Đồ án Kết cấu hàn Lời nói đầu Hiện nay, với lên ngành công nghệ hàn môn học kết cấu hàn thực hành trang để kĩ s, công nhân dựa vào làm sở thiết kế Môn học kết cấu hàn đợc đa vào giảng dạy môn Công nghệ hàn ngày không ngừng đợc cải tiến dới 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 đợc học trờng qua giáo trình kết cấu hàn Khi làm đồ án ta phải làm quen với cách sử dụng tài liệu, cách tra sổ tay nh so sánh lý thuyết học với thực tiễn sản xuất cụ thể sản phẩm điển hình Để hoàn thành đợc đồ án môn học này, em xin chân thành cảm ơn hớng dẫn thầy Nguyễn Thúc Hà thầy thuộc môn Công Nghệ Hàn trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Do lần đầu đợc hoàn thành môn học này, tất nhiên tránh khỏi có sai sót Em mong có đợc bảo giúp đỡ thầy bạn Đồ án Kết cấu hàn Đề bài: Tính toán thiết kế dầm cầu trục với số liệu sau: P d P q L Sơ đồ phân bố lực kết cấu Lực phân bố: q = 2,8 (T/m) Lực tập trung: P = 15 (T) Chiều dài dầm: l = 28 (m) Khoảng cách: d = (m) Độ võng cho phép: [f/l] = 1/700 Vật liệu: Chọn vật liệu thép CT38, có thông số đặc trng: Giới hạn bền: [] = 16000 (N/cm2) Mô đun đàn hồi: E = 20.106 (N/cm2) Nội dung: I Phần thuyết minh Xác đinh nội lực xuất tiết diện dầm từ xây dựng biểu đồ nội lực Mu, Q tất tiết diện, tìm Mumax, Qmax Xác định tiết diện ngang dầm (dầm chữ I) Xác định chiều cao dầm h1, h2, h3 chiều dày v Lựa chọn chiều cao chung dầm hdầm, hgt, gân gối tựa Xác định kích thớc lại: b, b Các kiểm tra bản: ứng suất pháp, ứng suất tiếp, lớn nhất, phân bố vật liệu Bố trí sơ hệ thống gân cứng vững (theo quy phạm) Kiểm tra ổn định tổng thể ổn định cục (sử dụng phần mềm ANSYS) Kiểm tra độ cứng vững thực tế dầm (sử dụng phần mềm ANSYS) Tính toán liên kết hàn (Liên kết vách biên, liên kết gân cứng vững) II Phần vẽ: Trình bày: Kết cấu tổng thể, mặt cắt, mặt trích kích thớc phần tử kết cấu, biểu diễn loại mối hàn dầm Đồ án Kết cấu hàn Phần thuyết minh I Xác định nội lực Mu, Q xuất tiết diện dầm Xác định mô men uốn - Do kết cấu dầm đối xứng, nên ta cần xét nửa chiều dài dầm - Để đơn giản cho việc tính toán ta chia dầm thành đoạn, đoạn cách 0,1.l Xét mô men uốn lực phân bố q gây - Mô men uốn lực phân bố gây chiều dài dầm đợc thể hình dới đây: - Giá trị mô men lực phân bố gây tiết diện tiêu biểu đợc thể theo công thức: M qi qxi2 qxi q.l ( l xi ) = xi = 2 Trong đó: xi khoảng cách từ tiết diện i đến gối tựa Ta có bảng giá trị mô men lực phân bố q gây tiết diện đợc thể bảng sau: Tiết diện xi (m) 0,1.l 0,2.l 0,3.l 0,4.l 0,5.l Mqi (KN.cm) 98,784.103 175,616 103 230,496 103 263,424 103 274,4 103 Đồ án Kết cấu hàn Mô men uốn lực tập trung gây - Mômen lực tập trung P gây tiết diện cách gối đoạn x: - Ta xét mô men uốn lớn tiết diện vị trí lực tập trung trùng với tiết diện khảo sát - Mô men lực tập trung P gây đợc xác định theo công thức sau: M Pi = P.( y i, + y i,, ) = 20.( y i, + y i,, ) Trong đó: y i + yi = xi (l xi ) / l + (l xi d ).xi / l Ta có mô men uốn lực tập trung gây tiết diện tiêu biểu đợc xác định theo bảng sau: , Tiết diện ,, y i, + y i,, (m) 4,14 6,826 7,56 11,04 12 MPi (KN.cm) 62,1.103 102,39.103 113,4.103 165,6.103 180.103 Xác định lực cắt Lực cắt lực phân bố gây - Biểu đồ lực phân bố gây ra: - Lực cắt lực phân bố tiết diện đợc xác định theo công thức sau: Đồ án Kết cấu hàn Q xiq = q.(l 2.xi ) 2,8.(28 2.xi ) = = 1,4.(28 2.xi ) 2 - Kết đợc thể qua bảng sau: Tiết diện xi (m) 0,1.l 0,2.l 0,3.l 0,4.l 0,5.l Q xiq (KN) 392 313,6 235,2 162,4 78,4 Lực cắt lớn tải trọng di động gây tiết diện - Biểu đồ lực phân bố gây tiết diện x định nh sau: - Lực cắt lớn tải trọng di động gây tiết diện đợc xác định theo công thức dới đây: Trong đó: Q xiP = P.( y i, + y i,, ) = 20.( y i, + y i,, ) l xi l x1 d ( y i, + y i,, ) = + l l - Kết đợc thể qua bảng sau: Tiết diện y i, + y i,, 1,857 1,657 1,457 1,257 1,057 0,857 QxiP (KN) 278,57 248,57 218,57 188.57 158,57 128,57 Đồ án Kết cấu hàn 160,884.10 278.10 454,4.10 343,896.10 429,024.10 3 3 Biểu đồ mômen lực cắt Bảng xác định nội lực lớn tiết diện tiêu biểu dầm lực phân bố q lực tập trung di động P gây ra: Tiết diện M max ,i ( KN cm) Q xi (KN ) 160,884.103 278.103 343,8962.103 429,024.103 454,4 103 670,57 564,17 453,77 350,97 236,97 128,57 II Xác định kích thớc dầm Xác định chiều cao dầm 1.1 Xác định chiều cao dầm theo điều kiện cứng h1 - Ta coi độ võng dầm tiết diện trung điểm dầm lớn tải trọng di động - Chiều cao h1 đợc xác định theo công thức sau đây: h1 [ ].l E.[ f / l ] Trong hệ số đợc xác định theo công thức: Đồ án Kết cấu hàn M P = M 4.a M q + 3.l 24 M Trong đó: M: Mô men tổng lực phân bố q gây lực tập trung P gây tiết diện trung điểm dầm: M = Mq + MP = 454,4 (T.m) = 4544 (KN.m) Mq: Mô men lực phân bố q gây tiết diện dầm: Mq = ql 2,8.22 = =274,4 (T.m) = 2744 (KNm) 8 MP: Mô men lực tập trung P gây tiết diện dầm: MP = M 5max = 180 (T.m) = 1800 (KNm) l: Chiều dài dầm: l = 28 (m) a: Khoảng cách từ điểm đặt lực tập trung đến đầu dầm: a = (l d)/2 = (28 4)/2 =12 (m) 1800 4.12 2744 + = 4544 = 0, 2 3.28 24 4544 [f/l]: Độ võng cho phép dầm: [f/l] = 1/700 []: Độ bền giới hạn vật liệu: [] = 16000 (N/cm2) = 160000 (KN/m2) E: Mô đun đàn hồi vật liệu: E = 20.106 (N/cm2) = 20.107 (KN/m2) h1 [ ].l 160000.28 0,2 = = 2,98 (m) E.[ f / l ] 20.10 7.1 / 700 Chọn: h1 = (m) 1.2 Xác định chiều cao dầm theo điều kiện khối lợng bé h2 - h2 đợc xác định theo công thức: h2 = k M v [ ] k: Hệ số phụ thuộc thay đổi tiết diện dầm hàn Do tiết diện dầm thay đổi nên ta có: k=1,1 v : Chiều dày vách, đợc xác định theo công thức sau đây: v = + 0,003.h1 = + 0,003.3.103 = 16(mm) v = 14 (mm) Chọn: h2 = k M 4544 = 1,1 =1,56 (m) v [ ] 14.10 3.160000 h1 > h2 Chọn hd = h1=3 (m) 1.3 Xác định chiều cao dầm theo điều kiện bền gối tựa - h3 Đồ án Kết cấu hàn - Chiều cao dầm gối tựa đợc xác định theo công thức sau: h3 3.Q max 2. v [ ] Qmax: Tổng lực cắt lớn tiết diện gối tựa: Qmax =67,057 (T) = 670,57(KN) [ ] : ứng suất tiếp giới hạn: [] = 0,6 [] = 0,6.160000 = 96000 (KN/m2) h3 3.670,57 3.Q max = =0, 748 (m) 2. v [ ] 2.0,014.96000 Chọn h3 = 0,75 (m) - Vì h3[...]... đã tính ở trên thoả mãn điều kiện 800 3000 160 4500 5600 9500 28000 Kích thớc cơ bản của dầm iv Các thông số về cơ học xuất hiện trong dầm và kiểm tra ổn định của dầm Để kiểm tra tính ổn định của dầm đã tính ở phần trên ta sử dụng phần mền ANSYS để kiểm tra Với mô hình nh dầm trên ta có các kết quả của ANSYS: 1 Kết quả với dầm chỉ có gân dọc: 1.1 Đồ thị ứng suất trong dầm khi chịu tải: 16 Đồ án Kết... đứng) 17 Đồ án Kết cấu hàn 1.3 Độ võng theo phơng z:(phơng ngang) 1.5 Phân bố ứng suất trên bề mặt dầm: 18 Đồ án Kết cấu hàn 1.4 Các dạng mất ổn định của dầm: Mode 1: Mode 2: 19 Đồ án Kết cấu hàn Mode 3: Mode 4: 20 Đồ án Kết cấu hàn Mode 5: Mode 6: 21 Đồ án Kết cấu hàn Mode 7: Mode 8: 22 Đồ án Kết cấu hàn Mode 9: Mode 10: 23 Đồ án Kết cấu hàn Với kết quả nh trên trên, ta thấy dầm bị mất ổn... gt 800 - Lấy bgt=bdầm=29,6 cm - Vậy chiều dài gối tựạ: l gt Fgt bgt = 935,1 = 31,6(cm) 29,6 - Chọn chiều dài gối tựa: lgt=32 (cm) Khi đó tổng chiều dài dầm ld=lgt+l=2800 + 32 =2832 (cm) = 28,32 (m) 3000 60 5.2 Tính toán kích thớc gân gối tựa Ra=Qmax ltt lgt 2 RA l 40 135 - Coi phần kết cấu của dầm nằm trên gối tựa là một cột tởng tợng 13 Đồ án Kết cấu hàn - Nh vậy đa về sơ đồ tính toán là một cột bị... phụ thuộc vào dạng liên kết (Với dạng liên kết nh trên thì à = 1 ) rmin: Bán kính quán tính của mặt cắt ngang l: Là chiều cao tính toán của cột ( l=h3) Tính diện tích gân(Fg): 1 1 Fg = ( Fyc 25. v2 ) = (71,93 25.1,2 2 ) = 17,96(cm 2 ) 2 2 Vậy Fg=17,96 (cm2) Mặt khác có Fg = bg g và bg = 15. g Fg 17,96 = 1,09(cm) ta lấy g= 1 (cm) 15 15 bg = 15. g = 15.1 = 15(cm) g = = Mô men quán tính mặt cắt... 2. g bg3 + Khi đó bán kính quán tính mặt cắt ngang: 14 Đồ án Kết cấu hàn rmin = = Độ mảnh: J min = Fyc 2277,5 = 5,63(cm) 71,93 à l 1.90 = 16 rmin 5,63 Tra bảng có 1 = 0,95 Tính toán lần 2: ( Tơng tự nh tính toán lần 1) 0,65 + 0,95 = 0,8 2 Q 748,08.10 3 = 58,44(cm 2 ) Diện tích gân yêu cầu Fyc max = 2 [ ] 0,8.16.10 3 à l Độ mảnh = r min 2 = Với: Trong đó: Tính diện tích gân(Fg): 1 1 Fg =... vách và biên - Kích thớc mối hàn góc đợc tính theo tiêu chuẩn, dựa vào chiều dày chi tiết hàn: + Chiều dày của vách: v = 12 (mm) + Chiều dày của biên: b = 20 (mm) Cạnh mối hàn góc đợc tính nh sau: k 1/4 b = 20/4 = 5 (mm) Lấy: k = 5 (mm) - Ký hiệu mối hàn nh hình vẽ: 12 03 5 +10 -0 45 Soi đáy 20 Ký hiệu mối hàn 24 Đồ án Kết cấu hàn 3 Kích thớc mối hàn giữa vách và gân - Kích thớc mối hàn góc đợc tính. .. án Kết cấu hàn Với kết quả nh trên trên, ta thấy dầm bị mất ổn định tông thể Ta có thể khắc phục bằng cách dựa dầm vào tờng hay dùng các thanh giằng Còn các mode kiểm tra ổn định cục bộ đều đạt yêu cầu Vì vậy ta không cần thêm gân dọc V Tính toán kích thớc mối hàn 1 Lựa chọn quá trình hàn và vật liệu hàn - Vì tất cả các mối hàn đều là mối hàn góc nên ta chọn phơng pháp hàn bán tự động trong môi trờng... quan về kích thớc giữa chiều rộng gân và chiều dầy gân phải thoả mãn điều kiện ổn định cục bộ: bg 15. g - Tính toán theo phơng pháp đúng dần - Theo kinh nghiệm chọn hệ số = (0, 6 0, 7) Tính toán lần 1: Q 1 max Chọn = 0, 65 , khi đó: Fyc [ ] 1 Nếu chọn vật liệu làm gân tăng cứng là thép CT38 [ ] = 16.106 Kg / m 2 Q 748,08.10 3 = 71,93(cm 2 ) Diện tích gân yêu cầu: Fyc max = 1 [ ] 0,65.16.10 3... Giảng 3 Một số tài liệu khác 26 Đồ án Kết cấu hàn Mục lục stt I 1 2 3 II 1 2 III 1 2 3 4 5 IV V 1 2 3 Nội dung Lời nói đầu Đề bài Xác định nội lực Mu, Q xuất hiện trên các tiết diện của dầm Xác định mô men uốn Xác định lực cắt Bảng xác định nội lực lớn nhất tại các tiết diện tiêu biểu của dầm Xác định kích thớc dầm Xác định chiều cao dầm Xác định kích thớc biên dầm Các kiểm tra bền cơ bản Đặc trng hình... diện Kiểm tra theo ứng suất pháp Kiểm tra theo ứng suất tiếp Kiểm tra theo ứng suất tơng đơng Gân gối tựa Kiểm tra ổn định của dầm (sử dụng ANSYS) Tính toán kích thớc mối hàn Lựa chọn quá trình hàn và vật liệu hàn Kích thớc mối hàn giữa vách và biên Kích thớc mối hàn giữa vách và gân Các tài liệu tham khảo Mục lục 27 Trang 1 2 3 3 4 6 6 6 8 9 9 10 10 10 12 16 30 30 30 11