ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Tính toán dầm chịu tải an toàn cho cơ cấu nâng ( có bản vẽ cad)

Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
ĐH SPKT HƯNG YÊN - KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN: KẾT CẤU HÀN
Bộ môn: Hàn và công nghệ kim loại Nhóm 13.
Sinh viên TH: Trịnh Văn Tĩnh.
Lớp: HK5 – Khoa cơ khí.
-Chiều dài làm việc: 5 m.
- Trọng tải cần nâng tối đa: 3.5 tấn.
- Khoảng cách hai dầm: 10 m.
- Chiều cao làm việc: 8 m.
*. Yêu cầu: Tính toán, thiết kế dầm chịu tải an toàn.
*. Nội dung: - 01 thuyết minh
- 01 A
0
[1]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, công nghệ
hàn cũng phát triển không ngừng, đóng góp tích cực vào quá trình công nghiệp hóa –
hiện đại hóa đất nước. Với hơn 130 phương pháp hàn khác nhau, công nghệ hàn cho phép
kết nối nhiều loại vật liệu từ đơn giản đến phức tạp, các vật liệu cùng bản chất đến các
kim loại có bản chất khác nhau Việc ứng dụng hàn đã trở nên phổ biến trong nhiều mặt
của đời sống, đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao. Cũng chính vì vậy, công việc của các
kỹ sư hàn ngày càng trở nên quan trọng hơn, đòi hỏi các sản phẩm không những đủ yêu
cầu về mặt kỹ thuật như độ cứng vững, độ bền mà còn đòi hỏi cao về mặt kinh tế, thẩm
mỹ như: kết cấu đơn giản nhỏ gọn, lắp đặt nhanh chóng, chất lượng cao và giá thành hạ
nhất
Nhằm giúp sinh viên có thể vận dụng các kiến thức đã học vào trong thực tế, đồ
án môn học “kết cấu hàn” ban đầu cho sinh viên có được những cái nhìn cơ bản về công

việc tính toán, thiết kế, có khả năng làm chủ tư duy đã ghóp phần phục vụ đắc lực cho
công việc sau này.
Sau một thời gian tìm hiểu, em đã hoàn thành bản đồ án với những nội dung
chính như sau:
Phần I: Tổng quan.
Phần II: Phân tích kết cấu.
Phần III:Tính toán
Phần IV:Xây dựng quy trình hàn
Với đề tài: “Tính toán dầm chịu tải an toàn cho cơ cấu nâng” đã giúp ích cho em
rất nhiều. Sau một thời gian tìm hiểu, em đã hoàn thành đồ án này. Do bước đầu thiết kế
còn bỡ ngỡ đồ án chắc sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, em mong nhận được sự chỉ
bảo của các thầy để bản đồ án được hoàn chỉnh hơn, em xin cám ơn!
Hưng Yên, tháng 05 năm 2010
Sinh viên thực hiện:
Trịnh Văn Tĩnh
[2]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
PHẦN I: TỔNG QUAN.
1.1 DẦM:
1.1.1 Khái niệm:
Dầm là kết cấu chịu uốn có bản bung đặc, là kết cấu cơ bản trong xây dựng và
công nghiệp. Được dùng làm sàn nhà, dầm cầu, kết cấu chịu lực của các loại máy vận
chuyển
1.1.2 Phân loại:
a. Theo cấu tạo ta có:
* Dầm định hình:
- Dầm chữ I: Dùng trog uốn phẳng như sàn nhà, dầm cầu, dầm máy nâng chuyển.

- Dầm chữ U: Tiết diện không đối xứng được dùng trong uốn xiên như xà gồ,
dầm sườn tường, có 1 má phẳng nên dễ lien kết với các chi tiết khác.
+ Đặc điểm: Dễ chế tạo
Liên kết đơn giản
Kích thước hạn chế
Tốn kém do δ
b
lớn hơn yêu cầu thiết kế.
*Dầm tổ hợp
-Dầm tổ hợp hàn: được cấu tạo gồm ba bản thép ghép lại bằng đường hàn góc. Hai bản
nằm ngang – hai cánh dầm. Bản thẳng đứng – bản bụng.
So với dầm đinh tán, ít tốn vật liệu và nhẹ hơn, chi phí cấu tạo ít hơn vì vậy
chúng được sử dụng niều hơn.
-Dầm tổ hợp đinh tán: Gồm 1 bản thép đặt đứng làm bản bụng, hai cánh dầm, mỗi cánh
gồm hai thép góc chữ L và có thể them 1 hoặc hai bản thép nằm ngang gọi là bản đạy.
Vì phải khoét lỗ nên tốn công chế tạo và hao phí vật liệu nhưng chịu lực tốt.
Chúng được dùng khi chịu tải trọng lớn hoặc chịu tải trọng động.
 Đặc điểm dầm tổ hợp:
Kích thước lớn.
Tiết kiệm thép.
Tốn công chế tạo.
[3]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
*Kết luận:
- Nên dùng dầm định hình nếu về cấu tạo cho phép và đảm bảo cường độ, độ cứng,
độ ổn định.
- Dùng dầm tỏ hợp khi không thể dùng dầm hình như tải trọng lớn hoặc nhịp lớn.

b. Theo sơ đồ kết cấu
*Dầm đơn giản: Tốn vật liệu, chế tạo và dựng lắp đơn giản, chịu lực chính xác, không
ảnh hưởng do nhiệt hay lún lệch. Được dùng nhiều trong xây dựng.
*Dầm liên tục: Độ cứng lớn, tiết kiệm vật liệu, dựng lắp khó, nội lực thay đổi do nhiệt
hay lún lệch. Được dùng khi dầm cần độ cứng lớn.
*Dầm mút thừa: Tiết kiệm vật liệu.
1.2 CƠ CẤU NÂNG:
1.2.1 Khái niệm:
Cầu trục là một loại máy nâng dùng sử dụng chủ yếu để nâng và di chuyển các vật
nặng, xếp dỡ hàng hóa Trong công nghiệp nó được sử dụng ở các nhà máy lắp ráp chế
tạo, trong các lò luyện kim.
1.2.2 Phân loại:
Cầu trục được phân làm hai loại chính: cầu trục 1 dầm và cầu trục hai dầm:
+ Cầu trục 1 dầm: bao gồm có kiểu treo và kiểu tựa.
+ Cầu trục hai dầm cũng có kiểu tựa và treo:
1.2.3 Cấu tạo chung của cầu trục:
Cầu trục có nhiều dạng khác nhau nhưng nhìn chung có các bộ phận chính sau:
[4]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
- Động cơ: Trong máy trục sử dụng ba loại động cơ như động cơ đốt trong,
động cơ khí nén, động cơ điện.
+ Đông cơ đốt trong thích hợp với những máy di động nhiều, hoạt động độc
lập, không theo quy luật nhất định và xa nguồn điện.
+ Động cơ khí nén thường được sử dụng trong những máy cố định hay máy
công cụ như máy đóng cọc, máy khoan, máy phun vôi
+ Động cơ điện là loại động cơ được sử dụng rộng rãi nhất trong cầu trục vì
phù hợp với tính chất làm việc của cầu trục (cố định, di chuyển ngắn theo một quỹ đạo

nhất định) và có công suất cao, gọn nhẹ, chịu tải tốt, thay đổi tốc độ nhanh và dễ tự động
hóa
- Hệ thống truyền động; Có rất nhiều kiểu chuyển động như truyền động dầu ép khí
nén, truyền động điện, truyền động hỗn hợp, truyền động cơ khí. Tuy nhiên trong cầu
trục thường sử dụng cầu trục cơ khí vì dễ chế tạo và an toàn cao.
- Cơ cấu công tác.
- Cơ cấu quay.
- Cơ cấu di chuyển: Thường di chuyển bằng bánh xe và ray.
- Hệ thống điều khiển: Sử dụng để tắt mở hoạt động của các cơ cấu.
- Khung bệ.
- Các thiết bị phụ.
Để dễ dàng trong thiết kế, người ta chia cầu trục ra làm ba cơ cấu chính: Cơ cấu nâng
vật, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển cầu.
[5]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
Cầu trục trong phân xưởng

Cẩu trục ngoài bến cảng Cẩu trục áp tường.
[6]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
1.3CỘT:
1.3.1Đặc điểm chung:
Cột và thanh nén đúng tâm là kết cấu thường dùng trong kết cấu thép như: cột nhà, cột
sàn công tác, thanh nén trong giàn.

Cột có các bộ phận chính sau:
+ Đầu cột: bộ phận đỡ các kết cấu bên trên và phân phối tải trọng xuống dưới thân cột.
+ Thân cột: bộ phận chịu lực cơ bản, truyền tải trọng từ bên trrrn xuống móng.
+ Chân cột:
Bô phận lien kết cột với móng, phân phối tải trọng từ bên trên xuống móng.
1.3.2 Các loại cột:
*. Theo sử dụng:
Cột nhà công nghiệp
Cột nhà khung nhiều tầng
Cột đỡ sàn công tác
Cột đỡ đường ống.
*. Theo cấu tạo:
Cột đặc – cột rỗng.
Cột tiết diện không đổi.
Cột bậc thang.
*. Theo sơ đồ chịu lực:
Cột chịu kéo nén đúng tâm.
Cột chịu kéo nén lệch tâm.
[7]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
PHẦN II: PHÂN TÍCH DẠNG KẾT CẤU.
2.1Chọn vật liệu + hệ số an toàn:
* Chọn vật liệu:
- Kết cấu hàn là tổ hợp của nhiều chi tiết mà trong đó mỗi chi tiết có chức năng và điều
kiện làm việc không giống nhau. Do đó phải căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật của từng chi tiết
để lựa chọn vật liệu chế tạo cơ bản sao cho hợp lý. Vừa phải đảm bảo chất lượng năng
suất và giá thành chế tạo kết cấu. Nói cách khác là vật liệu phải đảm bảo đồng thời 2 chỉ

tiêu kinh tế và kỹ thuật.
- Mặc dù các chi tiết có kích thước và hình dạng khác nhau song đều được chế tạo
từ vật liệu kim loại thanh thép . Qua gia công cơ khí sau đó đem hàn lại thành “Kết
cấu cầu dẫn” . Là kết cấu tấm được chết tạo sao cho đảm bảo chỉ tiêu về cơ tính , độ
tin cậy cao khi làm việc.
- Vì vậy để vừa đảm bảo độ bền vừa đảm bảo tính hàn , giá thành lại phù hợp ta chọn
vật liệu là thép CT38 (TCVN 1695-75) tương đương với thép CT3 (TC Nga ГOG380-71)
. Bởi vì loại vật liệu này được sử dụng phổ biến trên thị trường , nó vừa đảm bảo tính
kính tế cũng như đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của kết cấu khi làm việc (mềm dẻo, độ
cứng thấp , hiệu quả tôi và ram không cao . Được dùng để chế tạo các chi tiết trong kết
cấu nhưng qua gia công nóng . Do đó nó tình hàn tốt . Khi hàn không cầu phải dùng các
công nghệ đặc biệt)
Giới hạn bền
(kG/cm
2
)
Giới hạn chảy
(kG/cm
2
)
Mô đun đàn hồi
(kG/cm
2
)
Khối lượng riêng
(kG/cm
3
)
σ
b

=3800 σ
c
= 2400
E = 2,1.10
6
γ =7,85.10
-3
* Hệ số an toàn: Đối với dầm cầu trục chọn hệ số an toàn = 1,3
2.2 Chọn kiểu dầm:
- Đối với cơ cấu nâng, khoảng cách nhịp dầm lớn, vì vậy nên dùng tổ hợp hàn cho phép
đảm bảo cường độ, độ cứng, độ ổn định.
[8]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
- Dùng dầm tổ hợp hàn chữ I do khả năng chịu uốn tốt, ít tốn vật liệu nên nhẹ hơn, chi
phí cấu tạo ít hơn.
- Chọn dầm liền 1 nhịp để dảm bảo khả năng làm việc cho cơ cấu nâng.
=> Vậy: chọn tất cả các dầm là dầm tổ hợp hàn chữ I do tính kinh tế và công nghệ của
nó.
2.3 Chọn xe con và cơ cấu nâng:
Chọn cơ cấu này theo tiêu chuẩn:
Khối lượng xe = 300 kg.
Khoảng cách bánh xe = 400 mm.
Xe con và cơ cấu nâng được bám trên dầm chữ I.
[9]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.

Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU.
3.1 DẦM NGANG.
3.1.1 Xác định lực và mômen.
a. Xác định lực tác dụng lên kết cấu.
* Khối lượng bên ngoài : (tải trọng) tác động lên kết cấu: Q
tt
= Q
xe
+ Q
vn
- Tổng khối lượng tác dụng lên kết cấu:
Q = khối lượng vật nâng + khối lượng cơ xe + trọng lượng bản thân dầm.
Trong đó:
- Khối lượng vật nâng: = 3,5 tấn = 3 500 (kg)
- Trọng lượng cơ cấu nâng: chọn = 300 (kg)
- Khoảng cách giữa 2 bánh xe: 400 (mm) = 40 (cm).
* Khối lượng bản thân dầm:
- Chọn sơ bộ chiều cao dầm: h = ( 1/20 – 1/15)L.
Với L = chiều dài phần làm việc + chiều dài đoạn vát mép = 10 (m)
.

Chọn sơ bộ h = 0,65 (m) = 650 (mm).
[10]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
15
10
650

300
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
Chiều dày bản bụng: t
w
= 1 (cm) = 10 (mm)
Chiều dày bản cánh: δ
c
= 1.5 (cm) = 15 (mm)
Bề rộng bản bụng là: 30 (cm) = 300 (mm)
- Vậy : khối lượng bản thân dầm :
Q
d
= V
d
. γ = ((62*1 + 2*1,5*30)*1000)*7,85*10
-3
= 1193 (kg)
=> Lực phân bố đều do tự trọng dầm: q = 1,2 (kg/cm)
=> Tổng khối lượng tác dụng: Q = 4 993 (kg)
=> Dầm chịu momen nguy hiểm nhất khi tải trọng đặt ở giữa dầm, chịu ứng suất cắt lớn
nhất khi tải trọng nằm ở 1 đầu dầm. Phải xác định lực và mômen theo hai trường hợp sau:
TH1: tải trọng giữa dầm:

- Phản lực cân bằng tại hai đầu dầm: R
a
= R
b
= = 2 497 (kg)
- Mômen nguy hiểm nhất tại vị trí giữa dầm:
M = M

max
= R
a
. - . d - . l
2
= 1 061 375 (kg.cm)
[11]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
TH2: tải trọng đầu dầm.


Momen lớn nhất tại vị trí cách đầu dầm A đoạn 140 (cm) :
M
max
= 475 432 (kg.cm)
3.1.2 Xác định các thông số hình học của dầm.
3.1.2.1 Tính chiều cao và bề dày bụng dầm.
a. chiều cao: - Chiều cao là thông số cơ bản khi thiết kế dầm. Chiều cao phải đảm
bảo yêu cầu sử dụng: dầm phải không võng quá độ võng giới hạn, nhưng cao độ mặt trên,
dưới sàn lại bị khống chế bởi yêu cầu công nghệ, đồng thời phải thỏa mãn yêu cầu kinh
tế.
- Gọi h là chiều cao dầm, khi đó: h h
min
và h càng gần h
kt
càng tốt, trong đó:
[12]

GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
h
min
là chiều cao nhỏ nhất để cho dầm đủ cứng trong suốt quá trình làm việc,
nghĩa là độ võng của dầm không vượt quá đọ võng giới hạn
h
kt
là chiều cao tương ứng của dầm với lượng thép làm ít nhất

.
h
min
= . . []. ( 3.3 – 115 – kcthep va kccb)
Trong đó:
f; Cường độ tính toán, đối với thép CT38, f = 2300 kg.cm (Bảng 1.1 – kct và kccb)
[]. Là chiều dài trên độ võng cho phép. Đối với chế độ làm viêc nhẹ, [] = 400 (Bảng 1.15
– kch ckcb)
E: Môdul = 2,1.10
6
= 1,2
Thay vào công thức ta được:
h
min
= . . 400. = 76 (cm)
- Từ chiều cao min của dầm chọn được sơ bộ chiều dày bụng:
t
w

= 7 + 3h = 7 + 3*0,76 = 9,28 (mm) => chọn bằng 10 (mm)
*. Chiều cao kinh tế của dầm:
= .k (3.18 – kct ckcb)
- Trong đó: W là momen kháng uốn. W =
f
M
max
= = 461
 = = 26 (cm)
=> Vậy chọn chiều cao dầm gần bằng chiều cao kinh tế: h = 33 (cm)
b.Bề dày bản bụng: t
t = 7 + 3h (3.31 kct va ckcb)
Trong đó:
t: tính bằng mm
[13]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
h: tính bằng m
t = 7+ 3.0,33 = 8 (mm)
3.1.2.2 Tính bề rộng và chiều dày cánh.
Gọi F
c
là diện tích bản cánh.
F
c
= . b
c
(1)

Mặt khác: = (. -). CT 3.35/126- [kct ckcb]
Trong đó:
h: chiều cao dầm = 330 mm= 33 cm;
: điều kiện làm việc= 1;
f: cường độ tính toán. Tra bảng I.1/285 ta có f= 2300(đơn vị tính toán là
kg/cm^2)
: momen lớn nhất sinh ra tại giữa dầm = 1 037 000 (kg.cm);
δ
b
= chiều dày bản bụng = 8 (mm) = 0,8 (cm;)
Giả thiết chọn chiều dày bản cánh là 10 (mm)= 1,0 (cm)
= Chiều cao bản bụng = h- 2.δ
c
= 31 (cm)
: Chiều cao dầm tính đến đường trung hòa của hai bản cánh;
= h- δ
c
= 32 cm.
Từ 1, 2 suy ra: b
c
=
Do 3 nên chọn = 10 mm (Trang 62 –kct) => b
c
= 150 mm
3.1.3 Thay đổi tiết diện dầm.
*Lý do: Kích thước của dầm chế tạo theo momen và tải trọng max, do vậy nếu toàn bộ
chiều dài cùng kích thước sẽ rất lãng phí. Cần thay đổi tiết diện dầm tại các phần có
[14]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh

Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
momen khác nhau. Thay đổi tiết diện tiết kiệm được kim loại song chi phí sản xuất lại
cao, vậy chỉ thay đổi tiết diện cho dầm có chiều dài lớn ( 10m)
* Phương pháp: đối với dầm cầu chạy thường thay đổi chiều cao dầm.
* Tiến hành: Chiều dài đoạn thay đổi (hai đầu dầm): c = l/10 = 1 (m)
Bề cao cần thay đổi: h’ = 0,5 h = 16,5 (cm)
Chiều dài đoạn không vát: = chiều rộng dầm công xôn: 30 (cm)
(trang 262 – máy nâng chuyển và thiết bị cửa van)
3.1.4. Kiểm tra bền dầm.


- Phải kiểm tra ứng suất uốn và cắt theo tải trọng max.
* Kích thước dầm mới:
- Thể tích dầm: V
d
= S
d
. l
S
d
= S
b
+ 2S
c
= 54,8 (cm
2
) => M
d
= V

d
. = 430 (kg)
a.Lực và mômen tác dụng lên kết cấu.
Khối lượng xe: 300 kg, Khối lượng dầm: 430 (kg) => q = 0,43 (kg/cm)
Khối lượng vật nâng: 3 500 (kg) => Vậy tổng khối lượng: M = 4.2 tấn = 4 230 (kg)
[15]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
=> Dầm chịu momen nguy hiểm nhất khi tải trọng đặt ở giữa dầm, chịu ứng suất cắt lớn
nhất khi tải trọng nằm ở 1 đầu dầm.
Phải xác định lực và mômen lớn nhất theo hai trường hợp sau:
*. Giữa dầm:

Lực tác dụng tại hai đầu dầm chịu như nhau:

M
max
tại giữa dầm: = R
b .
- q . . = 965 750 (kg.cm).
*. Đầu dầm:
[16]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.

 Mmax = 81 216 (kg.cm)
b.Tính toán kiểm tra:

I
y
= + 2.[ + 15 . 16
2
] = 9 668 (cm
4
)
Vậy us tiếp song song: = .
- = V
max
=
- S
y
= A
f
. z = 1.15 . 16 = 240 (cm2)
A
f
: Diện tích bản cánh:
z la chiều cao từ trục trung hòa đến tâm cánh.
[τ] = 0,4 . = 0,4 . 2500 = 1000 (kg/cm) (chi tiết máy)
Vậy < [τ] => thỏa mãn điều kiện bền theo ứng suất tiếp.
*. = . Z
max
= = 1648 kg/cm ≤ [σ] = = = 1 714 (Kg/cm)
3.1.5. Kiểm tra độ võng:
[17]

GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
- Dầm cần đủ cứng để trong suốt quá trình sử dụng, dầm không bị võng quá độ võng giới
hạn. Độ cứng của dầm được kiểm tra theo công thức:
[] CT 3.25/121- [kct ckcb].
[] : tỷ số giữa độ võng giới hạn và nhịp dầm. Tra bảng phụ lục I.15/307- [I] ta được []=
1/400.
: Giá trị độ võng tương đối của dầm, do tổ hợp các tải trọng tiêu chuẩn gây ra.
= = =2,2.10^-3< [] = . CT3.26/121-[I]
3.1.6 Tính toán Tk mối hàn trên dầm ngang:
- Trong các loại mối hàn, mối hàn lõm là tốt nhất do tránh được tập trung ứng suất, đồng
thời tiết kiệm được kim loại, que hàn song để đạt được mối hàn như vậy cần phải có yêu
cầu tay nghề cao.
- Mối hàn lồi có chất lượng kém nhất do tập trung ứng suất lớn, đồng thời loại mối hàn
kiếu này không tiết kiệm được que hàn, đây cũng là dạng hàn hay thu được nhất trong
quá trình hàn.
- Mối hàn thẳng là loại có đặc điểm nằm trong giữa hai loại trên, chúng thường được sử
dụng trong thục tế. => chọn mối hàn thẳng.
a. Tính a:
Min a - 0,5 = - 0,5 = 0,5 (cm)
Max a 0,7 . t = 0,7 . 1 = 0,7 (cm) => Vậy chọn a = 8 (mm)
b. Ứng suất tiếp song song:
[18]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
- Diện tích mối hàn chịu kéo: 2.a = 2.0,8 = 1,6 (cm

2
)
- Lực cắt lớn nhất tại A khi xe chạm vào đầu dầm, V
z
= q+ P(xe+vn)/2= 1901 (kg)
- S
y
= A
f
.z = 12 . 1 .17,5 = 210 (cm
2
)
- => = = (1901*210)/(9668*1,6) = 300 < (2400/1,4) (kg/cm)
=> Đủ bền.
3.2 TÍNH TOÁN CHO CÔNG XÔN.
Do dầm AC và BD có tính chất chịu tải đối xứng, vậy ta chi cần tính toán cho một
dầm (dầm AC).
3.2.1 Xác định lực và mômen.
- Dầm AC chịu cắt và chịu uốn lớn nhất tại vị trí C. Do vậy ta chỉ cần tính tiết diện C cho
cả dầm.
- Mômen uốn và cắt lớn nhất khi xe nằm ở đầu A.
Lực max tác dụng: R = R
a max
= 3 939 kg
3.2.2 Xác định kích thước dầm.
3.2.2.1 Tính chiều cao và bề dày bụng dầm.
a. chiều cao: - Chiều cao là thông số cơ bản khi thiết kế dầm. Chiều cao phải đảm
bảo yêu cầu sử dụng: dầm phải không võng quá độ võng giới hạn, nhưng cao độ mặt trên,
dưới sàn lại bị khống chế bởi yêu cầu công nghệ, đồng thời phải thỏa mãn yêu cầu kinh
tế.

- Gọi h là chiều cao dầm, khi đó: h h
min
và h càng gần h
kt
càng tốt, trong đó:
h
min
là chiều cao nhỏ nhất để cho dầm đủ cứng trong suốt quá trình làm việc,
nghĩa là độ võng của dầm không vượt quá đọ võng giới hạn
h
kt
là chiều cao tương ứng của dầm với lượng thép làm ít nhất

.
h
min
= . . []. ( 3.3 – 115 – kcthep va kccb)
Trong đó:
[19]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
f; Cường độ tính toán, đối với thép CT38, f = 2300 kg.cm (Bảng 1.1 – kct và kccb)
[]. Là chiều dài trên độ võng cho phép. Đối với chế độ làm viêc nhẹ, [] = 500 (Bảng 1.15
– kch ckcb)
E: Môdul = 2,1.10
6
= 1,2
Thay vào công thức ta được:

h
min
= . . 500. = 50 (cm)
- Từ chiều cao min của dầm chọn được chiều dày bụng:
t
w
= 7 + 3h = 7 + 3*0,5 = 8,5 (mm) => chọn bằng 8 (mm)
*. Chiều cao kinh tế của dầm:
= .k (3.18 – kct ckcb)
- Trong đó: W là momen kháng uốn. W =
f
M
max
=
= = 30 (cm)
=> Vậy chọn chiều cao dầm h = 40 (cm)
b.Bề dày bản bụng: t
Chọn sơ bộ chiều dày theo công thức: t = 7 + 3h (3.31 kct va ckcb)
Trong đó:
t: tính bằng mm
h: tính bằng m
t = 7+ 3.0,4 = 8,2 (mm)
 Do dầm chịu uốn mạnh nên ta chọn tăng chiều cao dầm và chiều dày bụng, chọn
chiều dày = 10 (mm)
3.2.2.2 Tính bề rộng và chiều dày cánh.
[20]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.

Gọi F
c
là diện tích bản cánh.
F
c
= . b
c
(1)
Mặt khác: = (. -). CT 3.35/126- [kct ckcb]
Trong đó:
h: chiều cao dầm = 400 mm= 40 cm;
: điều kiện làm việc= 1;
f: cường độ tính toán. Tra bảng I.1/285 ta có f= 2300(đơn vị tính toán là
kg/cm^2)
: momen lớn nhất sinh ra tại giữa dầm = 965 750 (kg.cm);
δ
b
= chiều dày bản bụng = 10 (mm) = 1 (cm;)
Giả thiết chọn chiều dày bản cánh là 15 (mm)= 1,5 (cm)
= Chiều cao bản bụng = h- 2.δ
c
= 31 (cm)
: Chiều cao dầm tính đến đường trung hòa của hai bản cánh;
Từ 1, 2 suy ra: b
c
=
Do 3 nên chọn = 15 (mm) (Trang 62 –kct) => b
c
= 200 (mm)
Vậy chọn được dầm có kích thước sau:

[21]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
3.2.3 Kiểm tra bền Dầm.
- Diện tích dầm: S = 97 (Cm
2
)
- Khối lượng dầm: M
d
= V.γ = 380 (kg).
- Tải trọng phân bố đều lên dầm: q = Q/l = 380/500 = 0,76 (kg/cm)
a.Mômen lớn nhất: (uốn)
Mômen tại điểm C là lớn nhất, giá trị này do lực tại đầu công xôn (A) gây nên:
M
c max
= R
a
. l
cong xon
+ q.l . l/2 = 3 939 . 500 + 380. 250 = 2 064 500 (kg.cm)
b.Lực:
- Lực lớn nhất tại C. R
c
= R
a
+ Q
d=
= 4 319 (kg)

-Mômen quán tính: I
y
= + 2.[ + 1,5 . 20 . 19,25
2
] = 26 466 (cm
4
)
*. Vậy ứng suất tiếp song song: = = = 44,5 (kg/cm)
*. = . Z
max
= = 1 560 (kg/cm)
*. Ứng suất tương đương trong dầm:
σ
td
= = 1 561 kg/cm ≤ [σ] = = = 1 714 (kg/cm)
Vậy tiết diện đủ bền.
[22]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
3.2.4 Kiểm tra ổn định tổng thể
Trong thiết kế dầm, nhằm thỏa mãn điều kiện cường độ khi uốn quanh trục x-x nên
chiều cao h của dầm thường được chọn khá lớn hơn so với chiều rộng b
f
của bản cánh
dầm. Với các dầm như vậy, khi tải trọng tác dụng còn bé, dầm chỉ chịu uốn và phát sinh
biến dạng võng trong mặt phẳng uốn (Δ
Y
≠0) .Nhưng khi tải trọng đạt đến một giá trị nào

đó thì ngoài biến dạng võngtrong mặt phẳng uốn ( Δ
Y
≠0 ) , còn phát sinh biến dạng ở
ngoài mặt phẳng uốn ( Δ
X
≠0) . Hình dạng tiết diện dầm không đổi, nhưng các tiết diện bị
xoay tương đối với nhau, và xoay góc Δ≠0 so với vị tư ban đầu. Hiện tượng như vậy gọi
là sự mất ổn đình tổng thể hoặc là sự oằn ngang do xoắn (gọi tắt là oằn ngang) của dầm.

Hình 4.8: Dầm bị mất ổn định tổng thể
- Kt ổn định theo công thức
c
b
f
W
M
γ
ϕ
≤
(*) CT 3.45b/138- [kct ckcb].
Trong đó

: Hệ số kể đến sự giảm khả năng chịu uốn của dầm khi xét đến điều
kiện ổn định tổng thể của dầm được xác định như sau :
+) Xác định hệ số :









+








=
ff
w
ff
w
tb
at
bh
tl
3
2
0
18
α
CT 3.44b/137- [kct ckcb].
Trong đó : h
f
– khoảng cách trọng tâm hai cánh dầm

a= 0,5.h
f
= 19,25 (cm)
l
0
- Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dầm của cánh chịu nén (5 m)
[23]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
 Thay số ta được :







+






=
2,1.16
.3^9,0.4,24
1

16.8,48
9,0.500
8
2
α
= 5,53
Theo bảng 3.3/122- [kct ckcb] với α= 3,76 => ψ = 1,75+0,09 . α = 2,25.
+) Xác định hệ số :
f
E
l
h
I
I
y
x
2
0
1






=
ψϕ
CT 3.28a/122- [kct ckcb].
= + 2. = 40 003 ()
= 26 466 ()

=> =2,2 = 1,9.
=> = 0,68 + 0,21.= 1,08 . (3.29 kct ckcb)
Thay vào công thức (*) ta có:
W
M
b
ϕ
== 1444 < f.= 2300
[24]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.
200
15
10
400
12
Đồ án môn học: Kết cấu hàn.
Vậy: Dầm thỏa mãn điều kiện ổn định tổng thể
3.2.5 Thiết kế và kiểm tra mối hàn trên dầm công xôn:
a. Cho mối hàn liên kết dầm:
*. Mối hàn dầm:
Min a - 0,5 = - 0,5 = 7,2 (mm)
Max a 0,7 . t = 0,7 . 15 = 10,5 (mm) => Vậy chọn a = 8 (mm)
* Kiểm tra mối hàn:
- Ứng suất tiếp song song: = = = 44,5
- Ư.s pháp vuông góc: = . Z
max
= = 1 560 (kg/cm)
=> Vậy mối hàn đủ bền.

b. Cho mối hàn liên kết hai dầm.
Min a - 0,5 = - 0,5 = 0,72 (cm)
Max a 0,7 . t = 0,7 . 1,5 = 1,05 (cm) ; => a = 12 (mm)
Mômen lớn nhất: (uốn)
Mômen tại điểm C là lớn nhất do lực tại đầu công xôn gây nên:
M
c
= R
a
. l
cong xon
+ q.l . l/2 = 2 064 500 (kg.cm)
Lực:
- Lực lớn nhất tại C. R
c
= R
a
+ Q
d=
= 4 319 (kg)
-Mômen quán tính: I
y
= 24 358 (cm
4
)
- Lực cắt lớn nhất tại C khi xe chạm vào đầu dầm, V
z
= R
c
max = 4 319 (kg)

=> = = 37 (kg/cm)
*. Tính ứng suất pháp vuông góc:
= . Z
max
= 1710
[25]
GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh
Lớp – HK5.