Giáo trình Kết cấu hàn (Nghề Hàn)

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: KẾT CẤU HÀN NGHỀ:HÀN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Lào Cai, năm 2019 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Như biết, có nhiều phương pháp hàn khác nhau, ứng dụng hầu hết ngành công nghiệp để chế tạo sản phẩm từ nhỏ vi mạch điện tử đến lớn tàu biển, dầm cầu,… Để đảm bảo cho kết cấu hàn có ” Độ tin cậy ” ” Tính làm việc liên tục ” đòi hỏi người thiết kế kết cấu hàn phải có kiến thức xác để lựa chọn vật liệu hàn, tính tốn độ bền cho mối hàn nói riêng kết cấu hàn nói chung Giáo trình mơn học “Kết cấu hàn” giúp có kiến thức để giải vấn đề Giáo trình biên soạn cho đối tượng sinh viên chuyên nghề hàn, trình độ cao đẳng Quá trình biên soạn tác giả có nhiều cố gắng song chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp để giáo trình hồn thiện Tác giả xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC TT Nội dung Trang Lời giới thiệu Chương 1: Vật liệu chế tạo kết cấu hàn Tổng quan kết cấu hàn Các loại vật loại thường dùng để chế tạo kết cấu hàn 10 Thép định hình 13 Thép 16 Tính tốn vật liệu gia cơng kết cấu hàn 17 Chương 2: Tính độ bền mối hàn tác dụng tải trọng tĩnh 18 Cơ sở tính tốn độ bền mối hàn chịu tác dụng tải trọng tĩnh 18 Tính tốn độ bền mối hàn giáp mối 24 Tính tốn độ bền mối hàn chồng 28 Tính tốn độ bền mối hàn hỗn hợp 32 Chương Tính ứng suất biến dạng hàn 37 Tổng quan ứng suất biến dạng hàn 37 Tính ứng suất biến dạng co dọc hàn đắp vào mép 40 Tính ứng suất biến dạng co dọc hàn giáp mối 45 Chương 4: Giới thiệu số kết cấu hàn 54 Giới thiệu kết cấu dầm 54 Giới thiệu kết cấu trụ 57 Giới thiệu kết cấu dàn 58 Giới thiệu kết cấu vỏ 61 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Kết cấu hàn Mã mơn học: MH 14 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Là mơn học bố trí cho sinh viên sau học xong môn học, mô đun sở; môn học, mô đun chuyên mơn từ MĐ 14 đến MH 21 - Tính chất: Là môn học chuyên môn - Ý nghĩa vai trị mơn học:’’Tính tốn kết cấu hàn’’ mơn học chuyên môn nghề hàn, môn học chương trình đào tạo, giúp người học trang bị khả tính tốn, chọn vật liệu hàn, sử dụng nhiều thực tế sản xuất Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: + Liệt kê đầy đủ loại vật liệu chế tạo kết cấu hàn; + Trình bày xác phương pháp tính tốn vật liệu chế tạo kết cấu hàn; + Trình bày rõ cơng thức tính tốn độ bền, ứng suất biến dạng hàn; + Trình bày phương pháp giải toán kiểm nghiệm độ bền tính ứng suất biến dạng hàn kết cấu hàn đơn giản - Về kỹ năng: + Tính tốn xác vật liệu gia cơng kết cấu hàn cụ thể; + Giải toán tính độ bền mối hàn, tính ứng suất biến dạng hàn; + Tra bảng, tính tốn vật liệu hàn xác; - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Tn thủ quy trình tính tốn kết cầu hàn; + Tự giác, rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, tỉ mỷ, cẩn thận, xác cơng việc Nội dung môn học: Thời gian (giờ) Số TT Tên chương, mục Chương 1: Vật liệu chế tạo kết cấu hàn Tổng số Lý thuyết Bài tập Kiểm tra 6 0 1 Tổng quan kết cấu hàn 2 Các loại vật loại thường dùng để chế tạo kết cấu hàn Thép định hình Thép 0,5 Tính tốn vật liệu gia cơng kết cấu hàn 1,5 Chương 2: Tính độ bền mối hàn tác dụng tải trọng tĩnh 15 11 Cơ sở tính tốn độ bền mối hàn chịu tác dụng tải trọng tĩnh Tính tốn độ bền mối hàn giáp mối 3 Tính tốn độ bền mối hàn chồng Tính toán độ bền mối hàn hỗn hợp Kiểm tra Chương Tính ứng suất biến dạng hàn 15 11 Tổng quan ứng suất biến dạng hàn 2 Tính ứng suất biến dạng co dọc hàn đắp vào mép 3 Tính ứng suất biến dạng co dọc hàn giáp mối Kiểm tra 1 Chương 4: Giới thiệu số kết cấu hàn Giới thiệu kết cấu dầm Giới thiệu kết cấu trụ Giới thiệu kết cấu dàn Giới thiệu kết cấu vỏ Cộng 45 35 CHƯƠNG VẬT LIỆU CHẾ TẠO KẾT CẤU HÀN Giới thiệu: Để chế tạo kết cấu hàn khác phải sử dụng loại vật liệu hàn khác cho phù hợp với nhu cầu sử dụng trường hợp cụ thể thực tế Chương trang bị cho sinh viên kiến thức loại vật liệu dùng để chế tạo kết cấu hàn, cơng dụng từ lựa chọn loại vật liệu phù hợp để chế tạo nên kết cấu hàn Mục tiêu: - Trình bày tổng quan kết cấu hàn; - Nhận biết loại thép định hình U, I, V , thép tấm, loại vật liệu khác nhôm, hợp kim nhôm, đồng hợp kim đồng, thép hợp kim thường dùng để chế tạo kết cấu hàn; - Giải thích công dụng loại vật liệu chế tạo kết cấu hàn; - Trình bày phương pháp tính tốn vật liệu gia cơng kết cấu hàn xác, đạt hiệu suất sử dụng vật liệu cao; - Thực tốt cơng tác an tồn vệ sinh phân xưởng; - Tuân thủ quy định, quy phạm phân loại vật liệu; - Có ý thức tự giác, có tính kỷ luật cao, có tinh thần tập thể, có tránh nhiệm với cơng việc Nội dung Tổng quan kết cấu hàn 1.1 Giới thiệu chung kết cấu hàn * Kết cấu hàn sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác nhau: - Trong xây dựng: Khung, vịm có độ lớn, khung nhà, - Trong giao thông vận tải: Cầu thép, vỏ tàu, tơ, máy bay, - Trong khí CTM: Máy móc, cầu trục, khung, bệ máy, - Trong ngành lượng, hoá chất: Hệ thống nồi hơi, đường ống, dàn khoan, bồn bể, * Kết cấu hàn phong phú đa dạng chủng loại, kích cỡ khối lượng * Kết cấu hàn làm việc điều kiện khác nhau: - Dưới nước: tàu ngầm, dàn khoan, tàu thuỷ, - Trên không vũ trụ: máy bay, tàu liên hợp, - Trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao thấp - Trong điều kiện ăn mòn mài mịn cao, Hình 1.1 Kết cấu dầm cầu Hình 1.2 Kết cấu dàn khoan dầu tự nâng Hình 1.3 Tàu chở dầu 300.000 Để tạo phận kết cấu kết cấu tổng thể người ta sử dụng nhiều trình cơng nghệ khác đúc, biến dạng tạo hình, gia cơng cắt gọt, Trong kết cấu gia công, chế tạo công nghệ hàn kỹ thuật quy ước gọi kết cấu hàn Ví dụ: cầu thép, nồi hơi, dầm cầu trục, Cùng với phát triển của lĩnh vực công nghiệp, công nghệ hàn đời chậm (cuối kỷ thứ 19) có bước tiến dài trở thành phương pháp công nghệ tiên tiến thiếu nhiều công nghệ khí Có thể nhận thấy khối lượng kết cấu hàn ngày lớn, đa dạng hình thức, kiểu dáng chủng loại vật liệu Theo điều tra Tổ chức Hàn Quốc tế IIW( International Institute of Welding) năm 2007 sản lượng thép vượt q tỷ tấn, ước tính 2/3 sản lượng dùng để chế tạo kết cấu hàn- thực số khổng lồ 1.2 Đặc điểm kết cấu hàn - Khả chịu lực lớn, có độ tin cậy cao sử dụng - Do vật liệu kim loại có tính tốt ổn định chất lượng, - Khối lượng nhỏ: kết cấu hàn nhẹ loại kết cấu chịu lực khác bêtông cốt thép, gỗ - Cơ động lắp ráp vận chuyển: Do có khối lượng bé việc vận chuyển từ nơi sản xuất tới nơi tổ hợp kết cấu dễ dàng nhanh chóng Một kết cấu đồ sộ chia thành đơn vị vận chuyển hợp lý tổ hợp nhanh chóng trường Hơn nữa, kết cấu kim loại dễ sửa chữa, thay di chuyển - Có tính cơng nghiệp hố cao, tức chế tạo hàng loạt điều kiện nhà máyvới thiết bị chuyên dùng có mức độ khí hố tự động hố cao - Có thể tạo kết cấu siêu trường, siêu trọng, phi tiêu chuẩn (khơng hạn chế kích thước khối lượng) mà phương pháp công nghệ khác khơng thể thực gặp nhiều khó khăn - Có thể tạo kết cấu nguyên khối bền vững từ vật liệu có tính chất khác Điều có ý nghĩa phần phận kết cấu phải làm việc điều kiện khác mài mòn, ăn mòn, nhiệt độ áp suất cao thấp - Các liên kết hàn khơng có độ bền cao mà có độ kín tốt cần thiết cho nhiều loại kết cấu nồi hơi, vỏ tàu thuỷ, bồn bể, đường ống, - Đầu tư thiết bị nhà xưởng thấp - Điều kiện lao động công nhân cải thiện - Tiết kiệm vật liệu dùng để chế tạo kết cấu Hình 1.4 So sánh liên kết hàn với liên kết đinh tán ghép ren 1.3 Những nhược điểm kết cấu hàn Trong trình hàn thường phải sử dụng nguồn nhiệt công suất lớn(hồ quang, khí cháy, chùm tia lượng cao, ) có độ tập trung cao, tác dụng thời gian ngắn, khu vực hàn có tốc độ nguội lớn vật hàn có phân bố nhiệt độ khơng Điều dẫn đến hậu : - Tại khu vực mối hàn vùng lân cận nhiệt, tổ chức kim loại tính chất khác thay đổi theo chiều hướng xấu tăng cứng giảm dẻo, dai làm giảm khả làm việc kết cấu hàn, đặc biệt kết cấu làm việc tác dụng tải trọng động, tải trọng va đập mơi trường có nhiệt độ thấp - Trong kết cấu hàn tồn trạng thái ứng suất dư 10 v S0 (28 100) (2 1,2) Dựa vào biểu đồ thực nghiệm ta chọn K2 theo T = 25 kN/cm2 có K2 = 0,26 làm phép nội suy ta có: K2’ = 0,26 24 25 = 0,24 Vậy b2 = K2’ (h – b1) = 0,24 (18 – 2,2) = 3,84 cm Vậy tiết diện vùng ứng suất tác dụng là: F0 = ( b1 + b2) S = (2,2 + 3,84) 1,2  14,5 cm2 Vậy nội lực tác dụng dọc trục P là: P = T F0 = 24 14,5 = 348 kN Ứng suất phản kháng dọc trục 2 2 = P F - F0 = 348 (18 1,2) – 14,5  47,01 kN/cm2 Độ co dọc mối hàn là: l = 2 l E = 47 300 2,1 104 = 0,67 cm Kết luận Độ co dọc hàn giáp mối hai thép có chiều rộng là: 0,67 cm b Bài 2: Cho mối ghép hình vẽ 56 Cho h1 = 120; h2 = 180; L = 3000; S = 15; Vật liệu thép C-3 có T = 24kN/cm2; Môdun đàn hồi E = 2,1 104 kN/cm2; Hàn lớp thuốc với chế độ hàn: Cường độ dòng điện hàn Ih = 650A; Điện áp hồ quang U = 40; Tốc độ hàn V = 35m/h; Nhiệt dung khối C = 1,25calo/cm3 0C Hệ số nhiệt hữu ích =0,85 Tính: Độ võng lớn co dọc sau hàn Bài giải: Ta tìm nội lực tác dụng dọc trục: P = T b0 S = T (bna + bnc) S đây: bna = b1a + b2a bnc = b1c + b2c Trong b1a b1c xác định theo công thức Rưkalin b1 = 0,484q v S0 C  550 Trong đó: S0 = 2S = 1,5 = 3cm ; v = 35m/h  1cm/s q =  0,24 U I = 0,85 0,24 40 650 = 5304 calo/s b1a = b1c = 0,484q v S0 C  550 = 1,25cm Xác định vùng đàn hồi dẻo b2avà b2c theo công thức: b2a = K2’ (ha – b1a) ; b2c = K2’ (hc – b1c) Để xác định K2 ta cần phải tính lượng riêng q0 57 q q0 = 5304 = v S0 1.3 = 1768 calo/cm2 Tra biểu đồ thực nghiệm ta có: K2 = 0,17 ứng với thép có T = 28kN/cm2 Dùng phép nội suy ta có: 28 K’2 = 0,17 24  0,2 Như vậy: b2a = 0,2 (18 – 1,25) = 3,35 cm b2c = 0,2 (12 – 1,25) = 2,15 cm Ta có: b0 = 1,25 + 3,35 + 2,15 = 8cm Vậy nội lực P = 24 1,5 = 288 kN Ta xác định mômen M theo cơng thức: M= Trong đó: P h0 (a – c) (h0 – b0) h0 = + hc = 12 + 18 = 30cm a = – (b1a + b2a) = 18 – (1,25 + 3,35) = 13,4cm c = hc - (b1c + b2c) = 12 – (1,25 + 2,15) = 8,6cm Vậy M = 288 30 (13,4 – 8,6  942,5 kNcm (30 – 8) Như độ võng lớn hàn co dọc tính theo công thức: fmax = J = S h3 12 Vậy fmax = M l2 8EJ 1,5 303 = 12 942,5 3002 2,1 104 3375 58 = 3375cm4  0,15 cm C ÂU H ỎI ÔN T ẬP VÀ BÀI TẬP Câu 1: Xác định độ co dọc ứng suất dư hàn giám mối hai có chiều rộng h = 150 ; l = 2500 (Hình vẽ) Hàn tự động với chế độ hàn: I = 800A; U = 40V; Tốc độ hàn v = 28m/h; hiệu suất nhiệt  = 0,75; vật liệu hàn thép CT3 có T = 24 kN/cm2; c = 1,25 g/cm3 0C Câu 2: Cho mối ghép hình vẽ Cho hc = 150; = 200; L = 3000; S = 12; Vật liệu thép CT3 có T = 24kN/cm2; môdun đàn hồi E = 2,1 104 kN/cm2; Hàn tự động lớp thuốc với chế độ hàn: cường độ dòng điện hàn Ih = 650A; Điện áp hồ quang U = 40; Tốc độ hàn V = 32m/h; Nhiệt dung khối C = 1,25calo/cm3 C hệ số nhiệt hữu ích =0,85 59 Tính: Độ cong lớn co dọc hàn CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN MỘT SỐ KẾT CẤU HÀN Giới thiệu Kết cấu hàn đa dạng chủng loại kích thước, kết cấu hàn khác có cơng dụng khác việc tính tốn khả chịu tải cũng khác Chương trang bị cho sinh viên khái niệm số kết cấu hàn thông dụng, phương pháp tính tốn vật liệu để gia cơng kết cấu Mục tiêu: - Trình bày đầy đủ khái niệm dầm, trụ, dàn, vỏ; - Trình bày phương pháp tính tốn liên kết hàn kết cấu dầm, trụ; - Mô tả ứng suất biến dạng hàn kết cấu dầm, trụ, dàn, vỏ biện pháp chống ứng suất, biến dạng; - Tính tốn xác vật liệu để gia cơng kết cấu dầm, trụ, dàn, vỏ - Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, xác cơng việc; Nội dung Tính tốn kết cấu dầm 1.1 Khái niệm dầm 1.1.1 Khái niệm Dầm: loại kết cấu phổ biến nhiều thiết bị, máy móc, đặc biệt lĩnh vực xây dựng, giao thơng Ví dụ dầm cầu trục, cầu thép, toa xe, sàn công tác, khung nhà thép, vỏ tàu thuỷ, khung máy, bệ máy, Về chức dầm làm việc chống uốn ngang chủ yếu Thơng thường nhận tải từ phần tử khác chuyển xuống gối tựa( tức phần đỡ dầm) Hệ dầm: Trong loại thiết bị công trình khung nhà thép, sàn cơng tác, cầu thép, v.v , thường gặp hàng loạt dầm bố trí theo cách thức định gọi hệ dầm Hệ dầm cơng trình xây dựng có nhiệm vụ nhận tải từ sàn loại tải trọng để chuyển xuống gối tựa cột, tường kết cấu chịu lực khác Trong xây dựng, người ta phân biệt ba kiểu hệ dầm: hệ dầm đơn giản, hệ dầm phổ thông hệ dầm phức tạp - Hệ dầm đơn giản: Gồm dầm bố trí song song với cạnh ngắn sàn cơng tác Hệ dầm đơn giản có khả chịu lực độ cứng khơng cao, hệ dầm dùng chủ yếu sàn cơng tác có cạnh ngắn tải trọng có giá trị khơng lớn - Hệ dầm phở thơng: Gồm loại dầm đặt vng góc với song song với cạnh sàn công tác Các dầm nằm song song với cạnh ngắn sàn công tác tựa lên cột kết cấu chiụ lực khác (như tường chịu lực) gọi dầm (có thể 60 có hai hay nhiều dầm chính) Các dầm liên kết dầm với gọi dầm phụ Các kết nghiên cứu cho thấy tải trọng kích thước sàn cơng tác khơng q lớn( q≤3.000 daN/m2 kích thước sàn cơng tác nhỏ 12 x 36m) hệ dầm phổ thơng thường có hiệu kinh tế - Hệ dầm phức tạp: Gồm loại dầm trở lên đặt vng góc với song song với cạnh sàn cơng tác Hệ dầm có cấu tạo phức tạp chi phí chế tạo lớn nên sử dụng điều kiện tải trọng kích thước sàn lớn 1.1.2 Đặc điểm: Theo cấu tạo tiết diện ngang dầm chia làm hai loại: dầm hình dầm tổ hợp + Dầm hình dầm từ loại thép hình phổ thơng thép I, thép U, thép góc loại thép hình thành mỏng chuyên dụng khác Hình 4.1 Các loại dầm hình - Dầm từ thép I (a) có tiết diện đối xứng, mômen chống uốn( Wx) lớn, dùng hợp lý trường hợp chịu uốn phẳng dầm cầu, dầm sàn công tác, dầm cầu trục, v.v - Dầm từ thép U có tiết diện không đối xứng nên chịu uốn phẳng dễ bị xoắn Tuy nhiên dầm chữ U( đặc biệt loại biên rộng) có khả chịu uốn xiên tốt dễ liên kết với phận khác kết cấu nên thường dùng làm khung vỏ tàu, xà gồ , sườn máy bay, toa tàu, dầm sàn công tác với nhịp tải trọng bé Các loại thép cán phổ thơng đa dạng công nghiệp người ta tiến hành sản xuất hàng loạt với kích thước chuẩn + Dầm tổ hợp: Dầm tổ hợp chế tạo từ loại thép hình, thép thép định hình Nếu dùng phương pháp hàn để chế tạo quy ước gọi dầm hàn, cịn dùng liên kết đinh tán bulơng tương ứng gọi dầm đinh tán dầm bulông đề cập đến loại dầm hàn 61 Hình 4.2 Các loại dầm tổ hợp(a dầm hàn; b dầm đinh tán) Hình 4.3 Dầm hộp Dầm hàn chữ I gồm ba phần tử bản: Hai biên( gọi cánh đế dầm) vách( cịn gọi thành hay bụng dầm) Ngồi ra, dầm hàn cịn có phần tử kết cấu khác gân cứng vững, vách ngăn, nối, v.v So với dầm đinh tán dầm bulơng dầm hàn nhẹ hơn, chi phí chế tạo thấp nên sử dụng phổ biến thập kỷ gần Tuy nhiên, sử dụng dầm hình giảm số lượng chi tiết cấu thành, chi phí chế tạo giảm thời gian đưa cơng trình vào sử dụng ngắn Do vậy, trường hợp cần phải cân nhắc kĩ yếu tố kinh tế- kỹ thuật để chọn loại dầm hình hay loại dầm tổ hợp nhằm đạt hiệu tối ưu 1.2 Tính tốn vật liệu gia cơng kết cấu dầm 1.2.1 Đọc vẽ - Xác định kích thước ghi vẽ + Xác định kích thước tổng thể kết cấu hàn (chiều dài, chiều rộng, …) + Xác định kích thước chi tiết kết cấu hàn Ví dụ: Trong kết cấu dàn cần xác định kích thước biên, giằng, nối… - Xác định ký hiệu ghi vẽ + Ký hiệu sai số kích thước, ký hiệu độ nhám bề mặt… + Ký hiệu vật liệu … - Liệt kê đầu đủ lại vật liệu chế tạo nên kết cấu hàn Trong kết cấu hàn có chi tiết làm từ loại vật liệu khác có kích thước khác Ví dụ: Trong kết cấu dàn biên thường có kích thước lớn giằng 62 1.2.2 Tính tốn vật liệu gia cơng Thơng thường tính tốn vật liệu cấu thành nên kết cấu hàn người ta thường dựa vào bảng sau: STT Tên chi tiết Hình vẽ chi tiết Số lượng Vật liệu Ghi - Tên chi tiết cần ghi ký hiệu chi tiết mà vẽ ký hiệu - Hình vẽ chi tiết cần phải vẽ xác hình dạng chi đầy đủ kích thước chi tiết - Số lượng chi tiết cần xác định xác tránh chuẩn bị thiếu hoạc thừa - Vật liệu xác định chi tiết chế tạo từ vật liệu Tính tốn kết cấu trụ 2.1 Khái niệm trụ Trụ, cột phần tử kết cấu làm việc chủ yếu chịu nén( đơi chịu uốn) Vì làm việc chịu nén chủ yếu nên người ta gọi trụ, cột gối tựa trung gian Do điều kiện làm việc cũng phương pháp tính tốn tương tự nhau, nên sau ta nói đến kết cấu trụ hàn Theo điều kiện truyền lực, người ta phân biệt: - Trụ nén tâm - Trụ nén lệch tâm Trụ nén tâm bị nén ứng suất phân bố theo mặt cắt ngang Trụ nén lệch tâm ngồi việc bị nén cịn bị uốn ngang momen (của lực lệch tâm) gây Kết cấu thơng thường trụ thường gồm có ba phận: - Đầu trụ: Nhận tải trọng từ phận - Thân trụ: phần chịu lực quan trọng trụ - Đế trụ: Nhận tải từ thân trụ chuyển xuống móng Nó cịn phận để lắp ghép trụ với móng Theo hình dạng tiết diện ngang trụ, người ta phân biệt: Trụ đặc; trụ có mặt cắt liên tục Trụ ghép( có mặt cắt khơng liên tục): Thân trụ gồm nhiều nhánh riêng biệt liên kết với phần tử không liên tục( hệ dằng, nối, đệm,…) Hình dáng tiết diện ngang trụ hàn đa dạng( hình 6.1) Nó thiết kế sở tính tốn phân tích tải trọng, độ lệch tâm, chiều cao, kết cấu đế trụ,… 63 Hình 4.4: Một số dạng mặt cắt trụ 2.2 Tính tốn vật liệu gia cơng kết cấu trụ 2.2.1 Đọc vẽ: + Xác định kích thước ghi vẽ - Xác định kích thước tổng thể trụ: (chiều dài, chiều rộng…) - Xác định kích thước chi tiết kết cấu + Xác định ký hiệu ghi vẽ - Ký hiệu dung sai kích thước, ký hiệu độ nhám bề mặt… - Ký hiệu vật liệu … + Liệt kê đầy đủ loại vật liệu chế tạo trụ Trong kết cấu hàn có chi tiết làm từ loại vật liệu khác có kích thước khác 2.2.2 Tính tốn vật liệu gia cơng Thơng thường tính tốn vật liệu cấu thành nên kết cấu hàn người ta dựa vào bảng sau: STT Tên chi tiết Hình vẽ chi tiết Số lượng Vật liệu Ghi - Tên chi tiết: cần ghi ký hiệu chi tiết mà vẽ ký hiệu - Hình vẽ chi tiết: cần phải vẽ xác hình dạng chi tiết ghi cụ thể kích thước chi tiết - Số lượng: xác định xác số lượng chi tiết kết cấu hàn - Vật liệu: xác định vật liệu chế tạo chi tiết Tính toán kết cấu dàn 3.1 Khái niệm chung 64 Dàn kết cấu làm việc chịu uốn ngang chủ yếu( người ta cịn gọi dàn loại dầm vách rỗng) Nhờ sử dụng vật liệu triệt để hơn( hầu hết phần tử dàn tham gia chịu lực) nên kết cấu có độ lớn người ta thường dùng dàn để thay dầm Mặc dù khía cạnh khác, dầm có hình thức đơn giản dễ chế tạo hơn( sử dụng phương pháp hàn có suất cao), dễ bảo dưỡng hơn,…Một số kiểu dàn thông dụng giới thiệu hình vẽ Hình 4.5: Một số dạng kết cấu dàn Theo hình dáng, định nghĩa: dàn hệ thống phần tử( dạng thanh) chịu lực liên kết với tại điểm nút bất biến hình dáng hình học Nếu liên kết nút dàn xoay tự do, dàn lề Nhiều kết nghiên cứu khẳng định rằng, ứng lực phần tử dàn hàn không khác biệt nhiều so với dàn lề( đinh tán, ghép bu lông) Bởi dàn hàn tính tốn cũng coi dàn lề Nhờ vậy, việc tính tốn giản đơn nhiều mà đủ xác Nút : Chính điểm giao phần tử chịu lực Thực phận kết cấu dùng để liên kết với Hiểu bất biến hình dáng hình học nào? Hệ thống coi bất biến hình dáng hình học tác dụng ngoại lực, chuyển vị điểm bất kỳ tuý biến dạng đàn hồi, nghĩa cất bỏ tải trọng điểm lại trở vị trí ban đầu 65 Vị trí tam giác sở dàn( hình vẽ) gồm khớp hệ bất biến hình dáng Hình 4.6: Kết cấu dàn sở Từ ta kiến tạo nên hệ phức tạp cách thêm vào số số khớp Nếu gọi số i số khớp k Số thêm vào i – Số khớp thêm vào k – Để cho hệ bất biến hình dáng tương quan số số khớp phải i = 2k – Đây cũng điều kiện để dàn hệ tĩnh định, tức tìm nội lực tất phương pháp cân tĩnh Thực vậy, nút có hai phương trình x  ; y   k nút có 2k phương trình - phương trình để xác định lực gối tựa  có 2k- phương trình Hệ có i chịu lực dọc trục( nén kéo) nên có i nghiệm cần tìm Vậy hệ phương trình tĩnh định i = 2k – Nếu i < 2k – để hệ bất biến hình dáng hình học, hệ phải có số nút cứng Nếu i > 2k –  hệ siêu tĩnh Trong trương hợp để xác định ứng lực phần tử dàn, ngồi hệ phương trình cân tĩnh cần phải dùng thêm phương trình biến dạng khác 3.2 Tính tốn vật liệu gia cơng kết cấu dàn 3.2.1 Đọc vẽ: + Xác định kích thước ghi vẽ - Xác định kích thước tổng thể dàn: (chiều dài, chiều rộng…) - Xác định kích thước chi tiết kết cấu + Xác định ký hiệu ghi vẽ - Ký hiệu dung sai kích thước, ký hiệu độ nhám bề mặt… - Ký hiệu vật liệu 66 … + Liệt kê đầy đủ loại vật liệu chế tạo dàn Trong kết cấu hàn có chi tiết làm từ loại vật liệu khác có kích thước khác 3.2.2 Tính tốn vật liệu gia cơng Thơng thường tính toán vật liệu cấu thành nên kết cấu hàn người ta dựa vào bảng sau: STT Tên chi tiết Hình vẽ chi tiết Số lượng Vật liệu Ghi - Tên chi tiết: cần ghi ký hiệu chi tiết mà vẽ ký hiệu - Hình vẽ chi tiết: cần phải vẽ xác hình dạng chi tiết ghi cụ thể kích thước chi tiết - Số lượng: xác định xác số lượng chi tiết kết cấu hàn - Vật liệu: xác định vật liệu chế tạo chi tiết Giới thiệu kết cấu vỏ 4.1 Khái niệm chung Kết cấu vỏ chiếm tỉ trọng lớn loại kết cấu hàn, việc tính tốn xác có ý nghĩa quan trọng phương diện tiết kiệm vật liệu Theo điều kiện vận hành, kết cấu vỏ phân biệt thành hai nhóm chính: Nhóm thứ bao gồm kết cấu làm việc nhiệt độ thấp 1000C , áp suất 0,07 MPa( 0,7at.), không làm việc môi trường độc hại dễ cháy nổ Tính tốn bền loại kết cấu tiến hành theo tiêu chuẩn quy phạm chung kết cấu kim loại thơng dụng Nhóm thứ hai bao gồm kết cấu làm việc nhiệt độ áp suất cao nhóm một, làm việc mơi trường độc hại dễ cháy nổ Tính tốn, thiết kế chế tạo kết cấu thuộc nhóm phải tiến hành theo tiêu chuẩn quy phạm riêng tiêu chuẩn nồi hơi, bình áp lực, quy định Cơ quan đăng kiểm quan quản lý chất lượng khác 4.1.2 Đặc điểm Ngoài việc thỏa mãn yêu cầu độ bền liên kết hàn phải đảm bảo độ kín cần thiết Các mối hàn thường có chiều dài lớn nên phải ưu tiên sử dụng phương pháp hàn có suất cao 67 Phơi dùng kết cấu thường trải qua nguyên công biến dạng tạo hình trước làm cho kim loại dễ bị biến dạng dẻo mức độ cao Để kết cấu hàn không giảm khả làm việc, vật liệu nên chọn với độ dẻo cao so với loại kết cấu khác Hình 4.7: Kết cấu vỏ 4.2 Tính tốn vật liệu gia cơng kết cấu vỏ 4.2.1 Đọc vẽ: + Xác định kích thước ghi vẽ - Xác định kích thước tổng thể kết cấu: (chiều dài, chiều rộng…) - Xác định kích thước chi tiết kết cấu + Xác định ký hiệu ghi vẽ - Ký hiệu dung sai kích thước, ký hiệu độ nhám bề mặt… - Ký hiệu vật liệu … + Liệt kê đầy đủ loại vật liệu chế tạo kết cấu Trong kết cấu hàn có chi tiết làm từ loại vật liệu khác có kích thước khác 4.2.2 Tính tốn vật liệu gia cơng 68 Thơng thường tính tốn vật liệu cấu thành nên kết cấu hàn người ta dựa vào bảng sau: STT Tên chi tiết Hình vẽ chi tiết Số lượng Vật liệu Ghi - Tên chi tiết: cần ghi ký hiệu chi tiết mà vẽ ký hiệu - Hình vẽ chi tiết: cần phải vẽ xác hình dạng chi tiết ghi cụ thể kích thước chi tiết - Số lượng: xác định xác số lượng chi tiết kết cấu hàn - Vật liệu: xác định vật liệu chế tạo chi tiết C ÂU H ỎI ƠN TẬP, BÀI TẬP Câu 1: Trình bày khái niệm vè kết cấu dầm? Câu 2: Trình bày khái niệm kết cấu dàn? Câu 3: Trình bày khái niệm vè kết cấu vỏ? 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kết cấu hàn- Trường ĐHBKHà Nội- 2016 [2] Đồn Đình Kiến-Thiết kế kết cấu thép-NXB xây dựng 2014 70 ... hàn giáp mối 45 Chương 4: Giới thiệu số kết cấu hàn 54 Giới thiệu kết cấu dầm 54 Giới thiệu kết cấu trụ 57 Giới thiệu kết cấu dàn 58 Giới thiệu kết cấu vỏ 61 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Kết. .. kế kết cấu hàn phải có kiến thức xác để lựa chọn vật liệu hàn, tính tốn độ bền cho mối hàn nói riêng kết cấu hàn nói chung Giáo trình mơn học ? ?Kết cấu hàn? ?? giúp có kiến thức để giải vấn đề Giáo. .. cấu hàn Giới thiệu kết cấu dầm Giới thiệu kết cấu trụ Giới thiệu kết cấu dàn Giới thiệu kết cấu vỏ Cộng 45 35 CHƯƠNG VẬT LIỆU CHẾ TẠO KẾT CẤU HÀN Giới thiệu: Để chế tạo kết cấu hàn khác phải sử