Tính toán dầm cầu trục

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Cơ Khí
Đồ án môn học
Kết cấu hàn
LỜI MỞ 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 góp phần phục vụ đắc lực
cho công việc sau này.
Với đề tài: “Tính toán dầm cầu trục” 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 rất mong nhận được sự chỉ bảo của các
thầy để bản đồ án được hoàn chỉnh hơn, em xin chân thành cảm ơn!
Hưng Yên, tháng 09 năm 2010
Sinh viên thực hiện:
MỤC LỤC
PHẦN I: TỔNG QUAN
1.1 DẦM 7
1.1.1. Khái niệm. 7
1.1.2. Phân loại. 7
1.1.3 Cách liên kết dầm. 8

GVHD: Nguyễn Trọng Thông Trang: 1
SVTH: Nguyễn Văn Khen
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Cơ Khí
Đồ án môn học
Kết cấu hàn
1.2 CƠ CẤU NÂNG: 9
1.2.1 Khái niệm: 9
1.2.2 Phân loại: 9
1.2.3 Cấu tạo chung của cầu trục: 9
PHẦN II: PHÂN TÍCH DẠNG KẾT CẤU 11
2.1. Chọn vật liệu. 11
2.2 Chọn kiểu dầm: 12
2.3 Chọn xe con và cơ cấu nâng: 12
PHẦN III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 13
3.1. Tính toán thiết kế dầm cầu trục 13
3.1.1. Chọn dạng tiết diện dầm 13
3.1.2. Kiểm tra tiết diện dầm theo điều kiện cường độ 15
3.2. Tính toán thiết kế dầm nhịp dọc 23
3.2.1. Chọn dạng tiết diện dầm 23
3.2.2. Kiểm tra tiết diện dầm theo điều kiện cường độ 26
3.2.3. Kiểm tra độ võng của dầm với tiết diện đã chọn 28
3.3. Tính toán thiết kế gối đỡ 29
3.3.1. Chọn dạng tiết diện gối đỡ. 29
3.3.2. Kiểm tra tiết diện dầm theo điều kiện cường độ. 31
PHẦN IV. XÂY DỰNG QUY TRÌNH HÀN 34
4.1 Phương pháp hàn và chế độ hàn. 34
4.2 Lựa chọn thiết bị, dụng cụ và vật liệu hàn. 40
4.3 Trình tự gá lắp và hàn đính. 40
4.4 Trình tự thực hiện các mối hàn trong kết cấu 40

4.5 Các khâu kiểm tra, giám sát trong quá trình chế tạo 41
PHẦN V: KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO 44
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:
GVHD: Nguyễn Trọng Thông Trang: 2
SVTH: Nguyễn Văn Khen
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Cơ Khí
Đồ án môn học
Kết cấu hàn
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 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
-Dầm tổ hợp hàn chữ I: 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.
*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.
GVHD: Nguyễn Trọng Thông Trang: 3
SVTH: Nguyễn Văn Khen
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Cơ Khí
Đồ án môn học
Kết cấu hàn
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 lên dầm kia.
-Đơn giản, dễ lắp ghép.

-Làm tăng chiều cao công trình.
-Độ cứng vững và khả năng chịu 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.
- 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:
GVHD: Nguyễn Trọng Thông Trang: 4
SVTH: Nguyễn Văn Khen
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Cơ Khí
Đồ án môn học
Kết cấu hàn
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:
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...
GVHD: Nguyễn Trọng Thông Trang: 5
SVTH: Nguyễn Văn Khen
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Cơ Khí
Đồ án môn học
Kết cấu hàn
+ 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.
GVHD: Nguyễn Trọng Thông Trang: 6

SVTH: Nguyễn Văn Khen
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Cơ Khí
Đồ án môn học
Kết cấu hàn
PHẦN II: PHÂN TÍCH DẠNG KẾT CẤU
2.1. 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.
- Thép CT38 là loại thép cacbon chất lượng thường. Là loại thép 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 tính hàn tốt . Khi hàn không cần phải dùng các
công nghệ đặc biệt .
- Thành phần hoá học của thép CT38 theo bảng (1-III) trang 219 sách (HDTKĐA)
Nhãn hiệu
thép
Thành phần hoá học
C Mn Si P S
CT38

0,12÷0,23 0,4÷ 0,65 0,15÷0,3
<0,045 <0,045
Bảng 1: Thành phần hóa học của thép CT38
Bảng 2: Cơ tính của thép CT38
Kí hiệu mác
thép
Độ bền σ
k
(N/mm
2
)
Giới hạn chảy σ
c
(N/mm
2
)
CT38
380÷ 490
240
Chọn vật liệu là thép CT38 có :





=
=
2
25
/240

/10.1,2
mmN
mmNE
c
σ
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.
- Dùng dầm hộp tổ hợp hàn do khả năng chịu uốn tốt, chịu xoắn 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.
GVHD: Nguyễn Trọng Thông Trang: 7
SVTH: Nguyễn Văn Khen
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Cơ Khí
Đồ án môn học
Kết cấu hàn
=> Vậy: chọn dầm chính là dầm hộp tổ hợp hàn và dầm nhịp dọc 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.
Trọng lượng xe và cơ cấu = 3000 kg.
Xe con và chứa cơ cấu nâng được đặt trên dầm chính (gồm hai dầm hộp).
GVHD: Nguyễn Trọng Thông Trang: 8
SVTH: Nguyễn Văn Khen
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Cơ Khí
Đồ án môn học
Kết cấu hàn
PHẦN III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

3.1. Tính toán thiết kế dầm cầu trục
3.1.1. Chọn dạng tiết diện dầm
- Dầm là loại cấu kiện cơ bản chịu uốn lớn nhất ở giữa dầm và chịu cắt lớn nhất ở
đầu dầm, ngoài ra dầm còn có thể chịu momel xoắn. Do dầm có nhịp l=12 m nên
ta chọn dầm là dầm hộp tổ hợp hàn vì nó có khả năng chống uốn và khả năng
chống xoắn tương đối tốt. Chọn vật liệu chế tạo dầm là thép CT38
- Chọn hệ số an toàn n=1.4
- Sơ lược tải trọng tác dụng lên dầm:
- Khối lượng vật nâng: 18 tấn = 18000 kg
- Khối lượng cơ cấu nâng: giả sử là 3000 kg
- Hệ số tin cậy của tải trọng: γ
p
= 1.2
 Xác định chiều cao tiết diện dầm
- Chiều cao tiết diện dầm là thông số cơ bản khi thiết kế dầm. chiều cao tiết diện
vừa phải bảo đảm yêu cầu sử dụng, vừa phải đủ cứng để không võng quá độ
võng giới hạn, nhưng cao độ mặt trên, mặt dưới sàn lại không bị khống chế bởi
yêu cầu công nghệ, đồng thời thỏa mãn về yêu cầu kinh tế. gọi h là chiều cao tiết
diện dầm, cần chọn h thỏa mãn điều kiện sau:
h = (÷ )*l = (÷ )*12000 = 667 ÷ 857 mm
 Ta chọn h = 800 mm
- Chiều dài đoạn vát nghiêng và đầu dầm:
C = (0.1
÷
0.2)*l = (0.1
÷
0.2)*12000 = 1200
÷
2400 mm.
 Lấy C = 1800 mm

8400 1400 400
800
400
400
1400
Kích thước các đoạn dầm
Khi đó :
- Chiều cao của dầm ở tiết diện gối tựa :
h
1
= (0.4÷0.6)*h = (0.4÷0.6)*800 = 320÷480 mm;
 Chọn h
1
= 400 mm
- Chiều rộng thanh biên trên :
b

= (0.33
÷
0.5)*h = 264
÷
400 mm;
 Lấy b

= 320 mm ;
- Để bảo đảm độ cứng của dầm thì bề rộng b’ giữa các thành đứng lấy bằng :
GVHD: Nguyễn Trọng Thông Trang: 9
SVTH: Nguyễn Văn Khen
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Cơ Khí

Đồ án môn học
Kết cấu hàn
b’ =
24030012000*
50
1
40
1
50
1
40
1
÷=






÷=






÷
l
mm
 Lấy b’ = 260 mm

- Thanh biên trên của dầm dùng thép tấm dày δ
1
=8mm, thanh biên dưới δ
2
=6mm,
chiều dày thành đứng δ
3
=6mm
- 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:
260
400
8
6
6
260
800
320
8
6
6
6
320
6
(a) (b)
Kích thước tiết diện dầm chính: tiết diện giữa dầm (a), đầu dầm (b)
- 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 (phần có chiều dài 8,4 m):
V
3
= 320*8400*(8+6) + 2.786.6.8400 = 116860800 mm
3
+ Thể tích phần tiết diện vát dầm (phần có chiều dài 1.4m):
V
2
= 1400.400.8+320.6.
22
1400320 +
+1400.6.(386+786) = 17082123 mm
3
+ Thể tích phần đầu dầm (phần có chiều dài 0.4 m):
V
1
= (8+6).400.320+400.6.2.386=3644800 mm
3
Vậy thể tích của dầm cầu trục là :
GVHD: Nguyễn Trọng Thông Trang: 10
SVTH: Nguyễn Văn Khen
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Cơ Khí
Đồ án môn học
Kết cấu hàn
V = 116860800+2.17082123 +2.3644800 = 158314646 mm
3

=158315 cm
3

- Khối lượng của dầm : Q
dc
= 7,85.10
-3
.158315 = 1243 kg
- Lực phân bố đều trên dầm: (để thuận tiện cho việc tính toán, ta giả thiết rằng
trọng lượng dầm phân bố đều trên toàn bộ chiều dài dầm).
q = =
1200
1243
= 1,04 kg/cm
- Momel uốn tại tiết diện giữa dầm do lực phân bố đều gây ra:
M
q
= =
8
1200.04,1
2
= 187200 kg.cm
- Momel lớn nhất tại tiết diện giữa dầm (chỉ xét đến tải trọng vật nâng và cơ cấu
nâng, với giả thiết rằng trọng lượng vật nâng và cơ cấu nâng chia đều cho hai
dầm và không xét đến khoảng cách giữa các bánh xe trên xe con).
M
Q
= =
4
1200.6600

= 1980000 kg.cm
Trong đó: Q = (Q
vn
+ Q
xe
)*γ
p
/2 = (8000 + 3000)*1.2/2 = 6600 kg
γ
p
– hệ số vượt tải, lấy γ
p
= 1.2
 Momel uốn tổng hợp tại tiết diện giữa dầm
M
x
= M
q
+ M
Q
= 187200 + 1980000 = 2167200 kg.cm
3.1.2. Kiểm tra tiết diện dầm
a, Kiểm tra tiết diện dầm theo điều kiện cường độ
- Ứng suất cho phép trong kết cấu là:
[σ] = = = 171.4 N/mm
2
= 1714 kg/cm
2
.
[τ

c
] = 0.6[σ
c
] = 0.6*240=144 N/mm
2
= 1440 kg/cm
2
 Tính toán lại các đặc trưng hình học của tiết diện dầm
- I
x
– momel quán tính của tiết diện dầm,
I
x
= (+ δ
1
*b*z
1
2
) +(+ δ
2
*b*z
2
2
) +2*=
=(+ 25*0.8*28.276
2
)+(+ 25*0.6*310.24
2
)+2*= 50553 cm
4

- W
x
– Momel kháng uốn của tiết diện dầm với trục trung hòa x-x
W
x
= = = 1614 cm
3

- Momel tĩnh của nửa tiết diện dầm đối với trục trung hòa x-x
S
x
= 250*8*282.76+2*6*278.76
2
/2 = 1031763 mm
3
= 1032cm
3

• Xác định tải trọng tác dụng lên hai đầu dầm
GVHD: Nguyễn Trọng Thông Trang: 11
SVTH: Nguyễn Văn Khen
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Cơ Khí
Đồ án môn học
Kết cấu hàn
Sơ đồ tải trọng tác dụng trên dầm chính
ΣF
y
= 0  Y
A

+ Y
B
– Q - Q
d
= 0
 Y
A
+ Y
B
= Q + Q
d
= 6600 +780 = 7380 (1)
ΣM
(F,A)
= 0  Y
B
* l – ( Q + Q
d
)* = 0
 Y
B
= ( Q + Q
d
)* = 7380 * = 3690 (2)
- Từ (1) và (2) =>Y
A
= Y
B
= 3690 kg
- Tại hai đầu dầm, áp lực là lớn nhất,

V
max
= Y
A
= Y
B
= 3690 kg.
- Tại mặt cắt giữa dầm có lực cắt V
C
= Y
A
- = 3690 – = 3300 kg
- Ứng suất pháp lớn nhất tại thớ ngoài cùng của tiết diện này:
σ
C
= = = 11038 kg/cm
2
- Ta thấy, σ
u
<< [σ] = 1714 kg/cm
2
do đó quá thừa bền, gây lãng phí, vậy cần chọn
lại kích thước tiết diện dầm chính.
 Chọn lại kích thước tiết diện dầm:
- Chiều cao tiết diện dầm, h:
h = (÷ )*l = (÷ )*10000 = 550 ÷ 714 mm
 Ta chọn h = 550 mm
- Chiều dài đoạn vát nghiêng và đầu dầm:
C = (0.1
÷

0.2)*l = (0.1
÷
0.2)*10000 = 1000
÷
2000 mm. Lấy C = 1500 mm;
Khi đó :
- Chiều cao của dầm ở tiết diện gối tựa :
h
1
= (0.4÷0.6)*h = 220÷330 mm;Lấy h
1
= 250 mm
- Chiều rộng thanh biên trên :
b

= (0.33
÷
0.5)*h = 165
÷
275 mm; Lấy b

= 250 mm
- Để đảm bảo độ cứng của dầm ,thì bề rộng b’ giữa các thành đứng lấy bằng :
b’ =
20025010000*
50
1
40
1
50

1
40
1
÷=






÷=






÷
l
mm; Lấy b’ = 210 mm
GVHD: Nguyễn Trọng Thông Trang: 12
SVTH: Nguyễn Văn Khen
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Cơ Khí
Đồ án môn học
Kết cấu hàn
- Thanh biên trên của dầm dùng thép tấm dày δ
1
=8mm, thanh biên dưới δ
2

=6mm,
chiều dày thành đứng δ
3
=6mm
 Từ các kích thước trên ta có thể xác định được sơ bộ kích thước các đoạn và tiết
diện ngang của dầm cầu trục như hình vẽ:
Kích thước các đoạn dầm theo chiều dài
(a) (b)
Kích thước tiết diện dầm chính: tiết diện giữa dầm (a), đầu dầm (b)
- 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 (phần có chiều dài 6m):
V
3
= 250*7000*(8+6) + 2.536.6.7000 = 69524000 mm
3
+ Thể tích phần tiết diện vát dầm (phần có chiều dài 1.2m):
V
2
= 1200.250.8+250.6.+1200.6.(286+586) = 9797048 mm
3
+ Thể tích phần đầu dầm (phần có chiều dài 0.3m):
V
1
= (8+6).300.250+300.6.2.286=1899600 mm

3
 Vậy thể tích của dầm cầu trục là :
GVHD: Nguyễn Trọng Thông Trang: 13
SVTH: Nguyễn Văn Khen
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Cơ Khí
Đồ án môn học
Kết cấu hàn
V = 69524000+2*9797048 + 2*1899600 = 92917295 mm
3
= 92920 cm
3

- Khối lượng của dầm : Q
dc
= 7,85.10
-3
.92920 = 730 kg- Lực phân bố đều trên
dầm: (để thuận tiện cho việc tính toán, ta giả thiết rằng trọng lượng dầm phân bố
đều trên toàn bộ chiều dài dầm).
q = = = 0.73 kg/cm
- Momel uốn tại tiết diện giữa dầm do lực phân bố đều gây ra:
M
q
= = = 91250 kg.cm
- Momel lớn nhất tại tiết diện giữa dầm (chỉ xét đến tải trọng vật nâng và cơ cấu
nâng, với giả thiết rằng trọng lượng vật nâng và cơ cấu nâng chia đều cho hai
dầm và không xét đến khoảng cách giữa các bánh xe trên xe con).
M
Q

= = = 1650000 kg.cm
Trong đó: + Q = (Q
vn
+ Q
xe
)*γ
p
/2 = (8000 + 3000)*1.2/2 = 6600 kg
+ γ
p
– hệ số vượt tải, lấy γ
p
= 1.2
 Momel uốn tổng hợp tại tiết diện giữa dầm
M
x
= M
q
+ M
Q
= 91250 + 1650000 = 1714250 kg.cm
3.1.3. Kiểm tra tiết diện dầm
a, Kiểm tra tiết diện dầm theo điều kiện cường độ
- Ứng suất cho phép trong kết cấu là:
[σ] = = = 171.4 N/mm
2
= 1714 kg/cm
2
.
[τ

c
] = 0.6[σ
c
] = 0.6*240=144 N/mm
2
= 1440 kg/cm
2
• Tính toán lại các đặc trưng hình học của tiết diện dầm
- I
x
– momel quán tính của tiết diện dầm,
I
x
= (+ δ
1
*b*z
1
2
) +(+ δ
2
*b*z
2
2
) +2*=
=(+25*0.8*25.816
2
)+(+25*0.6*28.484
2
)+2*= 40900 cm
4

- W
x
– Momel kháng uốn của tiết diện dầm với trục trung hòa x-x
W
x
= = = 1420 cm
3

- Momel tĩnh của nửa tiết diện dầm đối với trục trung hòa x-x
S
x
= 250*8*258.16+2*6*254.16
2
/2 = 903904 mm
3
= 904 cm
3

• Xác định tải trọng tác dụng lên hai đầu dầm
GVHD: Nguyễn Trọng Thông Trang: 14
SVTH: Nguyễn Văn Khen
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Cơ Khí
Đồ án môn học
Kết cấu hàn
Sơ đồ tải trọng tác dụng trên dầm chính
ΣF
y
= 0  Y
A

+ Y
B
– Q - Q
d
= 0
 Y
A
+ Y
B
= Q + Q
d
= 6600 +730 = 7330 (1)
ΣM
(F,A)
= 0  Y
B
* l – ( Q + Q
d
)* = 0 
Y
B
= ( Q + Q
d
)* = 7330 * = 3665 (2)
- Từ (1) và (2) =>Y
A
= Y
B
= 3665 kg
- Tại hai đầu dầm, áp lực là lớn nhất,

V
max
= Y
A
= Y
B
= 3665 kg.
- Tại mặt cắt giữa dầm có lực cắt V
C
= Y
A
- = 3665 – = 3300 kg
- Ứng suất pháp lớn nhất tại thớ ngoài cùng của tiết diện này:
σ
u
= = = 1264 kg/cm
2
- Ứng suất tiếp lớn nhất tại bản bụng của tiết diện này:
τ
c
= = = 61 kg/cm
2

- Ứng suất tương đương tại mặt cắt giữa dầm:
Kiểm nghiệm theo thuyết bền thế năng biến dạng đàn hồi (thuyết bền 3)
σ
tđ
= ≤ [σ]
 σ
tđ

== 1270 kg/cm
2
≤ [σ] = 1714 kg/cm
2

Do đó, điều kiện bền uốn tại tiết diện giữa dầm được thỏa mãn
- Tại tiết diện đầu dầm: τ
c
=
Trong đó: - V
max
– lực cắt tại tiết diện đầu dầm, V
max
= 3665 kg;
- I
1
-momel quán tính của tiết diện đầu dầm đối với trục trung hòa.
Tính toán một cách tương tự như với tiết diện giữa dầm ta có: I
1
= 6400 cm
4
- S
1
-momel tĩnh của tiết diện đầu dầm đối với trục trung hòa;
Tính toán một cách tương tự như với tiết diện giữa dầm ta có: S
1
=295 cm
3
 τ
c

= = 140 kg/cm
2
- Nhận thấy τ
c
=140 kg/cm
2
<< [τ
c
]= 1440 kg/cm
2

 Do đó, điều kiện bền cắt tại tiết diện đầu dầm thỏa mãn.
GVHD: Nguyễn Trọng Thông Trang: 15
SVTH: Nguyễn Văn Khen
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Cơ Khí
Đồ án môn học
Kết cấu hàn
- Trên thực tế, trường hợp này là thừa bền khá nhiều, nhưng do chiều cao h của
dầm bị khống chế bởi điều kiện h = (÷)*l, do đó không thể giảm chiều cao h
được nữa. chính vì vậy ta có thể chọn h = 550 mm.
b, Kiểm tra tiết diện dầm theo điều kiện độ võng
- Độ võng tương đối cho phép =
- Xác định độ võng lớn nhất của dầm
- Theo nguyên lý độc lập tác dụng, ta xác định độ võng của dầm dưới tác dụng
lần lượt của tải trọng vật nâng và dưới tác dụng của tự trọng dầm.
+ Độ võng lớn nhất của dầm dưới tác dụng của tải trọng vật nâng (gồm vật nâng
và cơ cấu nâng).
Δ
Q

=
Trong đó:+ EJ – độ cứng chống uốn của kết cấu dầm
+ E – module đàn hồi của vật liệu, E = 2.1*10
5
N/mm
2
= 2.1*10
6
kg/cm
2

- J–momel quán tính của tiết diện nguyên lấy đối với trục trung hòa, J=I
x
= 40900 cm
4
 Δ
Q
= = 1.60 cm
- Độ võng lớn nhất của dầm dưới tác dụng của tự trọng dầm.
Δ
Qd
= = = 0.1 cm
 Δ = Δ
Q
+ Δ
Qd
= 1.6 + 0.1 = 1.7 cm
Ta thấy = < =
Do đó, dầm với các kích thước đã chọn thỏa mãn điều kiện độ võng.
c, Xác định kích thước gân tăng cứng cho dầm hộp.

- Qua kiểm nghiệm độ bền và kiểm nghiệm độ võng của dầm, ta thấy các điều kiện trên đều
thỏa mãn. Song, nhằm tránh khả năng mất ổn định cục bộ bản bụng dầm, ta sử dụng các gân
tăng cứng được hàn vào bản bụng dầm theo chiều cao bản bụng.
- Sử dụng gân tăng cứng làm từ vật liệu thép CT38. Với các kích thước tương ứng với
các đoạn dầm có các tiết diện có kích thước khác nhau.
- Với tiết diện giữa dầm, dùng gân tăng cứng M1 có chiều cao bằng chiều cao bản bụng
dầm, chiều rộng bằng khoảng cách b’ giữa hai bản bụng. Lấy chiều dày tấm bằng chiều
dày bản bụng để quá trình hàn gân vào bản bụng được thuận lợi. Khoảng cách giữa các
gân được bố trí đều trên chiều dài 7m của phần có tiết diện lớn nhất với giá trị a thỏa
mãn điều kiện a ≤ 2h
0
. Tức là các gân cách nhau một khoảng 70cm. Do đó trên chiều
dài 7m của phần có tiết diện lớn nhất sẽ có 11 gân.
GVHD: Nguyễn Trọng Thông Trang: 16
SVTH: Nguyễn Văn Khen