Tính toán và thiết kế dầm cầu trục

Đồ án Kết cấu hàn

Lời nói đầu
Hiện nay, cùng với sự đi lên của ngành công nghệ hàn môn học kết cấu hàn
thực sự là hành trang để mỗi một kĩ s, một công nhân có thể dựa vào làm cơ sở
thiết kế. Môn học kết cấu hàn đợc đa vào giảng dạy ở bộ môn Công nghệ hàn và
càng ngày không ngừng đợc cải tiến dới sự nghiên cứu của các thầy với kiến thức
sâu rộng và chuyên gia hàng đầu trong ngành Công nghệ hàn. Đối với mỗi sinh
viên ngành hàn, đồ án môn học Kết cấu hàn là môn học giúp làm quen với việc
giải quyết các vấn đề tổng hợp của kết cấu hàn đã đợc học ở trờng qua các giáo
trình cơ bản về kết cấu hàn. Khi làm đồ án này ta phải làm quen với cách sử dụng
tài liệu, cách tra sổ tay cũng nh so sánh lý thuyết đã học với thực tiễn sản xuất cụ
thể một sản phẩm điển hình.
Để hoàn thành đợc đồ án môn học này, em xin chân thành cảm ơn sự hớng
dẫn của thầy Nguyễn Thúc Hà cùng các thầy thuộc bộ môn Công Nghệ Hàn trờng
Đại Học Bách Khoa Hà Nội. Do là lần đầu đợc hoàn thành môn học này, tất nhiên
không thể tránh khỏi có sai sót. Em rất mong có đợc sự chỉ bảo giúp đỡ của các
thầy và các bạn.

1


Đồ án Kết cấu hàn
Đề bài: Tính toán và thiết kế dầm cầu trục với các 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 = 4 (m).
Độ võng cho phép:
[f/l] = 1/700
Vật liệu: Chọn vật liệu là thép CT38, có các 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.
1. Xác đinh nội lực xuất hiện trong các tiết diện của dầm từ đó xây dựng biểu
đồ nội lực Mu, Q trên tất cả các tiết diện, tìm ra Mumax, Qmax.
2. Xác định tiết diện ngang của dầm (dầm chữ I).
Xác định chiều cao dầm h1, h2, h3 và chiều dày v. Lựa chọn chiều cao chung
của dầm hdầm, hgt, gân gối tựa.

Xác định các kích thớc còn lại: b, b.
Các kiểm tra cơ bản: ứng suất pháp, ứng suất tiếp, lớn nhất, phân bố vật
liệu.
3. Bố trí sơ bộ hệ thống gân cứng vững (theo quy phạm).
4. Kiểm tra ổn định tổng thể và ổn định cục bộ (sử dụng phần mềm ANSYS).
5. Kiểm tra độ cứng vững thực tế của dầm (sử dụng phần mềm ANSYS).
6. Tính toán các liên kết hàn cơ bản (Liên kết vách và biên, liên kết gân cứng
vững).
II. Phần bản vẽ:
Trình bày: Kết cấu tổng thể, mặt cắt, mặt trích kích thớc của các phần tử kết
cấu, biểu diễn các loại mối hàn trong dầm.
2


Đồ án Kết cấu hàn

Phần thuyết minh
I. Xác định nội lực Mu, Q xuất hiện trên các tiết diện của
dầm.
1. Xác định mô men uốn.
- Do kết cấu dầm là đối xứng, nên ta chỉ cần xét trên nửa chiều dài của dầm.
- Để đơn giản cho việc tính toán ta chia dầm thành 5 đoạn, mỗi đoạn cách nhau
0,1.l
Xét mô men uốn do lực phân bố q gây ra.
- Mô men uốn do lực phân bố gây ra trên chiều dài dầm đợc thể hiện trên hình dới đây:

- Giá trị mô men do lực phân bố gây ra trên các tiết diện tiêu biểu đợc thể hiện
theo công thức:
M qi

qxi2 qxi
q.l
( l xi )
=
.xi
=
2
2
2

Trong đó: xi là khoảng cách từ tiết diện i đến gối tựa.
Ta có bảng giá trị mô men do lực phân bố đều q gây ra tại các tiết diện đợc
thể hiện trong bảng sau:
Tiết diện
0
1
2
3
4
5

xi (m)
0
0,1.l
0,2.l
0,3.l
0,4.l
0,5.l

Mqi (KN.cm)

0
98,784.103
175,616. 103
230,496. 103
263,424. 103
274,4. 103

3


Đồ án Kết cấu hàn
Mô men uốn do lực tập trung gây ra.
- Mômen do lực tập trung P gây ra tại tiết diện cách gối một đoạn x:

- Ta xét mô men uốn lớn nhất tại các tiết diện là khi vị trí lực tập trung trùng với
tiết diện khảo sát.
- Mô men do lực tập trung P gây ra 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 do lực tập trung gây ra tại các tiết diện tiêu biểu đợc xác
định theo bảng sau:
,

Tiết diện
0
1
2
3
4

5

,,

y i, + y i,, (m)

0
4,14
6,826
7,56
11,04
12

MPi (KN.cm)
0
62,1.103
102,39.103
113,4.103
165,6.103
180.103

2. Xác định lực cắt.
Lực cắt do lực phân bố đều gây ra.
- Biểu đồ do lực phân bố gây ra:

- Lực cắt do lực phân bố đều trên các tiết diện đợc xác định theo công thức sau:
4


Đồ án Kết cấu hàn

Q xiq =

q.(l 2.xi ) 2,8.(28 2.xi )
=
= 1,4.(28 2.xi )
2
2

- Kết quả đợc thể hiện qua bảng sau:
Tiết diện
0
1
2
3
4
5

xi (m)
0
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
0

Lực cắt lớn nhất do tải trọng di động gây ra tại các tiết diện.
- Biểu đồ do lực phân bố gây ra tại một tiết diện x nhất định nh sau:

- Lực cắt lớn nhất do tải trọng di động gây ra tại các 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 quả đợc thể hiện qua bảng sau:
Tiết diện
y i, + y i,,
0
1,857
1
1,657
2
1,457
3
1,257
4

1,057
5
0,857

QxiP (KN)

278,57
248,57
218,57
188.57
158,57
128,57

5


Đồ án Kết cấu hàn

160,884.10
278.10
454,4.10

343,896.10

3

429,024.10

3

3
3

3

Biểu đồ mômen và lực cắt.
3. Bảng xác định nội lực lớn nhất tại các tiết diện tiêu biểu của dầm do lực
phân bố q và lực tập trung di động P gây ra:
Tiết diện
0
1
2
3
4
5

M max
,i ( KN .cm)

Q xi (KN )

0
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.
1.
Xác định chiều cao dầm.
1.1
Xác định chiều cao dầm theo điều kiện cứng h1.
- Ta coi độ võng của dầm tại tiết diện trung điểm dầm là lớn nhất khi tải trọng di
động
- Chiều cao h1 đợc xác định theo công thức sau đây:
h1 .

[ ].l
E.[ f / l ]

Trong đó hệ số đợc xác định theo công thức:
6


Đồ án Kết cấu hàn
1 M P
= 4 . M



4.a 2 5 M q
1 2 + .

3.l 24 M


Trong đó:

M: Mô men tổng do lực phân bố q gây ra và lực tập trung P
gây ra tại tiết diện trung điểm dầm:
M = Mq + MP = 454,4 (T.m) = 4544 (KN.m)

Mq: Mô men do lực phân bố q gây ra tại tiết diện giữa dầm:
Mq =

ql 2 2,8.22 2
=
=274,4 (T.m) = 2744 (KNm).
8
8

MP: Mô men do lực tập trung P gây ra tại tiết diện giữa 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).
1 1800

4.12 2

5 2744

+ .
= 4 . 4544 1
= 0, 2.
2
3.28 24 4544

[f/l]: Độ võng cho phép của dầm:
[f/l] = 1/700
[]: Độ bền giới hạn của vật liệu:
[] = 16000 (N/cm2) = 160000 (KN/m2).
E: Mô đun đàn hồi của 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 = 3 (m).
1.2 Xác định chiều cao dầm theo điều kiện khối lợng bé nhất h2.

- h2 đợc xác định theo công thức:
h2 = k .

M
v .[ ]

k: Hệ số phụ thuộc sự thay đổi tiết diện của 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
= 7 + 0,003.h1 = 7 + 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.
7

Đồ án Kết cấu hàn
- Chiều cao dầm tại gối tựa đợc xác định theo công thức sau:
h3

3.Q max
2. v .[ ]

Qmax: Tổng lực cắt lớn nhất tại 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

Chiều cao dầm tại gối tựa: h3 = 0,75 (m).
Chiều cao dầm tại bụng dầm: hb = h1=3 (m), trên đoạn chiều dài:
lbụng= l-2.l = l-2.(1/6).l = (2/3).l = (2/3).28 =18,67 (m)
Chiều cao tiết diện còn lại tăng dần từ gối tựa đến bụng dầm.
hahahahahahaha
Các kích thớc cơ bản

2. Xác định kích thớc biên dầm: b, b.
- Diện tích biên dầm đợc xác định từ công thức sau:
Fb =

Trong đó:

M
.h
v v = b .b
[ ].hv
6

hv 0,95. hd = 2,85 (m).
Fb =

4544
0,014.2,85

=3,3.10 -5 (m2) = 33 (cm2)
160000.2,85
6

- Theo điều kiện ổn định của biên dầm, ta có:
b/b 30.
Fb
33
=
= 105(cm) .
30
30

b

Chọn:

Chọn:

b=11 (mm).
b = Fb/b=33/1,1 = 30 (cm).
b = 300 (mm).

iii. Các kiểm tra bền cơ bản.
1 Các đặc trng hình học tại các tiết diện đã chia nh ở phần trên.
a) Diện tích tại các tiết diện.
- Diện tích các tiết diện đợc xác định theo công thức sau:
Fi = 2.Fbi + Fvi = 2.33+hvi. vi= 66 + hvi.1,4(cm2).
8


Đồ án Kết cấu hàn
- Diện tích các tiết diện đợc xác định theo bảng sau:
Tiết diện
0
1
2
3
4
5

Bảng diện tích các tiết diện tiêu biểu
Chiều cao vách (Tính gần bằng chiều Diện tích tiết
diện (cm2)
cao của dầm do b<< v) (cm)
171
hv0 h3 = 75
360
hv1=h3 + (hd h3).l1/ l
=75 + (300-75).0,1.28/[(1/6).28]
= 210
hv2= hb = 300
486
hv3= hb = 300
486
hv4= hb = 300
486
hv5= hb = 300
486

b) Mô men quán tính và mô men chống uốn tại các tiết diện.
- Mô men chống xoắn tại các tiết diện đợc xác định theo công thức sau đây:
vi .hvi3
h
J xi =
+ 2.J bi + 2.Fbi .( ti ) 2
12
2

Do Jb rất bé nên có thể bỏ qua đại lợng này:

Trong đó:



J xi =

vi .hvi3
h
+ 2.Fbi .( ti ) 2
12
2

hti = hvi + bi hvi hdi
vi = const = 1,4 (cm).
Fbi = const = 33cm2).
J xi =

1,4.hvi3
h
1,4
+ 2.33.( vi ) 2 = ( .hvi + 16,5).hvi2 (cm4).
12
2
12

- Mô men chống uốn tại các tiết diện đợc xác định theo công thức sau đây:
Wi = 2.Jxi/hvi = 2.(1,4/12. hvi + 16,5).hvi (cm3).
- Dựa vào bảng trên, ta đã xác định đợc giá trị chiều cao dầm tại các tiết diện. Do
đó, giá trị mô men chống xoắn và mô men chống uốn tại các tiết diện đợc xác định

nh bảng cho dới đây:

9


Đồ án Kết cấu hàn
Đặc trng hình học của các tiết diện tiêu biểu
Tiết diện
Mô men quán tính (cm4)
Mô men chống uốn (cm3)
0
142031,25
3787,5
1
1808100
17220
2
4635000
30900
3
4635000
30900
4
4635000
30900
5
4635000
30900
2 Kiểm tra theo ứng suất pháp.
max

- ứng suất pháp lớn nhất xuất hiện trên dầm là tại tiết diện có M , chính là tiết
diện giữa dầm, đợc xác định theo công thức sau:
max =



M max 4544.10 5
=
= 14705,5 < [ ] = 16000( N / cm 2 )
W
30900

Điều kiện bền của dầm theo ứng suất pháp đợc thoả mãn.

3 Kiểm tra bền theo ứng suất tiếp.
max
- ứng suất tiếp lớn nhất xuất hiện trên dầm là tại tiết diện có Q , chính là tiết
diện gối tựa, đợc xác định theo công thức sau:
max

Trong đó:



Qmax .S ' x
=
[ ]
J 0 . v

[ ] = 0,6.[ ] = 0,6.16000 = 9600( N / cm 2 )

h
F h
75 1,4.75 75
S ' x = Fb . 3 + v 0 . v 0 = 33. +
. = 2221,875(cm 3 ).
2
2 4
2
2
4
max
3
Q .S ' x 670,57.10 .2221,875
max =
=
= 7492,93 (N/cm2)
J 0 . v
142031,25.1,4
max < [ ]

Điều kiện bền của dầm theo ứng suất tiếp đợc thoả mãn.

4 Kiểm tra điều kiện bền theo ứng suất tơng đơng.
- Ta xét ứng suất tơng đơng tại tiết diện nguy hiểm là tiết diện số 2 và số 4, ta đã
xét các giá trị ứng suất lớn nhất tại tiết diện 0 và 5, trên mỗi tiết diện ta xét tại
điểm có đờng hàn là điểm 1 nh hình vẽ.

úng suất pháp

úng suất tiếp

1

10
Biểu đồ ứng suất tại mặt cắt giuã dầm


Đồ án Kết cấu hàn

4.1 Xét tại tiết diện số 2.
- ứng suất tiếp lớn nhất tại điểm 1 đợc xác định theo công thức sau đây:


max
(1)

=

Q(max
1) .S (1)
J ( x1) . v

Trong đó:
hv
300
= 33.
= 4950(cm 3 ).
2
2
max

Q(1) .S (1) 670,57.10 3.4950
=
=
= 511,6 N / cm 2 ).
J ( x1) . v
4635000.1,4

S (1) = Fb .
(max
1)

- ứng suất pháp tại điểm 1, đợc xác định theo tỷ lệ sau (dựa vào hình vẽ trên):
(max
1)


max
1

=

1max =

hv / 2
300 / 2
=
(hv / 2) + b (300 / 2) + 1,4
M max
278.10 6
1

=
= 8996,76( N / cm 2 )
W1
30900

2
(max
1) = 8996,76( N / cm ).

- ứng suất tơng đơng lớn nhất tại điểm 1, đợc xác định theo công thức sau đây:
2
max 2
(max
( (max
1),td =
1) ) + 3.( (1) )

(max
8996,76 2 + 3.511,6 2 = 9040,3( N / cm 2 )
1),td =




2
tmax
,td < [ ] = 16000( N / cm ).

Điều kiện bền theo ứng suất tơng đơng tại tiết diện 2 đợc thoả
mãn.

4.2 Xét tại tiết diện số 4.
- ứng suất tiếp lớn nhất tại điểm 1 đợc xác định theo công thức sau đây:
(max
1) =

Q(max
1) .S (1)
J ( x1) . v

Trong đó:
S 9 (1) = Fb .

hv
300
= 33.
= 4950(cm 3 ).
2
2

11


Đồ án Kết cấu hàn


max
(1)

=

Q(max
1) .S (1)
J ( x1) . v

=

650,57.10 3.4950
= 511,6( N / cm 2 ).
4635000.1,4

- ứng suất pháp tại điểm 1, đợc xác định theo tỷ lệ sau (dựa vào hình vẽ trên):
(max
1)


max
1

=

1max =

hv / 2
300 / 2
=
(hv / 2) + b (300 / 2) + 1,4
M max
429,024.10 6
4
=

= 13884,3( N / cm 2 )
W4
30900

2
(max
1) = 13884,3( N / cm ).

- ứng suất tơng đơng lớn nhất tại điểm 1, đợc xác định theo công thức sau đây:
2
max 2
(max
( (max
1),td =
1) ) + 3.( (1) )
2
2
2
(max
1),td = 13884,3 + 3.511,6 = 13912,54( N / cm )

t ,td < [ ] = 16000( N / cm ).

Điều kiện bền theo ứng suất tơng đơng tại tiết diện 4 đợc thoả mãn.
Điều kiện bền theo ứng suất tơng đơng của dầm đợc thoả mãn.
max

2

4.3 Kiểm tra sự phân bố vật liệu.

- Sự phân bố vật liệu phải thoả mãn điều kiện sau đây:

- Ta có:

2.Fb
30%
2.Fb + Fv
2.Fb
2.33
=
14,25%
2.Fb + Fv 2.33 + v .hv

Điều kiện phân bố vật liệu không thoả mãn, ta phải tăng diện tích biên dầm
bằng cách tăng chiều dày biên dầm b. Ta có:
b

Chọn:

0,3.Fv 0,3.(1,2.280)
=
= 2,02(cm)
1,4.b
1,4.29,6

b=18mm) => b = 30.18.103 = 540. 103 (m).

5. Gân gối tựa.

5.1 Xác định chiều dài gối tựa.

- Có chiều dài của cả dầm:

ld=lgt+l.
12


Đồ án Kết cấu hàn
- Xác định chiều dài gân gối tựa:
+ Đã biết lực cắt tại gối tựa:

RA=Qmax= 650,57(KN)

+Từ điều kiện bền:

Fgt =

RA
[ ]gt

Trong đó:
Fgt là diện tích gối tựa
RA là phản lực gối tựa
[ ]gt là ứng suất cho phép của vật liệu làm gối tựa
Có: Fgt=bgt.lgt
bgt là chiều rộng gối tựa.
lgt là chiều dài gối tựa.
Vậy lgt

Fgt
bgt

Lấy bgt=bdam`

- Giả sử chọn vật liệu làm gối tựa là bê tông, khi đó:
[ ]gt = 80 Kg / cm 2 = 80.104 Kg / m

- Diện tích gối tựa

Fgt =

2

Q
RA
650,57.10 3
= max =
= 813,21(cm 2 )
[ ] gt [ ] 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 khớp hai đầu. Chịu nén đúng tâm, có
2
tiết diện là ( 2.Fgt + 30 b ).
- Tơng 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
à .l
Độ mảnh = r .
min

Trong đó:
: Là độ mảnh .

à : Là hệ số 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 ngang:
bg + g 2
30. v . v3
+ 2. g .bg .(
)
12
12
2
2.1.15 3
15 + 1 2
=
+ 2.1.15.(
) = 2277,5(cm 4 ).
12
2
30. v . v3
Vì đã bỏ qua thành phần rất nhỏ:
12
J=

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 = .( Fyc 25. v2 ) = .(58,44 25.1,2 2 ) = 11,22(cm 2 ).
2
2

Vậy Fg=11,22 (cm2)

Mặt khác có Fg = bg . g và bg = 15. g
Fg

11,22
= 0,86(cm) ta lấy g=0,6 (cm).

15
15
bg = 15. g = 15.0,86 = 13,5(cm)

g =



Mô men quán tính mặt cắt ngang:
bg + g 2
30. v . v3
+ 2. g .bg .(
)
12
12
2
2.0,86.13,5 3
13,5 + 0,86 2
=
+ 2.0,86.13,5.(
) = 1287(cm 4 ).
12
2
J=



=

2. g .bg3

+

Khi đó bán kính quán tính mặt cắt ngang
rmin =

à .l

J min
1287
=
= 10,7(cm)
Fyc
11,22

1.90

Độ mảnh = r = 10,7 = 8,4
min
Tra bảng có: 2 = 0,945 , giá trị hội tụ.
Kết luận:
Fgân=11,22 (cm2)
g = 10(mm).

bg = 13,5(cm).

15


Đồ án Kết cấu hàn

4.3 Bố trí gân cứng vững.
- Ta xét tỉ số:

hv 280
=
= 200 > 100 Đặt các gân cứng vững cách nhau đoạn a2.hv
v 1,4

= 2.2,8 = 5,6 (m).
Vậy khoảng giãn cách giữa hai gân tăng cứng ta lấy a= 5,6 (m), số gân tăng
cứng là: lb/a = 22/5,63 (cặp).
- Kích thớc gân tăng cứng cần thoả mãn điều kiện:
hv
900
+ 40(mm) =
+ 40 = 70(mm).
30
30
h
2800
+ 40 = 133,3(mm).
Tại bụng: bg v + 40(mm) =
30
30

Tại gối: bg

Với kích thớc gân tăng cứng 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


§å ¸n KÕt cÊu hµn

1.2 §é vâng theo ph¬ng y: (Ph¬ng th¼ng ®øng)

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


§å ¸n KÕt cÊu hµn

1.4 C¸c d¹ng mÊt æn ®Þnh cña dÇm:
♦ Mode 1:

♦ Mode 2:

19


§å ¸n KÕt cÊu hµn
♦ Mode 3:

♦ Mode 4:

20


§å ¸n KÕt cÊu hµn
♦ Mode 5:

♦ Mode 6:

21


§å ¸n KÕt cÊu hµn
♦ Mode 7:

♦ Mode 8:

22


§å ¸n KÕt cÊu hµn
♦ Mode 9:

♦ Mode 10:

23


Đồ 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 khí bảo vệ (GMAW).
- Vật liệu hàn: Chọn dây hàn đặc MIX 50S của hãng KOBELCO (Tiêu chuẩn
AWS/ASME: A518 ER70S G).

- Khí bảo vệ: 80% Ar + 20%CO2.
- Dòng hàn: DC EP.
- Đờng kính dây hàn: 1,4; 1,6 (mm).

2. Kích thớc mối hàn giữa 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

§å ¸n KÕt cÊu hµn

3. KÝch thíc mèi hµn gi÷a v¸ch vµ g©n.
- KÝch thíc mèi hµn gãc ®îc tÝnh theo tiªu chuÈn, dùa vµo chiÒu dµy chi tiÕt hµn:
+ ChiÒu dµy cña v¸ch: δv = 12 (mm).
+ ChiÒu dµy cña g©n: δb = 9 (mm).
⇒ C¹nh mèi hµn gãc ®îc tÝnh nh sau: k ≤ 1/4. δv = 12/4 = 3
⇒ LÊy: k = 3 (mm).
- Ký hiÖu mèi hµn nh h×nh vÏ:

9
03
3
+10°
-0°

45°

Soi ®¸y

12

Ký hiÖu mèi hµn

Tµi liÖu tham kh¶o:
25