4. 6) h1... max Pl = 2σ p J ⇒ h1 8σ p ⋅ J Pl = ⇒ Pl = (4. 6) h1 Thay (4. 6) vµo (4. 5) ta cã: l σp l 8σ p ⋅ J σ p ⋅ l ⇒h1 = ⋅ f ⋅ E ⋅ l fp = ⋅ ⋅ = ⋅ 48 EJ h1 E ⋅ h1 p 2 Vì P tải trọng độc nên độ võng cực đại