Tính toán dầm chịu tải an toàn cho cơ cấu nâng

Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
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. Với đề tài: “Tính toán dầm chịu tải an toàn cho cơ cấu nâng” đã giúp ích cho em
rất nhiều.
Trong quá trình thực hiện đồ án tuy đã cố tìm tòi, nghiên cứu tài liệu và được sự
hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo trong tổ môn đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn trực
tiếp Nguyễn Trọng Thông. Nhưng do những hạn chế về mặt kiến thức, kinh nghiệm và
thời gian nên đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong sự đóng góp
ý kiến của các thầy cô giáo để đồ án có được tính chính xác và hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hưng Yên, tháng 09 năm 2010
Sinh viên thực hiện:
Vũ Văn Hiền
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền

1
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
MỤC LỤC
PHẦN 1: TỔNG QUAN
1.1 DẦM 4
1.1.1. Khái niệm. 4
1.1.2. Phân loại. 4
1.1.3 Cách liên kết dầm. 5
1.2 CƠ CẤU NÂNG: 6
1.2.1 Khái niệm: 6
1.2.2 Phân loại: 6
1.2.3 Cấu tạo chung của cầu trục: 7

PHẦN 2: TÍNH DẦM CẦU TRỤC (D) 8
1. Xác định kích thước tiết diện của dầm cầu trục 8
a, Tính toán sơ bộ lần 1 8
b, Tính chọn sơ bộ lần 2 10
PHẦN 3: TÍNH TOÁN DẦM DỌC
a, Tính chon sơ bộ lần 1 15
b, Tính chọn Sơ bộ lần 2 17
PHẦN 4: TÍNH TOÁN GỐI ĐỠ 21
PHẦN 5. XÂY DỰNG QUY TRÌNH HÀN 26
5.1 Phương pháp hàn và chế độ hàn. 27
5.2 Lựa chọn thiết bị, dụng cụ và vật liệu hàn. 27
5.3 Trình tự gá lắp và hàn đính. 28
5.4 Trình tự thực hiện các mối hàn trong kết cấu. 28
5.5 Các khâu kiểm tra, giám sát trong quá trình chế tạo 29
PHẦN 5:TỐI ƯU HÓA SẢN XUẤT 32

PHẦN 6: kẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO 34
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
2
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
TRÌNH TỰ THIẾT KẾ CỦA DẦM CẦU TRỤC
Gồm 6 phần
Phần 1 : Tổng quan
Phần 2 : Tính toán dầm cầu trục (D)
Phần 3 : Tính toán dầm nhịp dọc(N)
Phần 4 : Tính toán gối đỡ dầm nhịp dọc
Phần 5 : Tính toán quy trình hàn
Phần 6 : Kết luận
Với các thông số như sau:
- Tất cả các liên kết đều thực hiện bằng phương pháp hàn.
- Vật liệu là thép S235
Tên
thép
%C %Si %Mn %P %S Độ kéo
dài
(%)
σ
ch
(kN/cm
2
)

Độ bền kéo
(MPa)
S235 0.14 - 0.22 ≤ 0. 3 0.3-0.65 ≤0.045 ≤0.05 26
2350
375-500
- Khối lượng riêng 7,85 (tấn/m
3
)
- Hệ số an toàn (n=1,3)
- Phân tích thiết kế theo điều kiện trạng thái ứng suất cho phép.
- Thông số kích thước cơ bản(tương ứng theo bảng sau).
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
3
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
Q(tấn) M(m) S(m) n(m)
10 16 6 21
Cần tính toán thiết kế kết cấu sao cho đảm bảo những yêu cầu sau:
- Đảm bảo các điều kiện chịu cho phép của kết cấu khi làm việc.
- Vật liệu thép S235
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 trong 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 liên kết với các chi tiết khác.
+ Đặc điểm: Dễ chế tạo
Liên kết đơn giản Dầm định hình
Kích thước hạn chế
Tốn kém do δ
b
lớn hơn yêu cầu thiết kế. Để khắc phục dùng
dầm dập từ thép bản mỏng.
-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.
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
4
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
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.

*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 tổ 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.
1.1.3 CÁCH LIÊN KẾT DẦM.
a. Liên kết chồng: Dầm nọ gác nên dầm kia.
-Đơn giản, dễ lắp ghép.
-Làm tăng chiều cao công trình.
-Độ cứng vững và khả năng chị lực không cao. Sàn làm việc như bản kê 2 cạnh.
b. Liên kết cùng bản mặt: Bố trí sao cho cánh trên của dầm có cùng độ cao.
-Làm giảm được chiều cao xây dựng của hệ dầm. Có thể tăng chiểu cao dầm chính.
- Toàn hệ dầm có độ ổn định lớn.
- Sàn có độ cứng vững và khả năng chịu tải lớn nhờ làm việc như bản kê 4 cạnh.
- Cấu tạo phức tạp hơn lien kết chồng, được dùng trong hệ dầm phổ thông.
c. Liên kết thấp.
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
5
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
Các dầm phụ đặt thấp hơn dầm chính. Dầm sàn đặt cạnh bằng mặt với dầm chính.
Có ưu điểm như lien kết bằng mặt nhưng phức tạp hơn nhiều. chỉ dùng cho hệ phức tạp.

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 kiểu treo
+ Cầu trục hai dầm cũng có kiểu tựa và treo:
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
6
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
Cầu trục hai dầm kiểu tựa.
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:
- 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
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông

Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
7
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
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.
PHẦN 2: TÍNH DẦM CẦU TRỤC (D)
Do trong xưởng luôn có sự mất ổn định và khi nâng hạ các vật nặng thì gây ra xoắn .Do
đó ta chọn dầm cầu trục (D) có dạng hộp.Vì dầm hộp có khả năng chống xoắn tốt nhất .
1. Xác định kích thước tiết diện của dầm cầu trục :
* Chiều cao của dầm cầu trục ở tiết diện giữa phụ thuộc vào tầm rộng của cầu và lấy bằng
H =
=







÷=






÷ 15800
18
1
14
1
18
1
14
1
L
1129
÷
878 mm
* Chiều dài đoạn nghiêng :
C = (0,1
÷
0,2)L = (0,1
÷
0,2)15800 = 1580
÷
3160 mm
Lấy C = 2000 mm

a, Tính chọn sơ bộ lần 1 :
Ta chọn H = 900 mm
Khi đó :
* Chiều cao của dầm ở tiết diện gối tựa :
H
1
= 0,5H = 0,5.900 = 450 mm
* Chiều rộng thanh biên trên :
B
o
= (0,33
÷
0,5)H = (0,33
÷
0,5)900=297
÷
450 mm
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
8
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
Lấy B
o
= 400 mm
* Để đảm bảo độ cứng của dầm ,thì bề rộng B giữa các thành đứng lấy bằng :
B =
31639715800

50
1
40
1
50
1
40
1
÷=






÷=






÷ L
mm
Lấy B = 360 mm
* Thanh biên trên của dầm dùng thép tấm dày
mm8
1
=
δ

, thanh biên dưới
mm6
2
=
δ
, chiều
dày thành đứng
mm6
3
=
δ
Từ các kích thước trên ta có thể xác định được sơ bộ kích thước tiết diện ngang của dầm
cầu trục như hình vẽ
- Gọi hể tích của dầm cầu trục là V thì : V = 2V
1
+ 2V
2
+ V
3
Trong đó :
+ Thể tích phần tiết diện lớn nhất dầm cầu trục (D) :
V
3
= 400.8.10600 + 400.6.10600 + 2.886.6.10600 =172059200(mm
3
)
+ Thể tích phần tiết diện phần vát dầm cầu trục (D) :
V
2
= 400.8.2000 + 400.6.

22
2000450 +
+
+ 2(6.436.2000 +
2
1
.450.2000.6) =27184000(mm
3
)
+ Thể tích phần đầu dầm cầu trục (D) :
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
9
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
V
1
= 400.8.600 + 400.6.600 + 2.436.6.600 =6499200(mm
3
)
Vậy thể tích của dầm cầu trục là :
V = 2.6499200 + 2.27184000 + 172059200 =239425600 (mm
3
)
 Khối lượng của một dầm : m = 7,85.239425600.10
-9
= 1,8795(tấn)
 P =18,795 (KN)

- Lực phân bố đều trên một dầm:
q =
L
P
=
=
8,15
795.18
1,1895(KN/m)
 Mômen uốn do lực phân bố đều gây ra:
M
q
=
118,37
8
8,15.1895,1
8
22
==
ql
(KN/m)
* Các chi tiết khác như đường day, cầu thang, lan can, cáp điện… trên cầu trục khoảng 0,2
tấn
Vậy tổng khối lượng của cơ cấu di chuyển là : 2 + 0,2 = 2,2 (tấn) = 22 kN
- Mô men uốn do lực tập trung gây ra trên một dầm :
M
p
=
5,457
2

15
.
2
22100
. =
+
=eF
(KN)
- Mô men lớn nhất ở giữa giầm :
M
y
= M
q
+ M
Q
= 37,118 + 457,5 = 494,618(KNm)
* Kiểm tra bền ở giữa dầm : Ở giữa dầm chịu uốn rất lớn
Ta chọn hệ số an toàn là n = 1,3
Khi đó : [
σ
] =
76,180
3,1
235
==
n
σ
(N/mm
2
).

- Ứng suất uốn :
y
y
u
I
zM
max
.
=
σ
Trong đó :
I
y
=
2
3
2
3
2
3
468.6.400
12
6.400
425.8.400
12
8.400
22.886.6.2
12
886.6
.2 +++++

=1812317923 (mm
4
)

Z
max
= 471 (mm)
Vậy :
)/(5.128471.
1812317923
10.618,494
.
2
6
max
mmN
I
zM
y
y
u
===
σ

Ta thấy :
[ ]
2
/76,1805.125 mmN
u
=<<=

σσ
Vậy tiết diện của dầm cầu trục như ta đã chọn thừa bền.
b, Tính chọn sơ bộ lần 2 :
Ta chọn H = 880 mm
Khi đó :
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
10
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
* Chiều cao của dầm ở tiết diện gối tựa :
H
1
= 0,5H = 0,5.880 = 440 mm
* Chiều rộng thanh biên trên :
B
o
= (0,33
÷
0,5)H = 290,4
÷
440 mm
Lấy B
o
= 360 mm
* Để đảm bảo độ cứng của dầm ,thì bề rộng B giữa các thành đứng lấy bằng :
B =
31639515800

50
1
40
1
50
1
40
1
÷=






÷=






÷ L
mm
Lấy B = 320 mm
* Thanh biên trên của dầm dùng thép tấm dày
mm8
1
=
δ

, thanh biên dưới
mm6
2
=
δ
, chiều
dày thành đứng
mm6
2
=
δ
Từ các kích thước trên ta có thể xác định được sơ bộ kích thước tiết diện ngang của dầm
cầu trục như hình vẽ
biểu đồ mô men lực của dầm chính(D)
- Gọi thể tích của dầm cầu trục là V thì : V = 2V
1
+ 2V
2
+ V
3
Trong đó :
+ Thể tích phần tiết diện lớn nhất dầm cầu trục (D) :
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
11
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
V

3
= 360.8.10600 + 360.6.10600 + 2.866.6.10600 =163579200(mm
3
)
+ Thể tích phần tiết diện phần vát dầm cầu trục (D) :
V
2
= 360.8.2000 + 360.6.
22
2000440 +
+
+ 2(6.436.2000 +
2
1
.440.2000.6) =25687308,73(mm
3
)
+ Thể tích phần đầu dầm cầu trục (D) :
V
1
= 360.8.600 + 360.6.600 + 2.426.6.600 =6091200(mm
3
)
Vậy thể tích của dầm cầu trục là :
V = 2. 6091200 + 2. 25687308,73+ 163579200 = 227136217,5 (mm
3
)
 Khối lượng của một dầm :
m = 7.85. 227136217,5.10
-9

= 1,783 (tấn)
 P =17,83 (KN)
- Lực phân bố đều trên một dầm:
q =
L
P
=
=
8,15
83,17
1,13(KN/m)
 Mômen uốn do lực phân bố đều gây ra:
M
q
=
3,35
8
8,15.13,1
8
22
==
ql
(KN/m)
* Các chi tiết khác như đường day, cầu thang, lan can, cáp điện… trên cầu trục khoảng 0,2
tấns
Vậy tổng khối lượng của cơ cấu di chuyển là : 1,8 + 0,2 = 2,0 (tấn) = 20 kN
- Mô men uốn do lực tập trung gây ra trên một dầm :
M
p
=

450
2
15
.
2
20100
. =
+
=eF
(KN)
- Mô men lớn nhất ở giữa giầm :
M
y
= M
q
+ M
Q
= 35,3 + 450 = 485,3(kNm)
Ta thấy dầm cầu trục chủ yếu chịu uốn vị trí nguy hiểm nhất tại giữa dầm và chịu cắt lớn
nhất ở hai đầu dầm .
* Kiểm tra bền ở giữa dầm : Ở giữa dầm chịu uốn rất lớn
- Ứng suất uốn :
y
y
u
I
zM
max
.
=

σ
Trong đó :
I
y
=
2
3
2
3
2
3
457.6.360
12
6.360
416.8.360
12
8.360
21.6.866.2
12
866.6
.2 +++++
=1610081816 (mm
4
)

Z
max
= 460 (mm)
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông

Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
12
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
Vậy :
)/(7,138460.
1610081816
10.3,485
.
2
6
max
mmN
I
zM
y
y
u
===
σ

Ta thấy :
[ ]
2
/76,1807,138 mmN
u
=<=
σσ
Vậy tiết diện của dầm cầu trục như ta đã chọn thỏa mãn điều kiện bền .

* Kiểm tra bền ở đầu dầm : Ở hai đầu dầm chịu cắt lớn
Lực cắt V
z
=
=+
+
22
20 qlQ
2
20100 +
+
2
8,15.13,1
= 69(kN)
Ta có ứng suất ở vị trí đầu dầm:

)/(7,6
6.424.22.8.360
10.69
2
3
mmN
A
V
z
c
=
+
==
σ

Ta thấy
uc
σσ
<<
Nên dầm chịu uốn là chủ yếu
→
vị trí nguy hiểm nhất là ở giữa dầm
* Tính toán liên kết hàn:
Ta có mina
)(3,25,085,0max mmt =−=−≥
Max a = 0,7.mint =0,7.6=4,2(mm)
Mà kích thước mối hàn góc phải thoả mãn điều kiện sau:
amin

aa max≤≤
chọn a=4(mm)
Do dầm cầu trục (D) chịu vùa uốn vùa cắt nên ta có :
- Ứng suất trong mối hàn là:

aI
SV
y
yz
∑
=
.
.
//
τ
Trong đó :

V
z
=69(KN)
I
y
=
2
3
2
3
2
3
457.6.360
12
6.360
416.8.360
12
8.360
21.6.866.2
12
866.6
.2 +++++
=1610081816 (mm
4
)
S
y
=A
FI
xZ =360.8.436=1255680(mm

3
)
=> ứng suất:
2
3
//
72,6
8. 1610081816
1255680.10.69
Nmm==
τ
ứng suất tương đương:
][)(72,6
2
2
//
στσ
≤== Nmm
td
Bảng thông số ứng suất và lực cắt
Lực phân bố(q) 1,13(kN)
Lực cắt(V
z
) 69(kN)
Mô men uốn(M) 485,5(kNm)
Ứng suất uốn 138,7(N/mm
2
)
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông

Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
13
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
Ứng suất cắt 6,7 (N/mm
2
)
Khối lượng dầm 1,783 (tấn)
Bảng thông số kích thước
tt Rộng B
0
Rộng B dày∂
1
dày∂
2
Cao H
1
Cao H
Kt (mm) 360 320 8 6 320 880
A
V
B
V
3,5p+ql
2
/8
p/2+0,5q(KN)
p/2+0,5q(KN)
0,5q(KN)

0,5q(KN)
15 m
1m
P/2 P/2
p/2+7,5q(KN)
p/2+7,5q(KN)
q
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
14
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
PHẦN 3 : TÍNH TOÁN DẦM DỌC (N)
Dầm dọc (N) có chiều dài S = 6m.
Ta chọn dầm tổ hợp chữ I để chế tạo kết cấu . Sử dụng thép S235 để chế tạo
Thông số đầu vào:
Q=69(KN) cũng chính là lực tập trung( Vz) được tính ở phần 1.Ta có lực ở hai đầu
dầm (D) cũng chính là lực tác động lên dầm nhịp dọc (N)
a, Tính chọn sơ bộ lần 1 :
- Chọn dầm có :
+ chiều dày 2 bản cánh là t
1
= 6mm
+ chiều dày bản bụng là t
2=
4 mm
+ Chiều cao bản bụng là h
2

= 300mm
+ Chiều rộng của 2 bản cánh là h
1
= h
2
= 200 mm .

Tiết diện nguy hiểm ở giữa dầm và hai đầu dầm.Khi đó ứng với vị trí của tải trọng P đặt ở
giữa dầm cầu trục D.
*)Ta xét vị trí của dầm D ở vị trí giữa dầm nhịp dọc (N) hay ở vị trí giữa nhà xưởng.
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
15
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
Sơ đồ tác dụng lên dầm nhịp dọc (N) như hình vẽ :

A
V
B
V
1,175p+ql/8
2
p/2+0,65q(KN)
p/2+0,65q(KN)
0,65q(KN)
0,65q(KN)
6 m

1,3 m
P/2 P/2
p/2+3q(KN)
p/2+3q(KN)
q

H
2
: biểu đồ mômen và nội lực của dầm nhịp dọc
Ta có thể tích của dầm :
V = 2.200.6.6000 + 4.300.6000
 V = 21600000 mm
3
= 0,0216 m
3
.
=> khối lượng của dầm .
M = 7,85 x 0,0216 = 0,17tấn.
=> p
1
= 1.7 KN
Ta có lực phân bố đều
q=
)/(283,0
6
7,1
1
mKN
S
p

==
Mô men do lực phân bố đều gây ra là:
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
16
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
M
q
=
)(64,7
8
6.283,0
8
.
22
KNm
Sq
==

Mô men do lực tập trung Q gây ra là (Q = V
zmax
= 69 KN)
M
Q
= Q.
2
aS −

= 69 .
2
3,16 −
= 162,15 (KNm)
*) Xét dầm chịu uốn tại vị trí giữa dầm .
Ta có mô men ở giữa dầm là :
M=M
Q
+M
q
=162,15 + 7.46 = 170 (KNm)
Ta có ứng suất uốn

max
.Z
I
M
y
y
=
σ
Ta có: M
y
= 170 (KNm)
I
y
=
)153.6.200
12
6.200

.(2
12
300.4
2
33
++
=65188800(mm
4
)
Z
max
=156 mm
=>
22
6
max
/196][)/(4,407156.
65188800
10.170
. mmNmmNZ
I
M
y
y
=>===
σσ
Dầm thiếu bền => tính lại
b) Tính chọn sơ bộ lần 2 .
1) Chọn dầm có :
+ chiều dày 2 bản cánh là t

1
= 10 mm
+ chiều dày bản bụng là t2=8 mm
+ Chiều cao bản bụng là h
2
= 350mm
+ Chiều rộng của 2 bản cánh là h
1
= h
2
= 250 mm
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
17
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
Tiết diện nguy hiểm ở giữa dầm và hai đầu dầm.Khi đó ứng với vị trí của tải trọng P đặt ở
giữa dầm cầu trục D.
**)Ta xét vị trí của dầm D ở vị trí giữa dầm nhịp dọc (N) hay ở vị trí giữa nhà
xưởng.
- Khi đó ta có:
Thể tích của dầm :
V = 2.250.10.6000 + 8.350.6000
 V = 46800000 mm
3
= 0,0468m
3
.

=> khối lượng của dầm .
M = 7,85 x 0,0468 = 0, 34tấn.
=> P
1
= 3,4 KN
Ta có lực phân bố đều
q =
)/(6,0
6
4,3
1
mKN
S
p
==
Mô men do lực phân bố đều gây ra là:
M
q
=
)(7,2
8
6.6,0
8
.
22
KNm
Sq
==
Mô men do lực tập trung Q gây ra là (Q = V
zmax

= 69 KN)
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
18
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
M
Q
= Q.
2
aS −
= 69 .
2
3,16 −
= 162,15(KNm)
*) Xét dầm chịu uốn tại vị trí giữa dầm .
Ta có mô men ở giữa dầm là :
M=M
Q
+M
q
=162,15 + 2,7= 165(KNm)
Ta có ứng suất uốn

max
.Z
I
M

y
y
=
σ
Ta có: M
y
= 165(KNm)
I
y
=
)179.10.250
12
10.250
.(2
12
350.8
2
33
++
=188830000(mm
4
)
Z
max
=185 mm
=>
)/(196][)/(162185.
188830000
10.165
.

22
6
max
mmNmmNZ
I
M
y
y
=<===
σσ
- Xét dầm chịu cắt ở giữa dầm:

)(3,36
2
6
.6,0
2
69
2
.
2
KN
S
q
Q
V =+=+=
 ứng suất cắt lớn nhất giữa dầm sẽ là :

uc
mmN

F
V
σσ
<<=
+
== )/(65,4
)350.810.250.2(
10.3,36
2
3
- Xét dầm chịu cắt ở đầu dầm
Ta xét vị trí của dầm cầu truc D khi dặt ngay tại đầu gối đỡ gắn trên đầu cột của nhà
xưởng(Vẫn ứng với vị trí tải trọng P đặt tại đầu dầm cầu trục D).Khi đó dầm nhịp dọc (N)
chịu cắt lớn nhất
Dầm sẽ chịu cắt ở vị trí đầu dầm với giá trị lực cắt:

)(8,70
2
6.6,0
69
2
.
KN
Sq
QV =+=+=
Trong trường hợp này ta sẽ có ứng suất cắt lớn nhất ở đầu dầm là:

uc
mmN
F

V
σσ
<<=
+
== )/(1,9
)350.810.250.2(
10.8,70
2
3
Từ đó ta thấy lực cắt V ở trường hợp này nhỏ hơn so với trường hợp cầu trục D đặt ở vị
trí giữa nhà xưởng(tại vị trí dầm cầu trục đặt giữa dầm dọc (N) ).Nên từ đây ta thấy vị trí
nguy hiểm nhất của dầm nhịp dọc (N) khi dầm cầu trục (D) đặt ở đầu dầm nhịp dọc (N) .
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
19
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
* Tính toán liên kết hàn :
Ta có mina
)(7,25,0105,0max mmt =−=−≥
Max a = 0,7.mint =0,7.8=5,6(mm)
Mà kích thước mối hàn góc phải thoả mãn điều kiện sau:
amin

aa max≤≤
chọn a=5(mm).
Tính toán ứng suất trong mối hàn .
Do dầm dọc (N) vừa chịu uốn vừa chịu cắt nên ta có :

Ứng suất trong mối hàn là :

aI
SV
y
yz
∑
=
.
.
//
τ
Với maxV
z
=69(KN)
Thuộc tính tiết diện chịu lực mối hàn:
I
y
=
)179.10.250
12
10.250
.(2
12
350.8
2
33
++
=188830000(mm
4

)
S
y
=A
FI
xZ =10.250.179=447500(mm
3
)
=> ứng suất:
2
3
//
18,8
5.4.188830000
447500.10.69
Nmm==
τ
ứng suất tương đương:
][)(18,8
2
2
//,
στσ
≤== Nmm
uw

Kết luận : Vậy dầm nhịp dọc (N) với kích thước , tiết diện như trên thoả mãn yêu cầu
đặt ra .
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông

Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
20
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
PHẦN 4 : TÍNH TOÁN GỐI ĐỠ
Gối đỡ có dạng :
P
Nhận xét lực tác dụng lên gối đỡ dầm dọc là lực tập trung :
Có hai vị trí của tải trọng (P) gây ảnh hưởng lớn nhất đến gối đỡ ứng với :
• Hai vị trí của tải trọng (P) là đầu và giữa dầm (D)
• Hai vị trí của dầm (D) trên dầm dọc (N)
Ta xét trường hợp nguy hiểm nhất : Tải trọng (Q) nằm ở đầu dầm cầu trục, dầm cầu trục
đặt tại ngay đầu gối đỡ
* TH1 : Ta chọn sơ bộ kích thước của gối đỡ như sau:
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
21
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
- Thể tích của gối đỡ là:
V =700.10.200. + 10.400.200+8.700.400 =5040000(mm
3
)
 Khối lượng của gối đỡ :
m = 7,85. 5040000.10
-9
= 0,04 (tấn) = 0,4 (kN)

- Lực phân bố đều trên một dầm:
q =
L
P
=
=
−3
10.700
0,4
0,57 (kN/m)
Khi đó lực cắt :
V
z
=
=+
2
ql
Q
70,8+
2
10.700.57,0
3−
= 71(kN)
Đây là lực tập trung tác động len gối đỡ của dầm làm cho dầm chịu một momen uốn :
M
y
=
)(055,3210.500.71
3
kNmEVeF

z
===
−
* Kiểm tra bền :
- Ứng suất uốn :
y
y
u
I
zM
max
.
=
σ
Trong đó :
I
y
=
210800000205.10.200
12
10.200
2
12
400.8
2
33
=









++
(mm
4
)
Z
max
= 210 (mm)
Vậy :
)/(00,32210.
210800000
10.055,32
.
2
6
max
mmN
I
zM
y
y
u
===
σ

===========================

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
22
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
Ta thấy :
[ ]
2
/19600,32 mmN
u
=<=
σσ
- Ứng suất cắt :

)/(47,4
8.40010.200.2
10.00,32
2
3
mmN
A
V
z
c
=
+
==
σ
Ta thấy

[ ]
2
/19647,4 mmN
u
=<=
σσ
* Tính toán liên kết hàn:
Ta có mina
)(7,25,0105,0max mmt =−=−≥
Max a = 0,7.mint =0,7.8=5,6(mm)
Mà kích thước mối hàn góc phải thoả mãn điều kiện sau:
amin

aa max≤≤
chọn a=5(mm).
- Ứng suất trong các mối hàn trên bản bụng :
+
//
τ
sinh ra do lực cắt V
z
có giá trị :

)/(23
)300.5(2
10.69
2
3
//
mmN

A
V
z
===
τ
+
⊥
σ
sinh ra do momen uốn M
y
có giá trị :
)(3,213150.
510,22
10.00,32
.
2
6
6
max
NmmZ
I
M
y
y
===
⊥
σ
Trong đó :
)(mm510,22
12

300.5
.2
12
.
46
3
3
===
la
I
w
y

z
max
= 150 mm
- Ứng suất trong các mối hàn trên bản cánh :
+
⊥
τ
sinh ra do lực cắt V
z
có giá trị :

)/(6,27
)5.200(2
10.69
2
3
mmN

A
V
w
z
===
⊥
τ
+
⊥
σ
sinh ra do momen uốn M
y
có giá trị :
)/(93,69210.
7,105104166
10.00,32
.
2
6
max
mmNZ
I
M
y
y
===
⊥
σ
Trong đó :
)(mm7,105104166205.5.250

12
5.200
.2
12
;.
42
3
3
=+=+= zla
la
I
w
w
y
z
max
= 210
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
23
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
Vậy ta có :
∑
=+=
⊥
6,2223,21393,63
σ

(N/mm
2
)
Nên ứng suất tương đương:
)/(4,2256,2226,2723
222222
2
//
mmN
td
=++=++=
⊥⊥
σττσ
Ta thấy
[ ]
2
/1964,225 mmN
u
=>=
σσ
Vậy tiết diện đã đã chọn như trên chưa thỏa mãn
• TH2 : Ta chọn sơ bộ kích thước của gối đỡ như sau:
- Thể tích của gối đỡ là:
V = 700.10.250 + 8.450.700 + 400.10.250 =4270000(mm
3
)
 Khối lượng của gối đỡ :
m = 7,85. 4270000.10
-9
= 0,03352 (tấn) = 0,3352 (kN)

- Lực phân bố đều trên một dầm:
q =
L
P
=
=
−3
10.700
0,3352
0,4789(kN/m)
Khi đó lực cắt :
V
z
=
=+
2
ql
Q
70,8+
2
10.700.0,4789
3−
= 71(kN)
Đây là lực tập trung tác động lên gối đỡ của dầm làm cho dầm chịu một momen uốn :
M
y
=
)(5,3510.500.71
3
kNmEVeF

z
===
−
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
24
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Kết Cấu Hàn
. Khoa Cơ Khí Lớp HK5
=======================================
* Kiểm tra bền :
- Ứng suất uốn :
y
y
u
I
zM
max
.
=
σ
Trong đó :
I
y
=
7,325291666230.10.250
12
10.250
2
12

450.8
2
33
=








++
(mm
4
)

Z
max
= 235 (mm)
Vậy :
)/(6,25235.
7,325291666
10.5,35
.
2
6
max
mmN
I

zM
y
y
u
===
σ

Ta thấy :
[ ]
2
/1966,25 mmN
u
=<=
σσ
- Ứng suất cắt :

)/(43,7
8.45010.250.2
10.8,70
2
3
mmN
A
V
z
c
=
+
==
σ

Ta thấy
[ ]
2
/19643,7 mmN
u
=<=
σσ
* Tính toán liên kết hàn:
chọn a=10 cho bản cánh (mm).
chọn a=8 cho bản bụng (mm).
- Ứng suất trong các mối hàn trên bản bụng :
+
//
τ
sinh ra do lực cắt V
z
có giá trị :

)/(6,12
)350.8(2
10.8,70
2
3
//
mmN
A
V
z
===
τ

+
⊥
σ
sinh ra do momen uốn M
y
có giá trị :
)7,108175.
57166667
10.5,35
.
2
6
NmmZ
I
M
y
y
===
⊥
σ
Trong đó :
)(mm57166667
12
350.8
.2
12
.
4
3
3

===
la
I
w
y
z
max
= 175 mm
- Ứng suất trong các mối hàn trên bản cánh :
===========================
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông
Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hiền
25