- Nắn sửa kết cấu sau khi hàn là một phương pháp thông dụng, quá trình nắn sửa có thể thực hiện bằng cách nắn cơ khí hoặc nắn nhiệt Nắn cơ khí được thực hiện trên các máy búa, máy ép, máy
BÀI 4: TÍNH KẾT CẤU DẦM
4.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI.
4.1.1 Khái niệm.
-Dầm là một phần tử của kết cấu hàn, làm việc chủ yêu chịu uốn, dầm được liên kết tạo thành các kết cấu khung, bệ.
-Trong thực tế dầm được sử dụng nhiều trong các kết cấu cầu, kết cấu khung nhà bằng thép, khung sườn tàu thủy, ô tô, cầu trục...
4.1.2 Phân loại.
-Trong thực tế dầm có rất nhiều loại, tùy theo từng điều kiện cụ thể mà có thể sử dụng các loại dầm có mặt cắt ngang khác nhau, tuy nhiên kết cấu dầm làm việc trong điều kiện chịu uốn là chính cho nên các dạng mặt cắt ngang của dầm bao gồm 4 loại chính như sau:
a. Dầm có mặt cắt ngang hình chữ I: đây là loại dầm được dùng rất nhiều trong các lĩnh vực giao thông, xây dựng, chế tạo máy, đóng tàu thuỷ… Kết cấu dầm gồm 2 tấm đế và 1 tấm vách, được liên kết với nhau bởi 4 mối hàn góc.
b. Dầm có mặt cắt ngang hình chữ nhật: đây là loại dầm dùng nhiều trong cac ngành chế tạo máy, xây dựng, đóng tàu thuỷ… Kết cấu dầm gồm 4 tấm thép được ghép lại với nhau bằng các mối hàn góc.
Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng Trang 59
KẾT CẤU HÀN
c. Dầm có mặt cắt ngang hình chữ U: đây là loại dầm dùng nhiều trong cac ngành chế tạo máy, xây dựng, đóng tàu thuỷ… Kết cấu dầm gồm 3 tấm thép được ghép lại với nhau bằng 3 mối hàn góc.
d. Các loại dầm khác có mặt cắt ngang chữ T, hình vuông, hình tròn cũng được sử dụng trong một số trường hợp đặt biệt khi thiết kế yêu cầu.
4.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẦM.
4.2.1 Tính chọn chiều cao của dầm.
- Do dầm làm việc ở chế độ chịu uốn cho nên độ cứng của dầm phải được thỏa mãn, muốn độ cứng của dầm được đảm bảo thì chiều cao của dầm phải được xác định thỏa mãn được các điều kiện của nó. Trong thực tế chiều cao tính toán của dầm có thể được tính theo công thức thực nghiệm sau:
+ Đối vối dầm chữ I: ℎ = 1,3 ÷ 1,4 . [ ] + Đối vối dầm chữ hình hộp: ℎ = . [ ] Trong đó:
M : là moment uốn tính toán của dầm
Sv : là chiều dày của tấm vách. Khi thiết kế dầm thì trị số của Sv là chưa biết, vì vậy ban đầu ta chọn Sv một giá trị nào đó. Với các kết cấu xây dung thì Sv được chọn trong một giới hạn hẹp như sau:
Sv : 5 ÷ 10 khi chịu tải trọng nhẹ . Sv : 10 ÷ 18 khi chịu tải trọng nặng.
Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng Trang 60
4.2.2 Tính toán các thông số khác của dầm. - Tính moment chống uốn:
- Tính moment quán tính của tiết diện:
- Tính moment quán tính của tấm vách đứng có chiều cao hv , chiều dày Sv :
ℎ
= 12
Trong đó hv thường được lấy gần đúng theo công thức sau: hv = 0,95.h - Tính moment quán tính của 2 tấm đế:= −
Nhưng theo lý thuyết bền ta có:
=2 + ℎ
2
Trong đó:
J0 : là moment quán tính của tấm đế lấy đối xứng với trục riêng của nó. Thường thì trị số này rất nhỏ cho nên khi tính toán ta có thể bỏ qua. h1 : là khoảng cách giữa 2 tấm đế, thường được chọn:
h1 = (0,95 ÷ 0,98).h vậy ta có tiết diện của tấm đế là 2.
= ℎ
- Tính ứng suất do uốn:
Dưới tác dụng của moment uốn M sẽ sinh ra một ứng suất uốn có gia trị:
- Tính ứng suất cắt
Trong đó: Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK
Q: là lực cắt ngang lớn nhất của dầm.
S:là moment tĩnh của mặt cắt ngang lấy đối xứng với trọng tâm của dầm.
Sv : là chiều dày của tấm vách.
-Tính ứng suất tương đương:
Ứng suất tương đương được xác định khi giá trị của M và Q cùng cực đại tại một mặt cắt, chúng được xác định ở cạnh trên của tấm vách:
= ( + 3. ) ≤ [ ]
= . .
và = . .
-Trong một [số] trường hợpnhỏ hơn ứng suất gây ra do uốn, do vậy, thường[] ta lấy ≤ 1,05. . Tiết diện được coi là hợp lý khi = (0,95 ÷ 1,05.
4.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC MỐI HÀN DẦM.
-Phần lớn các phần tử của dầm liên kết với nhau bằng các đường hàn góc giữa các tấm đế và tấm vách. Khi dầm làm việc thường suất hiện cả hai loại ứng suất pháp tuyến và ứng suất tiếp tuyến, ứng suất cắt dọc theo mối hàn giữa tấm vách và tấm đế là nguy hiểm nhất, được xác định theo công thức: .
= .
- Các mối hàn có cạnh là K thì:
- Trường hợp tải trọng di động trên mặt . 2.0,7.
Trong đó:
P là trị số tải trọng tập trung
N là trị số phụ thuộc vào được trưng gia công cạnh tấm đứng Z là chiều dài mối hàn tính toán mà trên đó áp lực truyền từ tấm đế
thức:
sang tấm đứng. - Sau khi xác định được
= + ≤[ ]
Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng Trang 62
- Thực tế khi yêu cầu sử dụng dầm có chiều dài lớn ta phải tiến hành nối dầm, khi nối dầm cần chú ý các mối nối ở các tấm phải lệch nhau:
- Độ bền của mối hàn dầm được xác định như sau:
quán ≥ [ ]
- Nếu
tính tăng và lúc đó moment chống uốn sẽ tăng:
Trong đó: W’ là moment chống uốn của tiết diện khi có tấm đệm. Khi tính toán thiết kế thường hạn chế dùng tấm đệm vì nó là nguồn gốc sinh ra ứng suất tập trung.