Đang tải... (xem toàn văn)
Từ thực tế sản xuất ,thiết kế thì khi ta chọn mặt cắt ngang của dầm ta chọn dầm chữ I. Tức là ta phải tính toán kích thước dầm như bản bụng, bản cánh của dầm.
KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, cùng với những sự tiến bộ của khoa hoc kĩ thuật trong đó không thể không nhắc tới chuyên nghành công nghệ Hàn. Môn học kết cấu Hàn thực sự là hành trang không thể thiếu cho người kĩ sư, công nhân có thể dựa vào đó làm cơ sở tính toán cũng như thiết kế. Ngành Hàn của chúng ta càng ngày càng phát triển cùng với sự chuyên sâu chuyên ngành của giảng viên giảng dạy. Đối với mỗi sinh viên chuyên ngành Hàn thì việc đưa đồ án kết cấu Hàn vào giúp sinh viên làm quen với thực tế công việc thiết kế. Đồ án kết cấu Hàn giúp chúng ta sử dụng tài liệu và so sánh giữa thực tế và lý thuyết. Cùng với những kiến thức chuyên ngành thì việc vận dụng thêm các tài liệu chuyên nghành khác như xây dựng, giao thông vận tải phục vụ cho việc tính toán. Đồ án môn học kết cấu là cơ hội để em có thể kiểm tra và tổng hợp lại kiến thức đã học.Trong kỳ học này em được giao đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống dầm chịu lực cho cầu chịu được tải trọng an toàn”. Sau thời gian nghiên cứu đồ án của em đã hoàn thành và được trình bày gồm 4 phần như sau: - - - - Phần I: Tổng quan Phần II: Phân tích kết cấu. Phần III: Tính toán kết cấu. Phần IV: Kết luận và rút ra kinh nghiệm. Để hoàn thành việc tính toán thiết kế dầm cầu,em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ hướng dẫn của thầy Nguyễn Trọng Thông cùng với các thầy trong bộ môn Hàn và Gia công tấm Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên đã nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án. Trong quá trình thực hiện thì em cũng có nhiều thiếu sót. Kính mong thầy thông cảm và bỏ qua cho em. Hưng Yên,ngày 30, tháng 06, năm 2010 Sinh viên thực hiện Lê Mạnh Hà Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà http://www.ebook.edu.vn 1 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN PH ẦN I: PH ÂN TÍC H KẾ T CẤ U 1.1. Xác định,lựa chọn mặt cắt kết cấu. Từ thực tế sản xuất ,thiết kế thì khi ta chọn mặt cắt ngang của dầm ta chọn dầm chữ I. Tức là ta phải tính toán kích thước dầm như bản bụng, bản cánh của dầm. Hình dạng của chữ I thi có thể tiêu chuẩn hóa bằng các catalog của cá hãng sản xuất chế tạo thép hoặc các sổ tay tra cứu. Yêu cầu kỹ thuật được các kỹ sư thiết kế sao cho trọng lượng thiết kế là nhỏ nhất. Bản bụng chịu lực cắt là chủ yếu. Chiều cao bản bụng thường lấy bằng 1/18 đến 1/20 chiều dài nhịp dầm đối với cầu đường bộ, nhỏ hơn đối với cầu đường sắt. Bản cánh sẽ cung cấp khả năng chịu uốn. Chiều rộng và bề dày bản cánh thường được xác định bởi sự lựa chọn diện tích của bản cánh trong phạm vi giới hạn của tỷ số giữa bề rộng và chiều dày. Các kết cấu phải được thiết kế để được thỏa mãn các yêu cầu vể trạng thái giới hạn cường độ, mỏi và phá hoại, sử dụng và cực hạn. Hình 1.1: Ba vùng biến đổi cấu kiện thép chịu uốn Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà http://www.ebook.ed u.vn 2 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN 1.2. Thông số kết cấu: - Chiều dài nhịp: - Số lượng xe đang nằm trên cầu là: - Trọng lượng mỗi xe là: ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN M = 12 m nmax = 8 xe Q = 50 tấn - Coi các xe nằm dàn đều trên nhịp cầu - Cầu có đường sắt chạy qua với tải trọng là N =100 tấn PHẦN II: TÍNH TOÁN KẾT CẤU XÁC ĐỊNH HÌNH DẠNG, TIẾT DIỆN NGANG CẦU VÀ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN. 2.1.Tính toán tổng lực tác dụng. a) Khối lượng dầm: m d = Dd .V d Trong đó: - Dd : Khối lượng riêng 7,85.10-3 kG/cm3 - Vd: Thể tích dầm: Vd = 4Vmh + 2Vc + Vb Vc = 3.30.1200 = 108000 ( cm3) Vb = 2.94.1200 = 225600 ( cm3) Vmh = 1/2.a.K.L = 1/2.0,8.1,6.1200 = 768 (cm3) → Vd = 4.768 + 2.108000 + 225600 = 444672 (cm3) → md = 444672.7,85.10-3 = 3490 (kG/cm3) Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà http://www.eboo k.edu.vn 3 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN b) Khối lượng và kích thước của bêtông: - Đổ lớp bê tông có chiều dày: bbtct = 15 cm - Khối lượng riêng: Dbtct = 2500 (kG/ m3) = 25.10-4 (cm3) Ta có: Vbtct = 15.1400.1200 = 252.105 (cm3) → mbtct = 252.105.25.10-4 = 63000 (kG) c) K hố i lư ợn g củ a la n ca n: + C hi ều ca o đế bệ đỡ : + Chi ều cao trê n: + Chi ều cao vát : + Chi ều rộn g đế bệ đỡ: + Chi ều rộn g phần trên: + Chiều rộng phần vát: h đ = 1 0 c m h t = 3 0 c m h V = 3 0 c m bđ = 50 cm bt = 25 cm bV = 25 cm b t b d bv C ấ u t ạ o l a n c a n t a y v ị n . mlc = 2(Vlc.Dbtct ) - Vlc = Slc.L - Vlc = {bt.(hđ + ht + hV) + hđ.bV + .bt.hV}.L S u y r a : = {30. ( 10 + 30 + 30 ) + 10 . 25 + = 285. 104 ( cm3 ) mlc = 2(285.104.25. 10-4) = 14250 (kG) 1 2 25.3 0}. 1200 d) Khối lượng của xe: mx = nx.Q + Qtàu = 8.5000 0 + 10000 0 = 50.104 (kG) Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạn h Hà http://ww w.ebook.e du.vn 4 h t h d h v KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN e) Khối lượng của phụ kiện: Phụ kiện của cầu như: cột đèn, đường ống, … Ta lấy khoảng 1000 ( kG) ⇒ mpk = 1000 (kG) Vậy tải trọng thường xuyên mà một dầm phải chịu là: - Q - Q (md + mbtct + mlc + mpk ) (3490 + 63000 + 14250 + 1000) = 14670 (kG) • Tải trọng của xe tác dụng lên dầm là: Q .mx = .50.104 = 71428,57 (kG) • Xe nằm yên trên cầu nên tải trọng mà một dầm phải chịu là: Q = Qtx + Qx = 14670 + 71428,57 = 86098,57 (kG) = 860,9857 kN ⇒ t ả i t r ọ ng phân bố: q= = = 71,75 kN/m • Ta có biểu đồ phân bố lực cắt cũng như mômen trên: Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà http://www.ebook.edu. vn 5 [...]... nhất có thể của dầm, được quy định trọng nhiệm vụ thiết kế, chính là khoảng cách cho phép đủ để bố trí hệ thống dầm và sàn + hkt: Chiều cao của tiết diện dầm ứng với lượng thép làm dầm ít nhất a) Tính chiều cao hmin: Theo công thức (3.13) [1] giả thiết hệ số vượt tải trung bính γtb = 1,2 = h n = 91,26 cm 400 Trong đó: f là cường độ tính toán chịu kéo của thép bản sàn (bảng I.1[1]) b) Tính chiều cao... đường dành cho người đi bộ + Bản hẫng có chiều cao bằng 0,35 lần bề rộng của làn + Ta chọn thiết kế cầu có 7 dầm dọc chiều dài cầu Bề dày lớp phủ bêtông là 15cm, khối lượng riêng của bêtông là 2500 Kg/m3 i trọng tác động lên Tả sàn: qL = - Tổng lực tác dụng lên cầu: ΣQ = 860,9857.7 = 6026,8 kN - Diện tích mặt cầu: A = 14.12 = 168 m2 Suy ra tải trọng tác động lên sàn: Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông... ÁN KẾT CẤU HÀN Hình 2.1: Biểu đồ lực cắt và mômen do lực Q gây ra • Môme lớn nhất tại tiết diện giữa dầm: = M = 1810,8 kN.m =181.105 da.cm • Lực cắt lớn nhất tại tiết diện đầu dầm: = V = 603,36 kN = 6,0336.104 daN Với γp: hệ số tin cậy về tải trọng 2.2 Xác định kích thước dầm chữ I Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà http://www.ebook.ed 6 u.vn KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN ĐỒ ÁN KẾT... mối hàn của kết cấu là: Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà http://www.ebook.ed 16 u.vn KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN = = = 9,268 kN/cm2 = T 3 b Tính toán gân gối tựa: Gân gối tựa chịu lực cắt có giá trị bằng phản lực tại gối, giả sử toàn bộ phản lực được chuyển lên gân gối tựa thông qua lien kết hàn góc.Kích thước tối thiểu của mối hàn gân gối tựa được tính như sau:... định chiều dày bản bụng dầm: =7+ = 9,73 tw = 7+ mm Để tính hkt , sơ bộ chọn tw =10mm, dầm hàn chọn hệ số cấu tạo k =1,15 + Mômen lớn nhất tại tiết diện giữa dầm: M = 1 05 daNm + Mômen chống uốn cần thiết: = W= = 7869,56 cm3 Với hệ số điều kiện làm việc của dầm γc =1 bảng I.14[1] Tử các số liệu trên, thay vào công thức (3.18[1]) tính được hkt : hkt = k = 1,15 Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông http://www.ebook.edu... ÁN KẾT CẤU HÀN = = 35,87kN/m2 q Theo bảng 3.1[1] với tải trọng tác dụng lên sàn là qL = 35,87 kN/m2 > 30 kN/m2 nên ta chọn chiều dày bản thép là 12mm H n 1 : M h h t t n l 2.2.3 Xác định chiều cao vách dầm: Chiều cao dầm là thông số cơ bản khi thiết kế dầm Chiều cao dầm phải đảm bảo yêu cầu sử dụng: Dầm phải đủ cứng để không quá độ võng giới hạn, nhưng cao độ trên mặt giàn bị khống chế bởi yêu cầu. .. 13 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN - Cánh trên dầm cần phẳng và không quá bé để thuận tiện cho việc lien kết với các kết cấu khác, đặc biệt với sàn và các dầm phụ Dựa vào các tiêu chí trên ta chọn giải pháp thay đổi tiết diện dầm là giảm chiều rộng cánh dầm: Phương pháp này thường áp dụng với dầm hàn vì cấu tạo đơn giản, mặt dầm vẫn hẳng trên suốt chiều dài dầm Về nguyên tắc có thể giảm lien... CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN = = 8479 cm3 +W - Mômen tĩnh của một nửa tiết diện dầm với trục trung hòa x-x: = + = 4645,6 S 0,8 38 cm3 x = 2 S w + S f = K t đ k c đ - Tải trọng uốn tính toán kể cả trọng lượng bản thân dầm q = pc.γp + A.ρ.γg = 7175.1,4 + 0,02288.7850.1,1 = 10242,568 daN/m - Tiết diện giữa dầm có: M m ax = q l 2 / 8 = = 184402,224 daNm = 18440222,4 daNcm - Ứng suất pháp lớn nhất... tiết diện đã chọn - Dầm chịu tải trọng phân bố đều tiêu chuẩn kể cả trọng lượng bản thân: + A.ρ = 7125 + q 0,02288.7850 = 7304,6 daN/m = 73,046 daN/cm c = p c + g c = p c - Tính toán và kiểm tra dộ võng tương đối lớn nhất, tại giữa nhịp theo điều kiện: = = ≈ r ị G i á t n à y n h ỏ hơn rất nhiều so với độ võng tương đối cho phép = 3.3 Thay đổi tiết diện dầm theo chiều dài dầm Tiết diện chọn ở phần... ý: Tải trọng uốn dùng để tính ra tiết diện yêu cầu trên chưa kể đến bản thân trọng lượng của dầm, nếu kể đến tiết diện sẽ lớn hơn Vì vậy chọn chiều rộng bản cánh là 38cm > 33,3cm Tỷ số bf/tf = 38/2 =19 . Với hệ số điều kiện làm việc của dầm γc =1 bảng I.14[1] Tử các số liệu trên, thay vào công thức (3.18[1]) tính được hkt : hkt = k. = 1,15. = 102,017 cm