Giáo trình Tính toán kết cấu hàn (Nghề Hàn)

- Thép ch ữ L thép góc: Đây là loại thép hình được sử dụng rất nhiều để chế tạo các loại kết cấu hàn, thép chữ L thường dùng để chế tạo các loại khung, dàn, hoặc các liên kết khác trong

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH HÀ TĨNH

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT - ĐỨC HÀ TĨNH

M ỤC LỤC

Bài 1: V ẬT LIỆU CHẾ TẠO KẾT CẤU HÀN 6

1 Thép đinh hình 6

2 Thép t ấm 7

3 Các lo ại vật liệu thường dùng để chế tạo kết cấu hàn 7

3.1 Thép các bon th ấp 7

3.2 Thép hợp kim thấp 7

3.3 Thép không r ỉ 7

3.4 Nhôm và h ợp kim nhôm 8

4 Tính toán v ật liệu gia công kết cấu hàn 8

Bài 2: TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN MỐI HÀN 8

1 Tính độ bền kéo, nén của mối hàn giáp mối 8

2 Tính độ bền kéo, nén của mối hàn góc 10

2.1 Tính m ối hàn đối xứng ngang 10

2.2 Mối hàn đối xứng dọc 11

3 Tính độ bền uốn tổng hợp của các mối hàn 12

3.1 M ối hàn giáp mối chịu uốn 12

3.2 M ối hàn góc chịu uốn (hình 2-6) 12

3.3 M ối hàn chịu xoắn 14

3.4 Các ví d ụ tính toán 14

4 An toàn lao động - Vệ sinh phân xưởng 16

Bài 3: ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG KHI HÀN 17

1 Tính ứng suất và biến dạng khi hàn đắp 17

2 Tính ứng suất và biến dạng khi hàn giáp mối 18

2.1 Tính nội lực tác dụng 19

2.2 Tính n ội lực phản kháng và ứng suất phản kháng khi hàn 2 tấm có kích thước khác nhau (hình 3-2) 20

2.2.1 N ội lực phản kháng ở 2 tấm hàn được tính như sau: 20

2.2.2 Ứng suất phản kháng được tính như sau 20

2.3 Tính mô men uốn 20

2.4 Tính ứng suất uốn 21

2.5 Tính độ võng 21

2.6 Các ví d ụ và bài tập 22

3 Tính ứng suất và biến dạng khi hàn kết cấu thép góc 23

3.1 Tính ứng suất và biến dạng khi hàn kết cấu chữ L (hình 4- 4) 24

3.1.1 Tính l ực tác dụng 24

3.1.2 Tính ứng suất phản kháng 24

3.1.3 Tính mô men uốn 24

3.2 Ứng suất và biến dạng khi hàn kết cấu chữ T 25

4 Các biện pháp giảm ứng suất và biến dạng khi hàn 26

4.1 Các bi ện pháp về kết cấu và công nghệ 26

4.2 Các bi ện pháp khử biến dạng 27

4.3 K ẹp chặt chi tiết khi hàn 27

4.4 Các phương pháp giảm ứng suất 27

4.4.1 Phương pháp tạo lực ép lên mối hàn 27

4.4.2 Nung nóng trước khi hàn và trong quá trình hàn 27

4.4.3 Nung sau khi hàn 27

4.4.4 Nắn, sửa 27

5 An toàn lao động và vệ sinh phân xưởng 28

I Tính toán k ết cấu dầm 28

1 Khái ni ệm và phân loại dầm 28

1.1 Khái niệm 28

1.2 Phân loại dầm 28

2 Tính toán thi ết kế dầm 29

2.1 Tính chọn chiều cao của dầm 30

2.2 Tính toán các thông số khác của dầm 30

2.2.1 Tính mô men ch ống uốn 30

2.2.2 Tính mô men quán tính của tiết diện 30

2.2.3 Tính mô men quán tính c ủa tấm vách đứng có chiều cao h b chi ều dày S b 30

2.2.4 Tính mô men quán tính c ủa 2 tấm đế 31

2.2.5 Tính ứng suất do uốn 31

2.2.7 Tính ứng suất tương đương 31

2.3 Tính toán các m ối hàn dầm 32

3 Ứng suất và biến dạng khi hàn dầm 33

4 Ứng dụng tính vật liệu gia công dầm 37

4.1 Tính phản lực tại các gối đỡ 38

4.2 Tính mô men uốn M 38

4.3 Tính chiều cao của dầm 38

4.4 Tính mô men ch ống uốn W y 39

4.5 Tính mô men quán tính J y 39

4.6 Tính mô men quán tính c ủa tấm vách J b. 39

4.7 Tính mô men quán tính c ủa tấm đế J d 39

4.8 Tính chiều cao h d 39

4.9 Ki ểm tra độ bền uốn 40

4.10 Tính ứng suất tiếp lớn nhất 40

II Tính toán kết cấu trụ 40

1 Khái ni ệm, phân loại, trạng thái chịu tải trọng của trụ 40

1.1 Khái niệm 40

1.2 Phân lo ại trụ 41

1.2.1 Lo ại trụ có mặt cắt ngang hình chữ I 41

1.2.2 Tr ụ có mặt cắt hình chữ 41

1.2.3 Tr ụ có mặt cắt ngang hình 41

2 Tính toán thi ết kế trụ 42

2.1 Tính toán thiết kế mặt cắt ngang của trụ 42

2.2 Tính toán m ối hàn liên kết các phần tử của trụ 44

3 Ứng suất và biến dạng khi hàn trụ 45

3.1 Các bi ện pháp giảm ứng suất khi hàn trụ 45

3.2 Các bi ện pháp giảm biến dạng khi hàn trụ 47

4 Ứng dụng tính toán vật liệu gia công trụ 48

5 An toàn lao động - vệ sinh môi trường 52

Bài 5: TÍNH TOÁN K ẾT CẤU TẤM, DÀN 53

I Tính toán kết cấu tấm 53

1 Khái ni ệm, phân loại, trạng thái làm việc về kết cấu tấm 53

1.1 Khái niệm chung về kết cấu tấm 53

1.2 Phân lo ại kết cấu tấm và trạng thái làm việc của kết cấu tấm 53

1.2.1 Nhóm 1 54

1.2.2 Nhóm 2 54

2 Tính toán k ết cấu tấm 54

2.1 Kết cấu thùng chứa hình trụ đứng 54

2.1.1 Tính toán ph ần thân thùng 54

2.1.2 Tính toán đáy thùng 55

2.1.3 Tính toán n ắp thùng 56

2.2 Tính các kết cấu bình chứa chất lỏng, chất khí áp suất cao 57

2.2.1 Tính chiều dày của bình 57

2.2.2 Tính chiều dày đáy bình 57

2.2.3 Các bình làm vi ệc trong điều kiện dễ gây ra cháy nổ 57

3 Ứng suất và biến dạng khi hàn tấm 57

3.1 Ứng suất và biến dạng do co ngang khi hàn giáp mối các tấm tự do 58

3.2 Ứng suất biến dạng do co ngang khi hàn giáp mối có gá kẹp 67

4 Các ứng dụng tính toán vật liệu gia công tấm 69

II Tính toán k ết cấu dàn 70

1 Khái ni ệm, phân loại, trạng thái làm việc về kết cấu dàn 70

1.1 Khái ni ệm về dàn 71

1.2 Phân lo ại và các trạng thái làm việc của dàn 71

1.2.1 Dàn kèo nhà 71

1.2.2 Các dàn c ần trục thường có dạng như hình 5-14 72

1.2.3 Dàn c ầu 73

2 Tính toán kết cấu dàn 73

2.1 Tính tải trọng và ứng suất trong các thanh của dàn 73

2.1.1 Tính tải trọng 73

2.1.2 Tính n ội lực trong các thanh của dàn 73

2.2 Xác định tiết diện ngang các thanh của dàn 74

2.3 Tính toán nút dàn 75

2.3.1 Tính nút đế 75

2.3.2 Tính nút đỉnh 76

2.4 Nối các thanh biên 76

3 Ứng suất và biến dạng khi hàn kết cấu dàn 76

4 Ứng dụng tính vật liệu gia công dàn 80

5 An toàn lao động - vệ sinh môi trường 84

Bài 1: V ẬT LIỆU CHẾ TẠO KẾT CẤU HÀN

1 Thép đinh hình

Thép đình hình là những loại có hình dạng đặc biệt hoặc có tiết diện ngang thay đổi chu kỳ theo chiều dài, loại này ít dùng trong kết cấu hàn

- Thép ch ữ L (thép góc): Đây là loại thép hình được sử dụng rất nhiều để chế tạo

các loại kết cấu hàn, thép chữ L thường dùng để chế tạo các loại khung, dàn, hoặc các liên kết khác trong các kết cấu Từ thép góc ta có thể chế tạo ra các loại hình khác nhau bằng cách ghép các thanh thép góc lại với nhau, ví dụ ghép hai thanh thép góc lại

ta sẽ có kết cấu chữ [, hoặc chữ T, nếu ghép 4 thanh góc ta sẽ có kết vấu chữ , do vậy đây là loại thép hình có phạm vi sử dụng rất lớn trong thực tế Thép hình chữ L có 2

loại là L cánh đều và L cánh lệch

+ Thép ch ữ L cạnh đều: Gồm có 67 loại được qui định trong TCVN

1656-75 Loại nhỏ nhất có kích thước L20  3, nghĩa là mỗi cạnh có kích thước là 20mm, chiều dày có kích thước là 3mm Loại lớn nhất có kích thước L250  20 Đây là loại thép được sử dụng rất nhiều để chế tạo kết cấu rất nhiều do tính công nghệ của nó rất cao, trong quá trình gia công người thợ không cần chú ý đến các cạnh của thanh thép,

do cạnh của các thanh đều bằng nhau, chính đây là dặc tính rất ưu việt của loại thép góc này

+ Thép ch ữ L cạnh không đều: Gồm có 47 loại được qui định trong tiêu

chuẩn TCVN 1657-75 Loại nhỏ nhất là L25163,có nghĩa là cạnh thứ nhất 25mm,

cạnh thứ hai 16mm, chiều dày 3mm Loại lớn nhất có kích thước 250  160  20 Đây là loại thép góc mà hiện nay phạm vi ứng dụng không lớn, do tính công nghệ của thép không cao vì trong quá trình gia công người thợ cần phải chú ý đến các cạnh của thanh thép (do các cạnh không đều nhau) do vậy sẽ ảnh hưởng đến năng suất lao động

Vì vậy khi thiết kế kết cấu cần chú ý đến đặc điểm này để lựa chọn thép góc cho hợp

lý

- Thép ch ữ : Đây là loại thép được sử dụng rất nhiều để chế tạo các loại kết cấu

chịu uốn, nén Theo TCVN 1655-75 thép chữ  có 23 loại, chiều cao loại nhỏ nhất là 100mm, loại lớn nhất là 600mm Ngoài ra còn có thêm một số loại đặc biệt ký hiệu có thêm chữ "a" ở phía dưới Thép chữ  là loại thép rất khó liên kết với nhau để tạo ra

một loại mới

- Thép ch ữ [: Theo TCVN 1654-75 thép chữ [có 22 loại, chiều cao loại nhỏ nhất

là 50, loại lớn nhất là 400mm ( đây là chiều cao của tiết diện ), ví dụ [ 22 chỉ loại này

có chiều cao là h = 220mm Chiều dài của thép chữ [ từ 4 - 13m Ngoài ra còn có một

số loại đặc biệt thì ký hiệu có thêm chữ "a" phia dưới, ví dụ thép [ 22 a

Trong thực tế còn có cácloại thép hình khác như thép ống không hàn được dùng trong các kết cấu đường dẫn chất lỏng,chất khí Đối với loại này thường chỉ thực, thép tròn, thép vuông v.v cũng thường được sử dụng

2 Thép t ấm

Thép tấm được dùng rộng rãi vì có tính vạn năng cao, có thể chế tạo ra các loại hình dáng, kích thước bất kỳ, thép tấm được dùng nhiều trong các loại kết cấu như vỏ tàu thuỷ, vỏ các bình chứa chất lỏng, bình chưa khí, các loại bồn chứa, bể chứa, các

loại ống dẫn chất lỏng, chất khí Ngoài ra thép tấm còn được dùng để chế tạo các loại chi tiết máy v v Trong thực tế thép tấm có qui cách như sau:

- Thép tấm phổ thông: Có chiều dày S = 4  60 mm; chiều rộng từ 160  1050

mm chiều dài từ 6000  12000 mm

- Thép tấm dày có chiều dày S = 4  160mm; chiều rộng từ 600  3000 mm; chiều dài từ 4000  6000mm

- Thép tấm mỏng có chiều dày S = 0,2  4mm rộng từ 600  1400 mm

3 Các lo ại vật liệu thường dùng để chế tạo kết cấu hàn

3.1 Thép các bon th ấp

Đây là loại vật liệu được sử rất nhiều để chế tạo các loại kết cấu hàn, do loại vật

liệu này rất dể hàn và mối hàn dể đạt được chất lượng theo yêu cầu mà không cần phải

có những biện pháp công nghệ phức tạp nào Trong thực tế, thép các bon thấp sử dụng

để chế tạo kết cấu hàn được chia ra hai nhóm chính là thép hình và thép tấm, và được tiêu chuẩn hoá theo Tiêu chuẩn Việt nam (TCVN) Đối với các loại thép này của các nước khác cũng đều được tiêu chuẩn hoá theo tiêu chuẩn quốc tế

3.2 Thép h ợp kim thấp

Đây là loại thép có tính hàn tốt chỉ đứng sau thép các bon thấp, do có tính hàn tốt cho nên các loại thép hợp kim thấp cũng rất hay được sử dụng để chế tạo các kêt cấu hàn có yêu cầu độ bền cao hoặc làm việc trong các điều kiện đặc biệt Thép hợp kim

thấp thường được dùng để chế tạo kết cấu hàn gồm các loại như thép Măng gan; thép Crôm - Silíc - Măng gan; Crôm - Măng gan - Môlipđen Thép hợp kim thấp gồm các

loại thép hình hoặc thép tấm, được chế tạo theo tiêu chuẩn

3.3 Thép không r ỉ

Được sử dụng để chế tạo các loại kết cấu hàn làm việc trong những điều kiện đặc

biệt, như làm việc ở điều kiện nhiệt độ cao, làm việc trong điều kiện tiếp xúc với hoá

chất, hoặc các thiết bị bảo quản, chế biến thực phẩm, thiết bị dụng cụ y tế v.v Phần

lớn các loại thiết bị thuộc các loại này thuộc dạng tấm, hiện nay do nhu cầu sử dụng các loại kết cấu được chế tạo từ thép không rỉ đang rất lớn cho nên rất nhiều các công nghệ gia công kết cấu thếp không rỉ hiện đại đã xuất hiện trong thực tế Các loại thép không rỉ được sử dụng nhiều hiện nay đó là Crôm - Ni ken; Crôm - Ni ken - Bo; Niken

- Môlíp đen - Crôm Và một số loại thép chịu ăn mòn hoá học, chịu nhiệt, bền nhiệt

3.4 Nhôm và hợp kim nhôm

Nhôm và hợp kim nhôm cũng được ứng dụng nhiều để chế tạo kết cấu hàn Đặc

biệt là hợp kim nhôm được dùng trong để chế tạo các kết cấu yêu cầu có trọng lượng

nhỏ, hoặc các kết cấu yêu cầu chống rỉ Thông thường hợp kim nhôm hay được dùng

nhất là Duya-ra dùng cho các kết cấu đòi hỏi có độ bền nhiệt cao; còn hợp kim nhôm -

ma nhê dùng cho các loại kết cấu như vỏ tàu loại nhỏ có tốc độ cao, các kết cấu xây

dựng, các thùng chứa thực phẩm, chứa thức ăn, chứa nước v.v Nhôm và hợp kim nhôm thường được chế tạo ở dạng tấm

4 Tính toán v ật liệu gia công kết cấu hàn

Bài 2: TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN MỐI HÀN

1 Tính độ bền kéo, nén của mối hàn giáp mối

Mối hàn giáp mối là loại mối hàn được ứng dụng rất nhiều trong các kết cấu hàn,

do mối hàn có nhiều ưu điểm như tốn ít kim loại cơ bản, ít ứng suất tập trung, công

nghệ thực hiện dễ dàng hơn

Do mối hàn chịu kéo và chịu nén thì độ bền giống nhau nên ta chỉ cần tính toán,

kiểm tra điều kiện bền cho trường hợp chịu kéo là đủ, để kiểm tra điều kiện bền kéo ta

xét một mối ghép hàn giáp mối như (hình 1)

Ta có chiều rộng của tấm nối là b cũng chính là chiều dài cần hàn, chiều dày của chi

tiết hàn là S, lực kéo là N Như vậy theo lý thuyết bền ta có

Để mối ghép hàn đảm bảo độ bền thì biểu thức sau phải được thoả mãn

Trong đó: Ơmax là ứng suất lớn nhất sinh ra khi kết cấu chịu lực tác dụng, N là

lực tác dụng, Fh là diện tích mặt cắt của mối hàn, và được xác định như sau:

Fh= b  S với S là chiều dày chi tiết hàn

Như vậy ta có:

Ơmax =  k

S B

Từ công thức trên ta suy ra các bài toán cơ bản sau:

- Bài toán 1: Kiểm tra điều kiện bền kéo theo cường độ, ta dùng công thức (2-2)

- Bài toán 2: Xác định tải trọng, lúc này ta dùng công thức sau:

năng chịu tải trọng của kết cấu thì chúng ta thiết kế các mối hàn xiên như hình 2-2

Trên hình vẽ ta có: N là lực tác dụng

b là chiều rộng của tấm nối

là góc vát nghiêng của các chi tiết hàn

Như vậy điều kiện bền của mối hàn lúc này sẽ là:

N

.

sin

max



Mà α luôn luôn nhỏ hơn 900 cho nên ứng suất tác dụng lúc này bị giảm xuống, do vậy

điều kiện bền tăng lên

2 Tính độ bền kéo, nén của mối hàn góc

Khi kiểm tra độ bền cho mối hàn góc ta thực hiện quá trình kiểm mối hàn theo các

dạng sau:

2.1 Tính m ối hàn đối xứng ngang

Xét mối hàn ngang chịu lực như hình vẽ 2-3

N

N h

Ta có biểu thức xác định độ bền như sau:

 h

B h

.

Trong đó N là lực tác dụng, h là chiều cao của mối hàn, B là chiều dài đường hàn,

do chiều cao của mối hàn h = k.Cosin450 = 0,7 và k = S trường hợp các tấm có chiều dày không bằng nhau, thì k được chọn theo tấm có chiều dày nhỏ hơn cho nên:

 h

B S

N



4,

Trong đó: l- là chiều dài đường hàn

h- là chiều cao mối hàn

Hình 2-4: M ối hàn đối xứng dọc

N

3 Tính độ bền uốn tổng hợp của các mối hàn

3.1 M ối hàn giáp mối chịu uốn

ơ là ứng suất sinh ra do uốn

l P

.

6

Khi mối hàn góc chịu uốn điều kiện bền được xác định như sau:

 h

B l h

M



Trong đó: M -là mô men uốn

h - là chiều cao mối hàn

l -là chiều dài mối hàn cả 2 phía, B là chiều cao của tấm hàn

Khi mối hàn mối hàn chịu uốn và kéo hoặc nén thì điều kiện bền được xác định

như sau:

 h

l h

N w

w- là mô men chống uốn

h- là chiều cao

l -là tổng chiều dài đường hàn

- Trong trường hợp mối hàn tổng hợp chịu uốn như hình vẽ 2-7 thì điều kiện bền sẽ

l h l l h

M N

. d n n

l h l l h

M L

3.3 Mối hàn chịu xoắn

Đối với mối hàn chịu xoắn như hình 2-9 thì điều kiện bền sẽ là:

 h x

Trong đó: MX là mô men xoắn

wX là mô men chống xoắn

3.4 Các ví dụ tính toán

- Ví dụ 1: Cho mối ghép hàn như hình vẽ 2 - 10 biết rằng lực kéo N = 260 KN,

  h 28KN/cm2 vật liệu có S = 8 mm Hãy xác định chiều dài đường hàn để kết cấu

đảm bảo điều kiện bền

MX

Hình 2-9:

N

Bài giải:

Từ điều kiện bền của mối hàn giáp mối ta thấy để đảm bảo điều kiện bền thì biểu

thức sau phải được thoả mãn:

 Như vậy để đảm bảo điều kiện bền thì chiều dài của mối hàn

L =  116 mm, cho nên ta chọn tấm thép có chiều rộng B = 116 mm

- Ví dụ 2: Cho mối ghép hàn, chịu lực như hình vẽ, hãy xác định độ bền của mối

hàn, nếu vật liệu chế tạo kết cấu là thép các bon thấp có   k= 28 KN/cm 2,

N = 450 KN, S = 8 mm, B = 300 mm

Bài giải:

Đây là mối hàn đối xứng ngang, do vậy để đảm bảo điều kiện bền thì biểu thức

sau phải được thoả mãn công thức 2-8:

 h

B h

2Trong đó:   h 0,65  k thay vào biểu thức trên ta có

28 65 , 0 30

h  0,48 cm Như vậy để mối hàn đảm bảo độ bền ta chọn chiều cao mối hàn h = 5 mm

- Ví dụ 3: Cho kết cấu hàn chịu lực như hình vẽ Hãy kiểm tra điều kiện bền của mối hàn, nếu lực tác dụng P = 120 KN, B = 260 mm, chiều dày của chi tiết hàn L = 400 mm,vật liệu có   28 2

50



B L h

P

28 65 , 0 28 40

50

 Như vậy để đảm bảo điều kiện bền ta chọn mối hàn có chiều cao h = 4 mm

4 An toàn lao động - Vệ sinh phân xưởng

Trong phân xưởng thường gặp nhiều trường hợp mất an toàn lao động cho người

và trang thiết bị Các nguyên nhân chủ yếu gồm:

- Sự bất cẩn trong khi làm việc, thực hiện không đúng các thao tác

- Không tuân thủ triệt để các nguyên tắc quy định về an toàn lao động

- Sắp xếp công việc, vật tư, nơi làm việc không hợp lý Ngoài ra, nguy cơ

về tai nạn, khí độc hại, cháy nổ, có thể xảy ra trong xưởng hàn, xưởng gò do đặc trưng công việc có thể có các nguy cơ tai nạn riêng, cần đặc biệt chú ý để đảm bảo năng suất lao động, chất lượng sản phẩm, an toàn cho người và trang thiết bị, các yêu

cầu cơ bản về an toàn trong phân xưởng bao gồm:

- Trang bị bảo hộ lao động: Quần áo, giày, găng tay, kính bảo hộ bảo đảm đúng quy định

- Khi sử dụng các dụng cụ máy móc có bộ phận quay ( máy khoan, máy cưa, máy

uốn ống, máy cắt ) Các bộ phân quay hoặc truyền động phải có che chắn an toàn

- Dụng cụ trong khi làm việc phải được sắp xếp gọn gàng, đúng nơi quy định, theo

thứ tự sử dụng, sử dụng đúng công cụ, đúng phương pháp, kiểm tra dụng cụ trước khi làm việc

- Bảo quản và sử dụng hợp lý các loại dầu mỡ, dung dịch làm nguội, sơn

- Không được sử dụng máy móc khi chưa được chỉ dấn rõ ràng, chưa nắm vững các quy định an toàn về máy móc đó Chỉ được sử dụng đúng theo yêu cầu công việc

- Trong khi sử dụng máy, phải đứng đúng vị trí, thao tác máy đúng quy định, dụng

cụ phải sắp xếp đúng theo thứ tự Kiểm tra máy móc trước khi cho máy hoạt động

Dừng máy và kiểm tra lại sau khi máy sau khi sử dụng

- Kết thúc công việc, phải làm vệ sinh sạch sẽ máy móc, nơi làm việc, dụng

cụ các phế liệu phải được đưa vào nơi quy định

- An toàn bản thân, an toàn cho mọi người, an toàn nơi làm việc là quyền lợi, trách nhiệm, nghĩa vụ, và lương tâm của người lao động

1 Tính ứng suất và biến dạng khi hàn đắp

Phụ thuộc vào kích thước tấm dài hay ngắn, tốc độ hàn, có kẹp chặt hay không

mà có những dạng khác nhau, song nói chung sau khi nguội và để tự do thì đều bị công lõm về phía mối hàn

Hình 3-1: Ứng suất biến dạng khi hàn đắp

Hình 3-1: Mối hàn giáp mối

bn = 0,5.h

Ta có nội lực tác dụng dọc trục là:

P = F0 σT = bn.δ.σT Theo điều kiện cân bằng của các nội lực dọc trục ta có

P = bn.δ.σT = σ2.(h-bn).δ Trong đó: σ2 là ứng suất phản kháng ở ngoài vùng ứng suất tác dụng

P b

Moomen gây ra bởi nội lực tác dụng là:

M = 2

.h P

Nếu tấm đế tự do thì nó bị uốn cong theo mômen trên và độ võng dư được xác định theo công thức sức bền thông thường:

ƒ =

J E

M

8

3

h E

).(

.3

h E

l b

h P W

2

.

2.1 Tính nội lực tác dụng

Nội lực tác dụng là nội lực sinh ra trong vùng ứng suất tác dụng, nội lực tác dụng

phụ thuộc vào diện tích của vùng có nhiệt độ nóng chảy đến 5500C, vùng này còn gọi

là vùng ứng suất tác dụng, nội lực tác dụng được tính như sau

S là chiều dày của chi tết hàn

b0 là chiều rộng của vùng ứng suất tác dụng được xác định như sau:

b0 = b1 + b2 b1 là vùng mối hàn và lân cận bao gồm vùng nóng chảy, vùng chảy dẻo

b2 là vùng kim loại ở trạng thái đàn hồi

b1 =

c 550 c S v

q 484 , 0

0

0  (3- 4) Trong đó: - q là năng lượng hữu ích của nguồn nhiệt

q = 0,24.uh Ih  (calo/s ) (3- 5) ( 0,75 khi hàn hồ quang tay, 0,9khi hàn tự động )

- v là vận tốc hàn ( cm / s.)

- S0 là chiều dày tính toán của kết cấu hàn

- c là nhiệt dung của kim loại ( calo/ g.0c )

-  là khối lượng riêng của kim loại ( g/cm3 )

Việc xác định b2 phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như năng lượng riêng q0, chiều

rộng tấm hàn h0 và các thông số khác, b2 có thể được xác định như sau :

b2 = K2.( h - b1 )

Trong đó:

- K2 là hệ số phụ thuộc vào q0 và vật liệu chế tạo chi tiết

- h là chiều rộng toàn bộ phần ứng suất tính toán, đối với hàn hồ quang tay thì

h = 250 mm, đối với hàn tự động thì h = 300  350 mm

Thay b1, b2 vào biểu thức (3 - 2 ) ta tính được nội lực tác dụng P

Trong trường hợp nếu hàn 2 tấm có chiều rộng không bằng nhau hình 3-2 thì ta tính toán như sau :

a và c là chiều rộng của vùng phản kháng 1 và vùng phản kháng 2

S là chiều dày của các tấm

2.2.2 Ứng suất phản kháng được tính như sau

Theo nguyên lý cân bằng lực thì: P = Pa + Pc Thay các giá trị của chúng vào ta có

na 2

b h

b c

a

b b

Các lực Pa và Pc sẽ tạo ra mô men uốn khi quay quanh tâm của vùng ứng suất tác

dụng, các mô men này được xác định như sau:

2

2

0 2

0 2

0

S c b

a S a b

c P b a

S.b

u

Sh b h 2

c a h P 6 6

h S

M w

c a b 3

l là chiều dài của chi tiết hàn

E là mô đun đàn hồi

J là mô men quán tính được xác định như sau:

J =

12

h

thay vào biểu thức tính độ võng ta có

fmax = 23

h.S.E.8

l

M.12

= 23

h.S.E.2

l

M3

Vậy ta có:

fmax = 23

h S E 2

l.

M 3

( cm ) ( 3 - 10 )

2.6 Các ví d ụ và bài tập

-Ví dụ 1 Cho kết cấu hàn giáp mối như hình vẽ Hãy xác định độ võng của kết cấu sau khi hàn biết rằng vật liệu chế tạo là thép các bon thấp có = 24 KN/cm2 ,các kích thước cho trên hình vẽ

200 10

F

I

b1 =  

 0 , 6 0 , 347 0 , 16 7 , 85 550

1080 484 , 0 550

c v S

q 484 , 0

h

3,62 cm b2a = k2 (ha - b1 ) = 0,224.( 30 - 3,62 ) = 5,91 cm

( k2 được chọn theo biểu đồ k2 = 0,224 )

h 2

c a h P

c a b 3

59,1647,2093,17.24.3

5- Tính độ võng: Độ võng được xác định theo công thức 3-10: f =

J.E.8

h

 ; E = 2,1.104 KN/cm2 Thay các giá trị trên vào công thức tính độ võng ta có:

f.= 4 2 3 

55 8 , 0 10 1 , 2 8

12 150

744 9.10-3 cm

Bài tập:

Tính độ võng khi hàn đắp có kích thước như sau: S = 8 mm; l = 1500 mm

h.= 150 mm; lớp đắp có c = 2 mm; vật liệu chế tạo là thép các bon thấp có

3.1 Tính ứng suất và biến dạng khi hàn kết cấu chữ L (hình 4- 4)

Khi hàn kết cấu chữ L thường phát sinh ứng suất và biến dạng, các ứng suất và

biến dạng được xác định như sau:

F

F

S b 2

bh

b







  ( 3- 12)

3.1.3 Tính mô men uốn

Mô men uốn được xác định như sau:

.

2p1h   ph  (3-13)

Hình 4-4

- Khi   0Giốngnhư hàn đắp vào mép tấm, lúc này ta có M =

2

ph

- Khi 1800giống như hàngiáp mối nếu 2 tấm bằng nhau, lúc này M = 0 Ứng suất

do mô men uốn sinh ra được tính như sau:

M là mô men uốn

l là chiều dài kết cấu

E là mô dun đàn hồi

J là mô men tĩnh

3.2 Ứng suất và biến dạng khi hàn kết cấu chữ T

Kết cấu chữ T gồm 2 tấm, một tấm đế và một tấm vách, hàn với nhau bằng 2 mối hàn góc như hình vẽ 3-5

Vùng ứng suất tác dụng sinh ra được xác định như sau:

Trong đó:

P1là nội lực phản kháng là nội lực phản kháng của tấm đế, được xác định như sau:

1 1

2 2 S

S b

P2 = 2h2b n2S2 (3-19)

Mô men uốn M của các nội lực tác dụng lên kết cấu là:

M = P2 y2 - 2P1 y1 (3-20) Trong đó:

y1, y2 là khoảng cách từ các điểm đạt lực phản kháng 2P1 và P2 đến trọng tâm vùng của vùng ứng suất tác dụng, đòng thời điểm đó cũng là điểm đạt của tác dụng P

Nếu kết cấu hàn để tự do trong quá trình hàn thì dưới tác dụng của mô men uốn M

sẽ bị uốn và sẽ sinh ra ứng suất uốn được xác định như sau:

W

M





Do ảnh hưởng của mô men uốn mà liên kết bị cong sau khi hàn, tạo ra độ võng và

độ võng được xác định như sau:

fmax=

EJ

l M

- Khi lắp ghép kết cấu phải tránh những mối hàn đính tạo thành mối ghép cứng, sử

dụng đồ gá sao cho khi hàn kim loại có thể tự do co giãn

- Khi hàn càn chú ý một số vấn đề sau:

Đối với các tấm được chế tạo từ các tấm nhỏ, trước hết phải hàn các mối hàn ngang để tạo thành các giải riêng biệt sau đó hàn các giải này với nhau tạo thành tấm

lớn

Khi hàn các kết cấu dầm cần hàn các mối hàn nối các tấm đế, tấm vách sau đó

mới bắt đầu hàn các mối hàn góc liên kết giữa các tấm đế và tấm vách

Khi hàn các kết cấu thùng chứa bể chứa hình trụ cần hàn các đường hàn dọc của

các tấm vòng, sau đó hàn các vòng lại với nhau

Khi hàn nhiều lớp nhiều đường, thì các lớp sau có hướng ngược với các lớp hàn

trước

4.2 Các bi ện pháp khử biến dạng

Trong trường hợp hàn các đường hàn được bố trí đối xứng nhau thì cùng hàn cả

2 phía đồng thời, như vậy biến dạng sinh ra, ở cả 2 phía sẽ có chiều ngược nhau, kết

quả là chúng sẽ bị triệt tiêu hoặc sẽ bị giảm xuống còn rất nhỏ Nếu khi hàn một số kết

cấu có thể tạo ra được biến dạng ngược thì cố gắng lắp ghép để khi hàn tạo thành các

biến dạng ngược, thông thường hàn các kết cấu tấm dễ thực hiện phương pháp này

4.3 K ẹp chặt chi tiết khi hàn

Chi tiết được kẹp chặt bằng các loại đồ gá có đủ độ cứng vững để trong quá trình

hàn biến dạng sinh ra sẽ bị khống chế cưỡng bức, sử dụng phương pháp này trong quá

trình gia công cần tính đến sự gia tăng nội ứng suất

4.4 Các phương pháp giảm ứng suất

4.4.1 Phương pháp tạo lực ép lên mối hàn

Đây là phương pháp mà sau khi hàn xong người ta dùng các biện pháp tác dụng lên

mối hàn các lực ép đủ lớn để triệt tiêu các ứng suất tồn tại trong mối hàn, cũng có thể

thực hiện bằng cách dùng máy cán để cán mối hàn sau khi đã hàn

4.4.2 Nung nóng trước khi hàn và trong quá trình hàn

Đây là biện pháp nhằm mục đích làm cho nhiệt sinh ra trong quá trình hàn được

phân bố tương đối đồng đều cho nên ứng suất và biến dạng sinh ra sẽ giảm ở mức tối

thiể Các phương pháp này được ứng dụng khi hàn những vật liệu có tính hàn kém Nguồn nhiệt được sử dụng thông thường dùng dòng điện cao tần, dùng nhiệt của các

ngọn lửa khí đốt và một số nguồn nhiệt khác

4.4.3 Nung sau khi hàn

Đây là một phương pháp loại bỏ ứng suất tồn tại trong mối hàn sau khi hàn Có thể

dùng các phương pháp ram thấp ở nhiệt độ khoảng 600 ÷ 650 0c sau đó giữ nhiệt trong

khoảng thời gian từ 2 ÷ 3 phút cho 1mm chiều dày chi tiết hàn Phương pháp này chỉ

ứng dụng cho các chi tiết có kích thước nhỏ

4.4.4 N ắn, sửa

Nắn sửa kết cấu sau hàn là một phương pháp thông dụng quá trình nắn sửa có thể được thực hiện bằng cách nắn cơ khí hoặc nắn nhiệt Nắn cơ khí được thực hiện trên các máy búa, máy ép, máy cán Quá trình này có thể thực hiện ở các trạng thái nóng

hoặc nguội Nắn nhiệt là phương pháp dùng nhiệt để tạo ra các ứng suất có chiều ngược với chiều ứng suất sinh ra trong quá trình hàn, kết quả là các ứng suất này tự cân bằng nhau, qúa trình nắn bằng nhiệt đòi hỏi người thợ, người cán bộ kỹ thuật phải

am hiểu các quá trình biến dạng do nhiệt, có kinh nghiệm thực tế để lựa chọn được các điểm nung hợp lý Thông thường qúa trình nắn được thực hiện theo hình vẽ sau:

5 An toàn lao động và vệ sinh phân xưởng

Bài 4: TÍNH TOÁN K ẾT CẤU DẦM, TRỤ

I Tính toán k ết cấu dầm

1 Khái ni ệm và phân loại dầm

1.1 Khái ni ệm

Dầm là một phần tử của kết cấu hàn, làm việc chủ yếu chịu uốn, dầm được liên

kết tạo thành các kết cấu khung, bệ

Trong thực tế dầm được sử dụng nhiều trong các kết cấu cầu, kết cấu khung nhà

bằng thép, khung sườn tàu thuỷ, ô tô, cầu trục

1.2 Phân lo ại dầm

Trong thực tế dầm có rất nhiều loại, tuỳ theo từng yêu cầu cụ thể mà có thể sử

dụng các loại dầm có mặt cắt ngang khác nhau, tuy nhiên kết cấu dầm chủ yếu làm

việc ở trạng thái chịu uốn là chính cho nên các dạng mặt cắt ngang chủ yếu của dầm bao gồm 4 loại chính như sau:

- Dầm có mặt cắt ngang hình chữ I: Đây là loại dầm được dùng rất nhiều trong các

lĩnh vực xây dựng, giao thông, chế tao máy, đóng tàu thuỷ Kết cấu dầm gồm 2 tấm

đế và 1 tấm vách, được liên kết với nhau bởi 4 mối hàn góc như hình vẽ

Hình 3-6

- Dầm có mặt cắt ngang hình chữ nhật, đây là loại dầm được dùng nhiều trong các nghành chế tạo máy, nghành xây dựng, đóng tàu thuỷ Kết cấu dầm gồm 4 tấm thép được ghép lại với nhau bằng các mối hàn góc như hình vẽ

- Dầm chữ có mặt cắt ngang hình chữ U, là loại dầm được dùng nhiều trong các lĩnh

vực chế tạo máy, chế tạo ô tô, xây dựng Kết cấu của dầm gồm 3 tấm thép được ghép

lại với nhau bằng 3 mối hàn góc như hình vẽ

- Các loại dầm khác gồm có dầm có mặt cắt ngang hình chữ T, hình vuông, hình tròn

cũng được sử dụng trong một số trường hợp dặc biệt khi thiết kế yêu cầu, tuy nhiên các loại dầm này sử dụng không nhiều

2.1 Tính ch ọn chiều cao của dầm

Do dầm làm việc ở chế độ chịu uốn cho nên độ cứng của dầm phải được thoả mãn Muốn độ cứng của dầm được đãm bảo thì chiều cao của dầm phải được xác định

và thảo mãn được các điều kiện của nó Trong thực tế chiều cao tính toán của dầm có

thể được tính toán theo công thức thực nghiệm sau:

M là mô men uốn tính toán của dầm; Sb là chiều dày của tấm vách Khi thiết kế

dầm thì trị số của Sb là chưa biết, vì vậy ban đầu ta cho Sb một giá trị nào đó Với các

kết cấu xây dựng thì Sb được chọn trong một giới hạn hẹp như sau:

SV = 5  10 mm khi chịu tải trọng nhẹ (4- 2)*

SV = 10  18 mm khi chịu tải trọng nặng

2.2 Tính toán các thông s ố khác của dầm

2.2.1 Tính mô men ch ống uốn

Mô men chống uốn của dầm được xác định theo công thức sau:

Wy=  M k (4-3 )

Trong đó: M được xác định ở trên

2.2.2 Tính mô men quán tính c ủa tiết diện

Mô men quán tính được tính như sau:

h là chiều cao của dầm được tính theo công thức thực nghiệm ở trên (4-2)

2.2.3 Tính mô men quán tính c ủa tấm vách đứng có chiều cao h b chi ều dày S b

Mô men quán tính của tấm vách đứng được xác định như sau:

(4- 5 ) Trong đó: hV được lấy gần đúng theo công thức sau hV = 0,95h

2.2.4 Tính mô men quán tính c ủa 2 tấm đế

Mô men quán tính của 2 tấm đế được tính như sau:

Jd= Jy - JV ( 4- 6) Nhưng theo lý thuyết bền ta có:

2

h F

J d (4-7) Trong đó:

- J0 là mô men quán tính của tấm đế lấy đối trục riêng của nó, thường thì trị số này rất

nhỏ, cho nên khi tính toán ta có thể bỏ qua

- h1 là khoảng cách giữa trọng tâm của 2 tấm đế, thường được chọn như sau:

S Q

. ( 4-10 ) Trong đó:

- Q là lực cắt ngang lớn nhất của dầm

- S là mô men tĩnh của 1/2 mặt cắt ngang lấy đối với trọng tâm của dầm

- SV là chiều dáy của tấm vách

2.2.7 Tính ứng suất tương đương

Ứng suất tương đương được xác địng khi giá trị của M và Q cùng cực đại tại một

mặt cắt, chúng được xác định ở cạnh trên của tấm vách, công thức tính như sau:

 k

  1  3 1  (4-11) Trong đó:

2

S Q

nhất, ứng suất này được xác định như sau:

V

S J

S Q



 (4-14) Các mối hàn có cạnh là k thì:

k J

S Q

.7,0.2



 (4-15) Trường hợp tải trọng di động trên mặt dầm thì:

k z

P n

k

.7,0.2



 (4-16) Trong đó:

P là trị số tải trọng tập trung

n là trị số phụ thuộc vào đặc trưng gia công cạnh tấm đứng

z là chiều dài mối hàn tính toán trên đó áp lực truyền từ tấm đế sang tấm đứng Sau khi xác định được  và  k ta tiến hành xác định ứng suất tổng hợp theo công thức sau:

 h

k

  2  2  (4-17) Trong thực tế khi yêu cầu sử dụng dầm có chiều dài lớn ta phải tiến hành nối

dầm khi nối dầm cần lưu ý các mối nối ở các tấm phải lệch nhau như hình vẽ 4-3

kế ta nên hạn chế dùng tấm đệm vì nó là nguồn gốc sinh ra ứng suất tập trung

3 Ứng suất và biến dạng khi hàn dầm

Ứng suất và biến dạng do co dọc dầm hàn chữ I Dầm chữ I gồm 2 tấm vách, có 4

mối hàn gốc

- Việc xác định vùng ứng suất tác động và nội lực tác động: như với liên kết hàn

chữ T

- Gọi Fc là tiết diện vùng ứng suất tác động do một cặp mối hàn (tại hai bên vách

về cùng một phía biên trên hoặc biên dưới) gây ra nội lực tác động của nó là (h 4-5)

- Nội lực tác động của mối hàn khi thực hiện với chế độ hàn như nhau, sẽ giống nhau về giá trị lẫn hướng của ứng suất phản kháng dọc trục:

σ2 = 2

) 2

P

 ( 4-21) Trong đó F là tiết diện ngang của dầm

- Nội lực tác động toàn phần, nếu các mối hàn được thực hiện như nhau (lực 2P)

sẽ đặt ở trọng tâm tiết diện ngang của dầm Vì vậy mô men uốn và độ võng dư toàn

phần đều bằng không

- Sau khi hàn song, dầm sẽ ngắn đi một đoạn:

∆l =

E l

.

2



= ε.l (4-22)

ε là biến dạng co dọc tương đối

l là chiều dài của dầm ( của mối hàn )

- Trong thực tế độ võng dư f = 0 nếu cả 4 mối hàn được thực hiện đồng thời hoặc được thực hiện theo một thứ tự sao cho biến dạng uốn do các mối hàn trước gây ra được triệt tiêu hoàn toàn bởi biến dạng ngược chiều do các mối hàn sau gây ra Đây là điều khó thực hiện, vì vậy thực sự sau khi hàn các dầm này thường có một độ võng dư

* Phương án 1: Hàn từng cặp mối hàn giáp biên ( hình 4-6)

Hình 4-6: Hàn t ừng cặp mối hàn

- Từ khía cạnh giảm công việc xoay lật đây là một phương án thuận lợi

- Mô men uốn do nội lực tác động dọc trục của mối hàn 1 và 2 gấy ra sẽ tác động trong mặt phẳng tấm vách và có gái trị đã biết:

M1 = P2y2 – 2P1y1 (4-23) Như trường hợp hàn dầm chữ T

- Biên trên của dầm được hàn đính với tấm vách nên ta coi như chúng không có ảnh hưởng đáng kể tới hiện tượng uốn của dầm và thực chất thì mô men uốn M1 do các mối hàn 1 và 2 gây ra chỉ tác dụng lên phần tiết diện chữ T vừa hàn xong

- Độ võng dư f1 sau khi hàn cặp mối hàn giáp biên 1 và 2 sẽ là:

f1 =

1

2 1

8

J E

l M

( 4-24) Trong đó:

M1 là mô men uốn do nội lực tác động của các mối hàn 1 và 2 gây ra

l là chiều dài của dầm ( của mối hàn )

J1 là mô men quán tính của phần dầm gồm tấm vách và tấm biên dưới

E là mô men đàn hồi của vật liệu

- Bước tiếp theo sau khi hoàn thành 2 mối hàn nói trên là xoay dầm 1800 ( lật ngược dầm ) và thực hiện nốt cặp mối hàn 3 và 4 còn lại

- Ta coi khoảng cách trọng tâm vùng ứng suất tác động của cặp mối hàn 3 và 4 tới

trọng tâm tiết diện ngang dầm chữ I là gần bằng một nửa chiều cao của dầm (0,5h)

- Ta sẽ có mô men uốn M2 do nội lực của các mối hàn 3 và 4 gây ra:

M2=

2

.

02h P

( 4-25) Trong đó:

P02 là lực ban đầu quy ước của các mối hàn 3 và 4

P02 = σ0.bn.δ = (σT + σ2 )bn.δ = (σT + σ1 )Fc2 ( 4-26)

với Fc2 là tiết diện vùng ứng suất tác dộng của cặp mối hàn 3 và 4

Chú ý: Lực co ban đầu P02 được dùng trong sơ đồ tính độ võng dư, với giả thiết vùng ứng suất tác động bn có ứng suất là σ0 = σT + σ2 và các thớ còn lại của tấm không có ứng suất

- Mô men M2 sẽ tác động theo hướng ngược với M1

- Mô men quán tính J tiết diện ngang của toàn bộ liên kết dầm hàn chữ I ( lớn hơn J1 ) sẽ chống lại tác dụng uốn của mô men M2

- Độ võng dư do M2 gây ra:

ƒ2 =

J E

l M

8

2 ( 4-27)

- Vì chế độ hàn như nhau nên:

J y J h P

J y P J

J M

M J M

J M

.

2 5 , 0

.

.

.

1

01 1

02

01 01 1

2

1 1 2

1(

66,05,0

- Nội lực của ba mối hàn còn lại sẽ tác động lên toàn bộ tiết diện của dầm chữ I

- Vì vậy độ võng dư cuối cùng không đáng kể do các đọ võng dư:

8

.

J E

l M

; ƒ4 =

J E

l M

8

2

4 ( 4.30) triệt tiêu lẫn nhau

- Theo phương án này phải lật dầm nhiều lần ( hai lần quay 1800)

- Nếu hàn dưới lớp thuốc hợp lý nhất là để các mối hàn ở vị trí hàn sấp (hình ),

sẽ bảo đảm nung nóng đồng đều các tấm vách và biên, chân mối hàn ngấu tốt và dữ thuốc hàn thuận tiện Tuy nhiên số lần dầm lại tăng lên (ba lần )

Hình 4- 8: Thứ tự thực hiện mối hàn

- Đầu tiên người ta hàn các mối hàn 1 và 2

- Sau đó xoay lật 1800 và hàn các mối hàn 3 và 4

- Độ võng dư f hầu như không đáng kể vì các lý do sau:

+ Nội lực của hai cặp mối hàn (1 và 2) và (3 và 4 ) tác động lên toàn bộ dầm chữ I nên độ võng do mối hàn gây ra đều bị triệt tiêu bởi các mối hàn khác

+ Cụ thể: Trong mặt phẳng tấm vách

f1 bị f2 khử ( M1 = - M2; J1 = J2 = J ) f3 bị f4 khử ( M3 = - M4; J3 = J4 = J ) + Trong mặt phẳng vuông góc với vách:

f1’ bị f3’ khử f2’ bị f4’ khử

 Để tăng khả năng chịu tải của kết cấu dầm hàn chữ I, cũng như dầm hộp người

ta tăng chiều cao của tấm vách

Mặt khác giảm chiều dày vách và tăng chiều dày hai tấm biên cũng có tác dụng

tiết kiệm vật liệu Vì vậy sau khi hàn do mỏng quá tấm vách dễ bị mất ổn định do không chịu được ứng suất nén của các mối hàn giáp biên gây ra và có thể xuất hiện các

+ Hàn đính bằng hai máy hàn tự động, kích thước mối hàn đính là nhỏ

+ Tháo dầm đã lắp ghép ra khỏi thiết bị kéo sơ bộ

+ Hàn bằng hai máy hàn tự động theo phương án 3 vừa nêu

Đó là phương pháp sản xuất với quy mô hàng loạt với dầm hàn chữ I

4 Ứng dụng tính vật liệu gia công dầm

1 2

3 4

Cho một dầm chịu tải trọng như hình vẽ Hãy thiết kế mặt cắt ngang của dầm đảm

bảo điều kiện bền Yêu cầu mặt cắt có dạng hình chữ I, biết rằng P =1950KN,   k= 26KN/cm2, l = 8,0m

Hướng dẫn:

4.1 Tính ph ản lực tại các gối đỡ

0 4

5 , 1462 4

1950 3 4

3 4

3

0 4

KN P

l

l P

4

1950 4

4





4.2 Tính mô men uốn M

Mô men uốn lớn nhất tại điểm đạt lực P Dùng mặt cắt để cắt dầm tại điểm này

và lập phương trình cân bằng mô men cho phần dầm bị cắt bên phải hoặc bên trái, ta

có p hương trình sau:

04

KNm

l V

4

12.3.5,4874

3





4.3 Tính chi ều cao của dầm

Chiều cao của dầm được xác định theo công thức thực nghiệm

Thay các giá trị vào biểu thức ta có:

26 1

10 5 ,



4.4 Tính mô men ch ống uốn W y

Mô men chống uốn được xác định theo công thức sau: Wy=   M K

Thay các giá trị vào trong biểu thức ta có:

Wy=

26

10 5 ,

= 16875 cm3

4.5 Tính mô men quán tính J y

Mô men quán tính được xác định theo công thức sau: Jy= Wx

với hV = 0,95.h = 0,95.170 = 162 cm

35429412

162

3542941434375

J J



4.8 Tính chi ều cao h d

Theo lý thuyết bền ta có công thức tính mô men quán tính của tấm đế như sau : Jd= Jdd + JdT trong đó Jdd là mô men quán tính của tấm đế lấy đối với trọng tâm của

tấm đế ; JdT là mô men quán tính của tấm đế lấy đối với trọng tâm của mặt cắt ngang

của dầm

Thay các giá trị vào ta có:

Jd =

2 3

2 2 2

12

F S

h

Trong biểu thức trên thì

12

3

d

d S h

0,18,

0   Thay giá trị này vào biểu thức trên

ta có biểu thức tính chiều rộng của tấm đế sẽ là

h S

J

d

1702,1

5,540040

4

.

J

h M



   K thay các trị số vào ta có

2

26 2 1434375

170

438750

cm KN

S Q

Trong đó: Q = 1462,5 KN,

4

62 2

1 62 2

2 , 1 2

162 2 , 1 62 2 4

2 2

h F S h

8,187614

,

124

cm KN

II Tính toán k ết cấu trụ

1 Khái ni ệm, phân loại, trạng thái chịu tải trọng của trụ

1.1 Khái ni ệm