Giáo trình Tính toán k t c u hàn (L u hành n i b · PDF fileGiáo trình Tính toán kết cấu hàn (Lưu hành nội bộ) 1 Mô đun: TÍNH TOÁN KẾT CẤU HÀN Mã số:

Giáo trình Tính toán kết cấu hàn (Lưu hành nội bộ)

1

Mô đun: TÍNH TOÁN KẾT CẤU HÀN Mã số: MĐ 30 Thời gian thực hiện : 90 h (Lý thuyết: 30 h; Thực hành: 60 h)

MỤC TIÊU MÔ-ĐUN: Mô đun này nhằm trang bị cho người học kiến thức về tính toán ,xác định ứng suất và biến dạng sinh ra khi hàn các kết cấu,biết được các biến dạng sinh ra khi hàn,đồng thời biết tính toán,thiết kế các kết cấu hàn đơn giản.

MỤC TIÊU THỰC HIỆN: Học xong mô-đun này người học sẽ có khả năng:

- Nhận biết chính xác các loại vật liệu chế tạo kết cấu hàn. - Giải thích rõ công dụng của từng loại vật liệu chế tạo kết cấu hàn. - Tính toán đúng vật liệu hàn, vật liệu chế tạo kết cấu hàn khi gia công các kết - cấu hàn. - Tính toán nghiệm bền cho các mối hàn đơn giản như: Mối hàn giáp mối, mối - hàn góc, mối hàn hỗn hợp phù hợp với tải trọng của kết cấu hàn. - Trình bày đầy đủ các bước tính ứng suất và biến dạng khi hàn. - Vận dụng linh hoạt kiến thức tình toán kết cấu hàn vào thực tế sản xuất. - Thực hiện được các nguyên tắc an toàn và vệ sinh phân xưởng.

NỘI DUNG CHÍNH - Vật liệu chế tạo kết cấu hàn - Tính độ bền của mối hàn - Tính ứng suất và biến dạng khi hàn - Tính toán kết cấu dầm trụ - Tính toán kết cấu dàn, tấm vỏ - Kiểm tra kết thúc mô đun

YÊU CẦU ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ-ĐUN *)Về kiến thức: Được đánh giá qua kiểm tra viết, kiểm tra vấn đáp đạt các yêu cầu sau:

- Liệt kê đầy đủ các loại vật liệu chế tạo kết cấu hàn. - Tính toán chích xác vật liệu chế tạo kết cấu hàn. - Trình bày rõ các công thức tính toán độ bền, ứng suất và biến dạng khi hàn. - Giải đúng các bài toán nghiệm bền và tính ứng suất biến dạng khi hàn của các kết cấu

hàn đơn giản. *)Về kỹ năng: Được đánh giá qua bài kiểm tra thực hành, qua quá trình thực hiện, qua kiểm tra chất lượng sản phẩm đạt các yêu cầu sau.

- Nhận biết đúng các loại vật liệu chế tạo các kết cấu hàn. - Tra bảng, tính toán vật liệu hàn chính xác. - Kiểm tra đánh giá đúng công việc tính toán các kết cấu hàn. - Bố trí nơi làm việc gọn gàng khoa học, an toàn.

*)Về thái độ: Được đánh giá trong quá trình học tập, bằng quan sát có bảng kiểm thang điểm đạt các yêu cầu sau:

- Có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm trong công việc, có tinh thần hợp tác giúp đỡ lẫn nhau. Cẩn thận tỉ mỉ, chính xác trong công việc.


2

BÀI 1: VẬT LIỆU CHẾ TẠO KẾT CẤU HÀN MÃ BÀI: MĐ-30-01

Vật liệu chế tạo kết cấu hàn là yếu tố quan trọng quyết định đến chất lượng công trình và là một yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến các quá trình công nghệ,tính kinh tế của công trình. Do vậy việc lựa chọn chế tạo kết cấu hợp lý sẽ mang lại tính hiệu quả kinh tế, kỹ thuật to lớn. Đó là tiêu chí rất quan trọng.

I. NỘI DUNG CHÍNH :

1) Các loại vật liệu thường dùng để chế tạo kết cấu hàn Vật liệu dùng để chế tạo kết cấu hàn gồm có:

Các loại thép các bon thấp: Đây là loại vật liệu được sử dụng rất nhiều để chế tạo các loại kết cấu hàn, do loại vật liệu này rất dễ hàn và mối hàn dễ 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 làm 2 nhóm chính là thép định hình và thép tấm.

Thép hợp 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 kết 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 Manggan; thép Cr –Si –Mn; Cr-Mn-Môlipđen. Thép hợp kim thấp gồm các loại thép hình hoặc thép tấm, được chế tạo theo tiêu chuẩn.

• Các loại thép không rỉ: Được sử dụng để chế tạo các lọai kết cấu hàn làm việc trong những điều kiện đặc biệt như: nhiệt độ cao, làm việc trong điều kiện tiếp xúc với hóa chất, hoặc các thiết bị bảo quản, chế biến thực phẩm, thiết bị dụng cụ y tế... 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 thép không rỉ hiện đại đã xuất hiện trong thực tế. Các loại thép không rỉ được sử dụng nhiều hiện nay đó là: Cr-Ni,Cr-Ni-Bo, Ni-Mo-Cr, và một số loại thép chịu ăn mòn hóa học, chịu nhiệt, bền nhiệt.

• Nhôm và hợp kim nhôm: Nhôm và hợp kim nhôm cũng được sử dụng nhiều để chế tạo kết cấu hàn đặc biệt là hợp kim nhôm được dùng 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: Duy-ra dùng cho các kết cấu đòi hỏi có độ bền nhiệt cao, còn hợp kim nhôm –magiê dùng cho các loại kết cấu như: vỏ tầu

Mục tiêu: Sau khi học xong bài học này người học sẽ có khả năng:

Nhận biết các loại thép định hình U, I, V..., thép tấm, và các loại vật liệu khác như nhôm, hợp kim nhôm, đồng hợp kim đồng, thép hợp kim thường dùng để chế tạo kết cấu hàn.

Giải thích đúng công dụng của từng loại vật liệu khi chế tạo kết cấu hàn. Tính toán vật liệu gia công kết cấu hàn chính xác, đạt hiệu suất sử dụng vật liệu cao.

Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng


3

loại nhỏ có tốc độ cao, các kết cấu xây dựng, các thùng chứa thực phẩm,chứa thức ăn, chứa nước...Nhôm và hợp kim nhôm thường được chế tạo ở dạng tấm.

2) Thép định hình. Thép chữ 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 được dùng để chế tạo các loại khung ,dàn hoặc liên kết khác trong các kết cấu . từ thép góc ta có thể chế tạo ra các loại thép định hình khác nhau bằng cách ghép các thanh thép góc lại với nhau. Ví dụ: ghép 2 thanh thép góc lại với nhau ta sẽ có loại kết cấu chữ [ hoặc chữ T .nếu ghép 4 thanh thép góc ta sẽ có kết cấu chữ I. Do vậy đây là loại thép có phạm vi sử dụng rất lớn trong thực tế. Thép hình chữ L có 2 loại là : L cạnh đều và L cạnh lệch

- Thép chữ L cạnh đều: gồm có 67 loại được quy định trong TCVN 1656-75.loại nhỏ nhất có kích thước L20 x 3,nghĩa là mỗi cạnh có kích thước là 20 mm ,chiều dày có kích thước là 3 mm, loại lớn nhất có kích thước là L250 x 20. Đây là loại thép được sư dụng để chế tạo kết cấu rất nhiều do tính chất 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. Đây chính là đặc tính rất ưu việt của loại thép góc này.

- Thép chữ L cạnh không đều: Gồm có 47 loại được quy định trong tiêu chuẩn TCVN 1657-75 ,loại nhỏ nhất là L25 x16 x3, có nghĩa là cạnh thứ nhất 25 mm, cạnh thứ hai 16 mm, chiều dày 3 mm. Loại lớn nhất có kích thước L250 x160 x20. Đây là loại thép góc mà hiện nay 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 cần chú ý đến đặc điểm này để lựa chọn thép góc cho hợp lý.

Thép chữ I: Đây là loại thép được sử dụng rất nhiều để chế tạo kết cấu chịu uốn, nén. Theo TCVN 1655-75 thì thép chữ I có 23 loại. Chiều cao loại nhỏ nhất là 100 mm ,loại lớn nhất là 600 mm. Ngoài ra còn có thêm một số loại thép đặc biệt ký hiệu có thêm chữ “a” ở phía dưới. Thép chữ I là loại thép rất khó liên kết với nhau để tạo ra một loại thép mới.

Thép chữ [: Theo TCVN 1654-75 thép chữ [ có 22 loại. Chiều cao loại nhỏ nhất là 50 mm, lớn nhất là 400 mm ( Đây là chiều cao của tiết diện). Ví dụ [ 22 chỉ loại này có chiều cao là h = 220 mm, chiều dài của thép chữ [ từ 4 ÷ 13 m. Ngoài ra còn một số loại đặc biệt thì ký hiệu có thêm chữ “a” phía dưới. Ví dụ : thép [ 22a.

Trong thực tế còn có nhiều loại thép hình khác nhau như thép ống, thép tròn, ..... 3) Thép tấm.

Là loại thép được sữ dụng rộng rãi vì có tính vạn năng cao, có thể chế tạo ra các loại thép có hình dáng, kích thước bất kỳ. Thép tấm được dùng nhiều trong các loại kết cấu như :vỏ tàu thủy, vỏ các bình chứa chất lỏng, bình chứa khí, các loại bồn chứa, bể chứa, các loại ống dẫn chất lỏng, chất khí. Ngoài ra thép tấm còn được sử dụng để chế tạo các loại chi tiết máy....Trong thực tế thép tấm có quy cách như sau:

Thép tấm phổ thông: có chiều dày s = 40÷ 60 mm, chiều rộng 160 ÷ 1050 mm, chiều dài từ 600 ÷ 12000 mm

Thép tấm dày: có chiều dày s = 60÷ 160 mm, chiều rộng 600 ÷ 3000 mm, chiều dài từ 4000 ÷ 6000 mm

Thép tấm mỏng: có chiều dày s = 0.2÷ 4 mm, chiều rộng 600 ÷ 1400 mm.


4

BÀI 2: TÍNH ĐỘ BỀN MỐI HÀN MÃ BÀI: MĐ-30-02 Độ bền mối hàn là một tiêu chí rất quan trọng trong quá trình gia công kết cấu hàn, độ bền mồi hàn đảm bảo nghĩa là kết cấu hàn sẽ thõa mãn điều kiện làm việc với tải trọng được quy định. Vì vậy yêu cầu của công tác thiết kế, kiểm tra, đánh giá độ bền mối hàn là một công việc quan trọng của người thợ hàn ở trình độ cao.

I. NỘI DUNG CHÍNH : II.

1) Tính toán mối hàn giáp mối. 1.1. Mối hàn giáp mối chịu kéo, nén

Mối hàn giáp mối là loại mối hàn được ứng dụng rất nhiều trong 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 sau: 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 thõa mãn:

kFN

h][maxσ = ≤ σ

Trong đó :

maxσ : Là ứng suất sinh ra khi kết cấu chịu lực tác dụng N : Là lực tác dụng Fh : Là diện tích mặt cắt của mối hàn, nó được xác định như sau: Fh = B x S

Như vậy ta có:

kSBN ][.max σσ ≤=

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

(2-1)

(2-2)


Tính toán được độ bền kéo,nén của mối hàn. Xác định được kích thước của mối hàn khi biết tải trọng đặt lên kết cấu.


5

kSBN ].[. δ≤ Bài toán 3: Tính toán các kích thước mối hàn theo công thức sau:

SN

kkBNSB ].[].[. σσ ≥⇒≥ (2-4)

Và:

BN

kkSNSB ].[].[. σσ ≥⇒≥

Trong trường hợp nếu kích thước của kết cấu không thay đổi, nhưng muốn tăng khả năng chịu tải trọng của kết cấu thì chúng ta thiết kế các mối hàn xiên như hình vẽ sau với:

N: là lực tác dụng B: là chiều rộng tấm nối α: là góc vát nghiêng của các chi tiết hàn

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

kFN

h][max σσ ≤=

kSN

B ][sin. σα≤=

kSBN ][.

sin.max σσ α ≤=⇒

Mà α là góc luôn nhỏ hơn 900 nên ứng suất tác dụng lúc này bị giảm xuống, do vậy mà điều kiện bền tăng lên.

1.2. Mối hàn giáp mối chịu uốn. Điều kiện bền được xác định như sau:

hWM ][σσ ≤=

Trong đó: σ là ứng suất sinh ra do uốn M là mô men uốn:

2.lPM =

W là mô men chống uốn được xác định như sau:

hSBW ][6

.2 σ≤= Thay vào biểu thức tính độ bền ta có:

hSBlP ][...6

2 σσ ≤=

2) Tính toán mối hàn góc.

2.1.Mối hàn góc chịu kéo, nén

(2-5)

(2-3)

(2-6)

(2-7)


6

Khi kiểm tra độ bền cho mối hàn góc ta thực hiện quá trình kiểm tra mối hàn theo các dạng sau a- Tính mối hàn đối xứng ngang: xét mối hàn ngang chịu lực như hình vẽ ta có biểu thức xác định độ bền như sau:

hBhN ][..2 ττ ≤=

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

Do chiều cao mối hàn : h = k.cos450 = 0,7.k và k = S (trong trường hợp các tấm có chiều dày không bằng nhau thì k được chọn theo tấm có chiều dày nhỏ hơn) cho nên:

hBSN ][..4,1 ττ ≤=

b- Tính mối hàn đối xứng dọc: Đối với mối hàn đối xứng dọc khi chịu lực thì điều kiện bền được xác định như sau:

hLhN ][..2 ττ ≤=

(2-8)

(2-9)

Trong đó: L là chiều dài đường hàn

là chiều cao mối hàn

rong trường hợp mối hàn không đối xứng thì điều kiện được xác định theo công thức au:

h

Ts

(2-10)

hLLhN ][).( 21

ττ ≤= + 2.2.Mối hàn góc chịu uốn

hi mối hàn góc chịu uốn, điều kiện bền được sau:

(2-11)

Kxác định theo công thức

hBLhM ][.. ττ ≤=

Trong đó:

(2-12)


7

M là mô men uốn H là chiều cao m i hàn

chiều dài mối hàn cả 2 phía tấm hàn

hi mối hàn chịu uốn và kéo hoặc nén thì điều kiện bền được xác định như sau:

ốL làB là chiều cao của

K

hNM ][ττ ≤±=LhW .

Trong đó : M là mô men uốn N là lực kéo

mô men chống uốn i hàn

u dài đường hàn -Trong chịu uốn như hình vẽ thì điều kiện bền sẽ là:

(2-13)

W là h là chiều cao mốL là tổng chiề

trường hợp mối hàn tổng hợp

hlhllh n

d.

..2

M

n

][6

τ τ≤=

Khi tính toán ta chọn trước ln , cạnh của mối hàn k để xác định mối hàn ld

hi mối hàn vừa chịu uốn vừa chịu kéo hoặc nén thì iều kiện bền sẽ là:

+

Kđ

hM

hN ][ττ ≤+=

ndn

lhllhL6.... 2

+


8

ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG KHI HÀN

r ng y ường sinh ra ứng suất và biến dạng các ứng suất và biến dạng này làm kết cấu hàn giảm

I. : . Các khái niệm về ứng suất và biến dạng khi hàn

thúc hàn. tị mà không có tác dụng của ngoại lực cho nên chúng ta phải

ải tuân theo các điều kiện

BÀI 3: TÍNH MÃ BÀI: MD-30-03

T o uá trình hàn, do nhiệt độ giữa các vùng kim loại chênh lệch nhau rất cao do vậ


h bày được các khái niệm về ứng suất khi hàn,giải thích được các

ứng suất,biến dạng sinh ra khi hàn.

Trìnnguyên nhân gây ra ứng suất khi hàn.

Tính được các biến dạng dọc,biến dạng ngang của mối hàn. Xác định được các biện pháp làm giảm

qthkhả năng làm việc hoặc không đủ điều kiện để làm việc vì vậy trong quá trình hàn người thợ phải biết được những nguyên nh6n sinh ra ứng suất và biến dạng để có thể hạn chế hoặc triệt tiêu chúng . NỘI DUNG CHÍNH1a- Nội ứng suất khi hàn :

Là ứng suất tồn tại trong mối hàn sau khi đã kết Do nội ứng suất tồntương ứng cân bằng. Và muốn đảm bảo sự cân bằng thì phcân bằng tỉnh học, nghĩa là.

∑ = 0mz ∑ = 0mx ∑ = 0my ân loại ứng suất b- PhCác loại nội ứng suất được chia ra làm 3 nhó ư sau

hiệt: sinh ra do sự nung nóng không đều trên toàn bộ chi tiết u khi loại bỏ nguyên nhân sinh ra

ủa các phần ết tạo thành vật thể. Bao gồm 3 loại là tổ chức tế vi, tổ chức thô đại và tổ

ác hướng trong không gian, bao gồm các loại là ứng suất một chiều ơn), ứng suất hai chiều (ứng suất mặt), ứng suất ba chiều (ứng suất khối).

c- Các

ng là biến dạng co dọc của mối hàn và biến dạng co ngang của

lân cận theo phương vuông góc với trục đường hàn, biến dạng co ngang sẽ tạo nên sự cong, vênh của kết cấu hàn hay còn gọi là biến dạng góc.

(3-1)

m nh*Nhóm 1: Các ứng suất phụ thuộc nguyên nhân sinh ra nó - Ứng suất n- Ứng suất dư: là ứng suất còn lại trong vật thể sanó. Đây là loại ứng suất thường gặp nhất - Ứng suất do chuyển biến pha: do sự biến dạng không đều của chi tiết *Nhóm 2: Ứng suất sinh ra do sự cân bằng giữa các kích thước thể tích khác nhau ctử khi liên kchức siêu tế vi. *Nhóm 3: Ứng suất theo c(ứng suất đ biến dạng khi hàn : Trong quá trình hàn do chi tiết bị nung nóng và làm nguội không đều cho nên sẽ phát sinh các biến dạmối hàn. - Biến dạng co dọc của mối hàn : đó là sự thay đổi kích thước chiều dài mối hàn sau

khi hàn - Biến dạng co ngang của mối hàn: đó là sự giảm kích thước của kim loại mối hàn

và vùng


9

2. Tính ứng suất và biến dạng khi hàn đắp. a-Tính nội lực tác dụng:

Xét tấm kim loại như hình vẽ: Khi hàn đắp vào mép tấm thì theo

của

của

ự thay i thay đổi này dẫn đến sự thay đổi lớn về chất lượng kim loại.

đổi trong vùng ảnh hưởng nhiệt. tại vùng này được chia

hàn và lân cận , phần này trong quá trình hàn kim loại ng

có nhiệt độ từ 550 C đến gần nhiệt độ nóng chảy của kim loại. Vùng này

N

∆l = α. T. l

T: nhiệt độ l : Chiều dài

lý thuyết hàn, trên mặt cắt ngang của chi tiết hàn do tác độngnhiệt khi hàn sẽ có 2 vùng:

Vùng ảnh hưởng nhiệt : là vùng có nhiệt độ từ 5500C÷13500C.

Tại vùng này, dưới tác dụngnhiệt độ sẽ có sự thay đổi thành phần hóa học, đồng thời là sđổi về kích thước hạt. haNhư vậy cơ tính mối hàn chỉ thaylàm 2 vùng: Vùng thứ nhất : Phần kim loại mối thường tồn tại ở trạng thái một pha lỏng và hai pha lỏng +rắn. Vùng này được gọi là vùb1 tức là vùng có sự thay đổi lớn nhất về thành phần hóa học. Vùng thứ hai 0

được gọi là vùng b2 , là vùng trong quá trình hàn, kim loại đạt đến trạng thái biến dạng dẻo,do vậy sự thay đổi về thành phần hóa học là rất nhỏ, chủ yếu là sự thay đổi về kích thước hạt.

Vùng còn lại (vùng phản kháng): là vùng không bi ảnh hưởng nhiệt. hư vậy trong vùng ảnh hưởng nhiệt sẽ xuất hiện biến dạng:

(3-2)

Trong đó: α: là hệ số giản nở

FEl

.=Δ lN.

Thực n tỏ rằng với mỗi loại vật liệu thì có một giới hạn riêng và giới hạn này được d ội lực và biến dạng khi hàn. Giới hạn này được gọi là ứng suất tới hạn (ký hiệu là T) Các ứng suất tớ ạn đều được xác định bằng thực nghiệm và là một trong những thông số

được xác định trong vùng này, biểu thức xác định như sau:

Trong đó: P: Nội lực tác dụng σT: Ứng suất tới hạn Fc: Diện tích của vùng ảnh hưởng nhiệt

S(b +b ) = S.b

(3-3)

ghiệm chứngùng để xác định n

σi h

cho sẵn để tính toán, thông thường có trong các sổ tay tính toán thiết kế. Do trong vùng ứng suất tác dụng có xuất hiện biến dạng cho nên nội lực tác dụng trên mặt cắt ngang của chi tiết hàn

P = σT. Fc

Fc = 1 2 n

(3-4)


10

Như v ng ta phải xác định được các kích thước b1, b2. Việc xác định các kíc thuộc vào rất nhiều yếu tố như: chế độ hàn, chiều

ậy vấn đề đặt ra là chúh thước này rất khó khăn bởi nó còn phụ

dày vật liệu hàn, nhiệt dung riêng Vì vậy việc tính toán chính xác là rất khó khăn, cho nên ở mức độ chính xác vừ đủ, ta có công thức sau:

TCVSqb .484,0

1 =h ....0 γ

Trong đó: Q: là năng lượng của hồ quang hàn và q = 0,24.Uh h.η (cal/s) η = 0,75 ÷ 1,0

hiều dày tính toán của chi tiết hàn (cm)

g (cal/g. C) 3)

0C)

Trong 2: Hệ số xác định theo đồ thị đường đẳng tính ứng với mỗi loại vật liệu. Đối với

thép cacbon thấp k = 0,224 hiều rộng tấm hàn

Thay bVậy n

σT. Fc hoà

n kháng và lực phảỨng suất phản kháng và ực phản kháng P

-

(3-5)

(3-6) .I

S0:là cVh :là vận tốc hàn (cm/s)

0C: nhiệt dung riênγ: trọng lượng riêng của kim loại (g/cmT: nhiệt độ khảo sát (T=550

(3-7) b2 = k2.(h – b1) đó: k

h: C1, b2 vào biểu thức Fc = S(b1+b2) ội lực tác dụng:

P = n toàn xác định được.

n kháng: ực tác dụng.

c

b-Tính ứng suất phả

lực phản kháng là hai yếu tố chống lại l-L k

Pk = P = σT. F (3-8) Ứng suất phản kháng σ2

).(..

nn

T

k

k

bhSSbhSPFc

−−===2 FcFF −

P σ P=σ

c-Tính mô men uốn: Mu = Mk-Mp

ấu hàn võng xuống

Nếu M > 0 Kết cấu hàn cong xu = P .y

d-Tí

(3-9)

(3-10)

Nếu M > 0 Kết cống

Mk k 1Mp = P.y2

nh ứng suất uốn:

uu W

uM=σ

Vớ

(3-1

i 6. 2hSWu =

1)


11

h độ võng: d-Tín

EJlMf .

= 8

2

Vớ

(3-12)

i 12. 3hSJ =

3. Tính ứng suất và biến dạng khi hàn giáp mối.

a- Tính nội lực tác dụng: ội lực tác dụng là nội lực sinh ra trong vùng ứng suất tác dụng, nội lực tác dụng phụ uộc vào diện tích của vùng có nhiệt độ nóng chảy đến 5500 C, vùng này còn gọi là vùng

ứ c dụng được tính như sau:

ết trong lý thuyết kết cấu thường được chọn bằng giới hạn chảy

vùng ứng suất tác dụng khi hàn, vùng này được xác định như sau: Fc = b0.S

Nth

ng suất tác dụng , nội lực tá(3-13) P = σT .Fc

Trong đó : σT là ứng suất sinh ra khi hàn và theo các giả thuy

Fc là

(3-14)


12

Trong

b0 = (b1 + b2).2 vùng mối hàn và lân cận bao gồm vùng nóng chảy , vùng chảy dẻo

àn hồi

đó S là chiều dày của chi tiết hàn :b0 là chiều rộng của vùng ứng suất tác dụng được xác định như sau

b1 làb2 là vùng kim loại ở trạng thái đ

CcvSqb .484,0

= 01 550.... γTrong

q = 0,24.Uh..Ih.η calo/s η =0,65 khi hàn hồ quang tay.

,9 khi hàn tự động

S :là chiều dày tính toán của kcalo/g C

ủa kim loại g/cm3 ộc vào rất nhiều yếu tố như năng lượng riêng q0 chiều rộng

được xác định như sau

Trong

ang tay thì h =250mm ới hàn tự động thì h =300 – 350mm

Thay bđược nTrongchiều r

- Tính nội lực phản kháng và ứng suất phản kháng khi hàn hai tấm có kích thước hác nhau Nội lực phản kháng ở hai tấm hàn được tính như sau:

Pa = σ2. a . s

n 2 a và c là chiều rộng của vùng ph vùng phản kháng 2 S là chiều dày của các tấm

ản kháng được tính như sau Theo n

(3-15) 0

đó : q là năng lượng hữu ích của nguồn nhiệt

η =0v :là vận tốc hàn cm/s

ết cấu hàn 0c :là nhiệt dung của kim loại

y : là khối lượng riêng cViệc xác định b2 phụ thutấm hàn h0 và các thông số khác b2 có thểb2 = K2 .(h –b1) đó : K2 là hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo chi tiết h là chiều rộng toàn bộ phần ứng suất tính toán Đối với hàn hồ quĐối v1 , b2 vào các biểu thức trên ta tính ội lực tác dụng P

trường hợp nếu hàn hai tấm có ộng không bằng nhau thì ta tính

toán như sau:

(3-17P= σT.Fc = σT. (bna + bnc).S Trong đó bna ≠ bnc bk-

Pc = σ2. c . s Trong đó :

Pa ,Pc là lực phản kháng của tấm hàn 1 và tấm hàản kháng 1 và

Ứng suất phguyên lý cân bằng lực thì

P = Pa + Pc

)


13

Thay c ó σ2 .(a+c). S

Từ đó ta có :

ác giá trị của chúng vào ta cσT. b0.S =

0

02

.).( bb ncnaT =bhb

caT

−++

=σσ

σ

c- Tính mô men uốn Các lực Pa và Pc sẽ tạo ra mô men uốn khi quay quanh tâm của vùng ứ tác dụng , và mô men quay này được xác định như sau:

(3-18)

ng suất

2oba

PaMa+

=

2obcMc Pc +

=

Vì các mô men này có chiều ngược nhau cho nên :

M = Ma - Mc = = 2..

2.. 22

oo bcsc

basa

+−

+σσ - 2

obcPc +2

obaPa +

Thay giá trị của ứng suất phản kháng vào ta có

)()(2 0b

hM T

−=

..

0

0 cabSb

++)(2).(.

0bhcahPM

−−

= σ (3-19) ⇒

Từ công thức trên ta nhận thấy rằng, nếu c=0 tức là hàn vào mép tấm, khi đó mô men uốn M có giá trị lớn nhất, khi c=a tức là hàn hai tấm có kích thước b ng nha men uốn M=0. Như vậy khi hàn giáp mối những tấm hàn có kích thước bằng nhau thì biến dạng sẽ

hỏ nhất, khi hàn những tấm hàn có kích thước khác nhau thì biến dạng sẽ xảy ra.

ằ u thì mô

nd- Tính ứng suất uốn Dưới tác dụng của mô men uốn M, sẽ sinh ra ứng suất uốn, ứng suất uốn này được xác định như sau:

2).(..6 cahPMM

0 .).(26. hsbhhS 2 −

−==

Wu =σ

Vậy ta có:

)()(.b.3

0

0

bhhcaT

u −σ −

=σ

Độ võng lớn nhất được xác định theo công thức sau.

(3-20)

e- Tính độ võng :

EJlMf

8. 2

max =

Trong đó: M là mô men uốn lớn nhất l là chiều dài của chi tiết hàn E là mô đun đàn hồi

ô men quán tính được xác định như sau. J là m


14

12

J = . 3hS

Thay v

ào biểu thức tính độ võng ta có.

3

2

3max ..2.8 SEhES

2

...3..12hlMl

==

Mf

Vậy ta có: (...2..3

3

2

max cmh

)SE

lMf =

biến dạng khi hàn kết ấu thKết cấu thép chữ T gồm 2 tấm, một tấm đế và một tấm vách hàn với nhau bằng hai mối hàn góc như hình vẽ.

ùng ứng suất tác dụng sinh ra trong mối hàn góc chữ T được xác định như sau: Fc = (2b1+2b21+S2).S1+(b1+b22). S2+ K2

ội lực tác dụng dọc trục P và ứng suất phản kháng được xác định như sau:

(3-21) 4. Tính ứng suất và c ép chữ T.

V

NP=σT.Fc (3-22)

FcF −=2

Pσ

Các lực tác dụng được biểu diễn như hình vẽ nếu biến dạng do uốn ngang rất nhỏ, không đáng kể, lúc này ta có:

P = 2P1 +P2

háng của tấm đế, được xác định như sau:

(3-23)

.

Trong đó:

P1 là nội lực phản k

1P = 12

112 .. SS

bh n ⎟⎞

⎜⎛ −−σ

2 ⎠⎝


15

P2 là nội lực phản kháng của tấm vách và được xác định như sau: ( ) 22222 .. SbhP n−= σ

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

Trong đó: y , y là khoảng cách từ các điể đặt lực phản kháng 2P1, P2 đến trọng tâm của vùng

đặt của lực tác dụng P. Nếu kết cấu hàn để tự do trong quá t ác dụng của mô men uốn M, kết

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

M= P2.y2-2P1.y1

1 2ứng suất tác dụng. Đồng thời điểm đó cũng là điểm

m

rình hàn thì dưới tcấu sẽ bị uố

Wo ảnh hưởng của mô men uốn mà các liên kết bị cong sau khi hàn tạo ra độ võng và độ õng được xác định như sau:

M=σ

Dv

EJ8

5. Các biện pháp giảm ứng s

l 2Mf .max =

uất và biến dạng khi hàn a-Các biện pháp về kết cấu và công nghệ

Trong quá trình gia công các kêt cấu để hạn ch các ng xảy ra khi thiết kế các kết cấu hàn cần chú ý một số vấn đề sau :

àn tốt , có độ dẻo cao o nhau , cố gắng giảm tối đa các mối hàn góc và

hàn đính tạo thành mối ghép cứng , sử

m nhỏ , trước hết phải hàn các mối hàn ngang ớn

, tấm vách sau đó mới ữa các tấm đế và tấm vách

b-Cácc bố trí đối xứng nhau thì cùng hàn cả hai

húng sẽ bị triệt tiêu hoặc sẽ bị giảm xuống còn rất nhỏ . Nếu khi hàn một số biến dạng ngược thì cố gắng lắp ghép để khi hàn tạo thành

c-Kẹp

ình gia công cần tính đến sự gia tăng nội ứng suất . suất .

ế biến dạ

Sử dụng vật liệu cơ bản nên dùng vật liệu có tính hKhông nên bố trí các đường hàn giathay thế bằng các mối hàn giáp mối . Khi lắp ghép kết cấu cần tránh những mối dụng đồ gá sao cho khi hàn kim loại có thể tư do co giãn . Khi hàn cần chú ý một số vấn đề sau : Đối với các tấm được chế tạo từ các tấđể tạo thành các dải hàn riêng biệt sau đó hàn các dải này với nhau tạo thành tấm lKhi hàn các kết cấu dầm cần hàn các mối hàn nối các tấm đếbắt đầu hàn các mối hàn góc liên kết giKhi hàn các kết cấu thùng chứa bể 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 hướng sau có hướng ngược với các lớp hàn trước . biện pháp khử biến dạng Trong các trường hợp các đường hàn đượphiá đồng thời , như vậy biến dạng sinh ra cả hai phía sẽ có chiều ngược nhau , kết quả là ckết cấu có thể tạo ra được các biến dạng ngược , thông thường hàn các kết cấu tấm dễ thực hiện phương pháp này . 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 tr

d-Các phương pháp nội ứng Phương pháp tạo luc ép lên mối hàn : Đây là phương pháp mà sau khi hàn xong người ta dùng các biên pháp tác dụng lên mối hàn các lực ép dủ lớn để triệt tiêu các

(3-25)


16

n , cũng có thể thực hiện bằng cách dùng máy cán để

e-Nun

ho nên ứng suất sinh ra sẽ giảm ở mức tối thiểu , các ật liệu có tính hàn kém . Nguồn

n

g-Nun

ảng 600-650 C sau đó giữ nhiệt trong từ 2 – 3 phút cho 1mm chiều dày chi tiết hàn. Phương pháp này chỉ

h-Nắn

hiệt. Nắn cơ khí được thực hiện trên y búa, máy ép, máy cán...Quá trình này có thể thực hiện được ở các trạng thái

a ệt

ứng suất tồn tại trong mối hàcán mối hàn sau khi đã hàn . g 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 cphương pháp này được ứng dụng khi hàn những vnhiệt được sử dụng thông thường dùng dòng điện cao tần , dùng nhiệt của các ngọlửa khí đốt và một số nguồn nhiệt khác . g sau khi hàn : Đây là 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 kho 0

khoảng thời gianứng dụng cho các chi tiết có kích thước nhỏ. , sửa: Nắn sửa kết cấu sau khi hàn là một phương pháp thông dụng, quá trình nắn sửa có thể thực hiện bằng cách nắn cơ khí hoặc nắn ncác mánóng hoặc nguội. Nắn nhiệt là phương pháp dùng nhiệt để tạo ra các ứng suất sinh rtrong quá trình hàn, kết quả là các ứng suất này tự cân bằng nhau, quá trình nắn nhiđòi 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.


17

BÀI 4: TÍNH TOÁN KẾT CẤU DẦM, TRỤ MÃ BÀI: MĐ-30-04

ầm là m ật xây dựng ầu, chế t lớn các kết cấu dầm ép đều được chế tạo bằng phương pháp hàn

nh

I.

a kết cấu hàn , làm việc chủ yêu chịu uốn , dầm được liên kết tạo

được sử dụng nhiều trong các kết cấu cầu , kết cấu khung nhà bằng

ng nén là chủ yếu, thường được chế tạo để làm các cột

âm hoặc lệch tâm

thể mà có thể sử dụng ác loại dầm có mặt cắt ngang khác nhau, tuy nhiên kết cấu dầm làm việc trong điều kiện

ho nên các dạng mặt cắt ngang của dầm bao gồm 4 loại chính như sau

mặt cắt ngang hình chữ T, hình vuông... -Kết ng pháp hàn trong các ngành kỹ thuật, thường có cá

oại trụ có mặt cắt ngang hình chữ

ang hình chữ

oại trụ có mặt cắt ngang hình chữ

Tính toán thiết kế dầm


Trình bày đầy đủ khái niệm về dầm trụ, phân loại dầm trụ. h bày rõ các công thức liên quan đến việc tính toán kết cấu dầm trụ đơn

rụ đơn giản.

Trìngiản, thường dùng.

Giải thích các ứng suất và biến dạng khi hàn các loại dầm t Tính toán chính xác vật liệu để gia công các kết cấu dầm trụ. Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng

-D ột loại kết cấu được sử dụng rất rộng rải trong các nghành kỷ thuc ạo máy, chế tao ô tô, đóng tàu thủy, thiết bị nâng hạ ...Phầnth-Trụ là một kết cấu chịu tải nén là chủ yếu, kết cấu được sử dụng rất nhiều trong các ngàcông nghiệp xât dựng, cơ khí chế tạo máy,công nghiệp chế tạo ô tô, công nghiệp chế tạo tàu thủy và các ngành công nghiệp khác NỘI DUNG CHÍNH :

1. Khái niệm về dầm, trụ. Khái niệm:

-Dầm là một phần tử củthành các kết cấu khung, bệ . Trong thực tế dầm thép, khung sườn tàu thủy, ô tô, cầu trục ... -Trụ là một kết cấu chịu tải trọchống khung nhà, các phần tử của khung thân máy, của toa xe,các loại trụ cầu, các loại cột điện..v..v. lực đặt lên trụ có thể là đúng t

Phân loại: -Trong thực tế dầm có rất nhiều loại, tùy theo từng điều kiện cụcchịu uốn là chính c

-Dầm có mặt cắt ngang hình chữ I -Dầm có mặt cắt ngang hình chữ nhật -Dầm có mặt cắt ngang hình chữ U -Các loại dầm khác gồm có dầm có

cấu trụ thép được chế tạo bằng phươc dạng sau đây:

L Loại trụ có mặt cắt ng

L

2. Tính toán dầm, trụ. *


18

- Tính chọn chiều cao của dầm. hế độ chịu uốn cho nên độ cứng của dầm phải được thỏa mãn, ầm được đảm bảo thì chiều cao của dầm phải được xác định

ủa nó. Trong thực tế chiều cao tính toán của dầm có

aDo dầm làm việc ở cmuốn độ cứng của dthỏa mãn được các điều kiện cthể được tính theo công thức thực nghiệm sau :

Đối với dầm chữ I: kSv

Mh].[

4,13,1σ

÷= (4-1)

Đối với dầm hình hộp: kSv

Mh].[σ

= (4-2)

Trong đó : ính toán của dầm

Sv :là chiều dày của tấm vách. Khi thiết kế dầm thì trị số của Sv là chưa biết, n đầu ta chọn Sv một giá trị nào đó. Với các kết cấu xây dựng thì Sv

sau:

b- Tính toán các -Tính mô men chố

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

M :là mô men uốn t

vì vậy bađược chọn trong một giới hạn hẹp như

Sv = 5 ÷ 10 khi chịu tải trọng nhẹ. Sv = 10 ÷ 18 khi chịu tải trọng nặng.

thông số khác của dầm: ng uốn:

M

k][σ-Tính mô men quán tính của tiết diện, moomen quán tính được tính n

yW = Trong đó M đã được xác định.

hư sau:

(4-3)

2

Trong đó

.WJ yy =

W đã tính à chiều cao dầm ã đ h theo công thức thực nghiệm ở trên.

-Tín uán tính của tấm vách đứng có chiều cao hv , chiều dày Sv. Mô h của tấm vách đứng được xác định như sau:

h (4-4)

y h l đ ược tín

h mô men qmen quán tín

. 3hS

12Trong đó:

vvvJ = (4-5)

hv được lấy gần đúng theo công thức sau: hv = 0,95.h

-Tín uán tính của 2 tấm đế.

Jd = JY – Jv (Áp dụng từ: JY = Jd+ Jv)

h mô men qMô men quán tính của 2 tấm đế được tính theo công thức sau:

Nhưng theo lý thuyết bền ta lại có:

⎥⎥⎢ ⎟

⎞⎜⎛+= 12 hFJJ

⎤⎡ 2

⎦⎠⎝ 2Trong đó:

men quán tính của tấm đế lấy i với tr g của nó. Thường thì trị số này rất nhỏ cho nên khi tính toán ta có thể bỏ qua

⎢⎣0 dd

J0 :là mô đố ục riên

(4-5)


19

khoảng cách giữa hai tấm đế, thường được chọn như sau:

Từ biể

h1 :là h1 = (0,95÷ 0,98).h u thức trên ta có tiết diện của một tấm đế là:

2F d = 1h

ứng suất do uốn:

.2 J d (4-6)

-Tính ụng của mô men ốn M ây ra một ứng suất uốn và được xác định như

sau:

Dưới tác d u sẽ g

kJ][

.2σσ ≤=

Y

hM .

-Tính ứng suất cắt: ụng của lực cắt Q trên mặ ắt ngang sẽ xuất hiện ứng suất cắt, ứng suất c xác định như sau:

(4-7)

Dưới tác d t ccắt này đượ

][.

ττ ≤=vSJ

Trong đó :

.SQ

ực cắt ngang lớn nhất của dầmĩnh của ½ mặt cắt ngang l đối với trọng tâm của dầm

chiều dày của tấm vách. -Tính ứng

Ứng s ột mặt cắ rên của tấm vách, công thức tính như sau:

(4-8)

Q: là lS: là mô men t

ấy

Sv: làsuất tương đương. uất tương đương được xác định khi giá trị của M và Q cùng cực đại tại mt, chúng được xác định ở cạnh t

ktd ][.3( 21

21 στσσ ≤+=

Trong đó:

(4-9)

JhM v

.2.

1 =σ

vSJSQ

..

1 =τ

Với S là mô men tĩnh của tiết diện ngang lấy đối với trục trung tâm của tiết diện dầm.

Tronhợp td ≤ 1,05.[σ]k

iết diện được coi là hợp lý khi:

dầm. ầ ết với nhau bằng các đường hàn góc giữa các

tấm đế và các tấm vách. Khi dầm làm việc thường xuất hiện cả hai loại ứng suất ng suất cắt dọc theo mối hàn giữa tấm vách và

g một số trường hợp σtd nhỏ hơn ứng suất gây ra do uốn, do vậy trong mọi trường thì: σ

T(4-10) σmax = (0,95 ÷ 1,05) .[σ]k

c- Tính toán thiết kế các mối hàn

Phần lớn các phần tử của d m liên k

pháp tuyến và ứng suất tiếp tuyến, ứtấm đế là nguy hiểm nhất, ứng suất này được xác định như sau:

vSJ

SQ..

=τ (4-11)


20

Các mối hàn có cạnh là K thì:

KJ .7,0.2. SQ.

=τ

Trường hợp tải trọng di động trên mặt dầm thì:

(4-12)

Kzk .7,0.2. Pn.

=τ

Trong đó: P: là trị số tải tr ậpn: là trị số phụ thuộc vào đặc trưng gia công cạnh tấm đứng

à chiều dài mối hàn tính toán trên đó áp lực truyền từ tấm đế sang tấm

Sau khthức s

(4-13)

ọng t trung

z: lđứng. i xác định được T và T ta tiến hành xác định ứng suất tổng hk ợp theo công

au: (4-14)

hkth ][22 ττττ ≤+= . *Trong thực tế khi yêu cầu sử dụng dầm có chiều dài lớn ta phải tiến hành nối dầm,

ầm cần lưu ý các mối nối ở các tấm phả hau như hình vẽ: (Hình vẽ nối d m)

khi nối dầ

i lệch n

Độ bền của mối hàn nối dầm được xác định như sau:

hW M ][σσ ≤=

Nếu σ > [σ]h thì ta phải hàn thêm vào chỗ nối tấm ốp p m cho mô men quán tính tăng và mô men chống uốn sẽ tăng, lúc này ta có:

(4-15)

hụ để là

hWM ][

'σσ ≤=

(4-16)

Trong đó: W’ là mô men chống uốn của tiết diện khi có tấm

Khi tính toán thiết kế ta nên hạn chế dùng tấm đệm vì nó là nguồn gốc sinh ra uất tập trung.

*Tính toàn thiết kế trụ

đệm.

ứng s

a- Tính toán thiết kế mặt cắt ngang của trụ

ủa trụ khi chịu nén đúng tâm được xác định theo công thức sau Độ bền và độ ổn định cđây:

ϕσσσ .][][ knN

=≤= F

Trong đó: N: là lực nén dọc trục F : là diện tích mặt cắt ngang của trụ

(4-17)


21

hệ số uốn dọc, hệ số này luôn nhỏ hơn 1 Khi tí hệ số φ để đảm bảo tính ổn định của phần tử chịu nén do bị u

Nếu gọi λ l án tính quán tính r của tiết diện

ngan

φ: lành toán thiết kế ta dùngốn dọc. à tỷ số giữa chiều dài tự do L của phần tử với b

g của phần tử cong, nó là một hư số và: rL

=λ

Trong đó : r là bán kính quán tính được xác định theo côn sau:

(4-18)

g thức

F

Jr =

Ở công thức trên: J là mô men quán tính của tiết ngang (F) Khi xác định chiều dài của trụ cần lưu ý một điều là, chiều d òn phụ thuộc vào ạng liên kết của trụ.

để tính F theo

ài toán náy ta phải sử dụng bài toán gần đúng liên tục.

c

(4-19)

diện của trụài này c

dSau khi xác định được λ ta có thể tra bảng để xác định được φ, dựa vào φcông thức (4- 1). Nhưng mặt khác ta cũng thấy rằng muốn chọn được φ thì phải căn cứvào F. Vì vậy khi giải bĐầu tiên ta chọn trước một giá trị φ1 = 0,5÷ 0,8 tùy thuộc vào từng loại kết cấu ,sau khi chọn được φ1 ta thay vào công thức kiểm tra điều kiện bền để xác định F1 theo công thứsau đây:

11 ][ ϕσ

NF = k

Sau khi xác định được F1 ta thiết kế mặt cắt ngang hợp lý trên c ở của F1 và sẽ có mặt cắt ngang mới F2 ≈ F1 ( F2 luôn được chọn lớn hơn F1) Từ F ta tính mô men quán tính nhỏ nhất để thay vào công thức (4-3) nhằm xác định bán

(4-20)

ơ s

2kính nhỏ nhất như sau:

2

minminr =

J(4-21)

F Từ rmin ta có:

minmax r

L=λ

Với giá trị của λmax được xác định ở trên ta tiến hành tra b ác định hệ số φ, hệ số này ta gọi là φ2. Thay φ để kiểm tra lại điều kiện bền theo công thức:

(4-22)

ảng để x

2

kN

F . 22 ϕNếu sai lệch trong ccong thức trên nằm trong phạm vi ±5% thì thõa mãn

][σσ ≤=

điều kiện bền, các kích thước tính toán và mặt cắt thiết kế đảm bảo hTrong trường hợp kết quả tính toán vượt ra khỏi giới hạn cho phép trên thì phải tính toán

ực hiện các bước sau:

trong một số trường hợp người ta có thể cho trước giá trị này.

ợp lý.

lại từ đầu. Như vậy khi tính toán thiết kế một kết cấu trụ , chúng ta phải th

- Chọn trước một giá trị φ1, thông thường giá trị φ1 này nằm trong phạm vi từ 0,5÷ 0,8.

- Tính F1 theo công thức (4-20).

(4-23)


22

sau đó chọn mô men quán tính nào có giá trị nhỏ

bán kính quán tính cực tiểu theo công thức (4-21)

rút ra kết luận. õa mãn các yêu cầu.

dụng đặt đúng tâm thì lực ngang Q = 0, tuy nhiên trong thực tế thì trụ nào khki bị nén cũng cong đi một ít và lực tác

≠ 0. theo thực nghiệm

các bon thấp, hợp kim Trường hợp vật liệu sử dụng chế t ợp kim thì công thức tính

định:

- Thiết kế mặt cắt hợp lý , trên cơ sở của F1 từ đó xác định F2 của mặt cắt vừa thiết kế.

- Tính mô men quán tính Jx và Jyhơn để tính bán kính quán tính cực tiểu.

- Tính- Tính độ cong lớn nhất λmax theo công thức (4-22) - Tra bảng và xác định φ2 - Kiểm tra lại điều kiện bền theo công thức (4-23) - So sánh kết quả tính toán với các điều kiện cho phép để- Tính toán lại nếu không th

b- Tính toán thiết kế các mối hàn liên kết các phần tử của trụ

Trong quá trình chịu tác dụng của lực ,nếu lực tác

dụng cũng không hoàn toàn đặt đúng tâm. Vì vậy lực ngang Q thì lực ngang được xác định như sau:

Q = 0,2. F (KN ) Trong đó F là diện tích mặt cắt ngang của trụ có thứ nguyên là cm2. Công thức trên chỉ áp dụng khi vật liệu chế tạo là thép nhôm.

ạo trụ là các loại thép htoán là:

Q = 0,4. F (KN ) Với những kết cấu mà khi làm việc xuất hiện cả lực dọc và lực ngang thì ta có công thức xác

lPQ .=

Trong đó :

e

e: là khoảng cách từ điểm đặt lực đến tâm của t ngang l: là chiều cao của trụ

Ứng suất sin h như sau:

mặt cắ

h ra tại các mối hàn dưới tác dụng của lực ngang được xác địn

KJ .7,0.2.SQ.

=τ

Trong đó:

Q là lực cắt ngang J là mô men quán tính của toàn tiết diện lấy đối với trục Y

chiều cao mối hàn y đối với trục đứng

Vật liệu sử dụng

K làS là mô men tỉnh lấ

Độ cong phần tử

(λ) CT3, CT4 CT5 Thép hợp kim Hợp kim nhôm

10 0,99 0,98 0,98 0,973 20 0,97 0,96 0,95 0,946 30 0,95 0,93 0,92 0,890 40 0,92 0,89 0,89 0,770

(4-25)

(4-24)

(4-26)

(4-27)


23

50 0,89 0,85 0,84 0,664 60 0,86 0,80 0,78 0,542 70 0,81 0,74 0,71 0,458 80 0,75 0,67 0,63 0,387 90 0,69 0,59 0,54 0,322 100 0,60 0,50 0,46 0,280 110 0,52 0,43 0,39 0,243 120 0,45 0,37 0,33 0,213 130 0,40 0,32 0,29 0,183 140 0,36 0,28 0,25 0,162 150 0,32 0,26 0,23 0,152 160 0,29 0,25 0,21 170 0,26 0,21 0,19 180 0,23 0,19 0,17 190 0,21 0,17 0,15 200 0,19 0,15 0,13


24

BÀI 5: TÍNH TOÁN KẾT CẤU DÀN, TẤM VỎ MÃ BÀI: MĐ-30-05

D ỹ thuật, đặc biệt trong công nghiệp xây dựng, giao thông, chế tạo thiết bị nâng hạ, các công trình điện, công trình viễn thông v.v.

bền, độ kín.

a. hái niệm chung : các thanh liên kết với nhau ở các đầu mút bằng các khớp bản lề,

ủa tải trọng. Hệ thống được xem là bất biến về hệ thống mà khi chịu tải trọng thì các điểm của nó có chuyển vị,

dàn hàn được xem như là một hệ thống bản lề và việc tính

tấm kim loại với hứa, vỏ tàu thủy, máy bay, xe ô tô, toa tàu,

ác loại bình chứa khí, chứa các loại chất lỏng, các loại ống dẫn.v.v.Các loại yêu cầu

Mục tiêu: Sau

Trình bày đầy đủ khái niệm về dàn, kết cấu tấm vỏ. h bày rõ các công thức liên quan đến việc tính toán kết cấu dàn, tấm vỏ

iện pháp chống ứng suất

g tác an toàn và vệ sinh phân xưởng.

khi học xong bài học này người học sẽ có khả năng:

Trìn Mô tả các ứng suất biến dạng khi hàn tấm vỏ và bvà biến dạng đó.

Tính toán chính xác vật liệu để gia công các kết cấu dàn, tấm vỏ Vận dụng kiến thức tính toán vào thực tế sản xuất linh hoạt. Thực hiện tốt côn

àn là một kết cấu được sử dụng rất nhiều trong các ngành k

Các kết cấu tấm được sử dụng rất rộng rãi trong kỷ thuật, đó là các thùng chứa, bể chứa, nồi hơi, vỏ tàu thủy, các loại thiết bị trong hóa chất.v.v. Các loại kết cấu này cầncó mối hàn đãm bảo độ

I. NỘI DUNG CHÍNH :

1. Khái niệm về kết cấu dàn, tấm vỏ. K-Dàn là một hệ thống bất biến về hình dáng khi chịu tác dụng chình dáng hình học làsong khi bỏ tải trọng thì các điểm của nó trở về vị trí ban đầu, nghĩa là hệ thống đó làmviệc ở trạng thái đàn hồi. Các dàn liên kết bằng hàn không phải là dàn bản lề nhưng thực nghiệm chứng tỏ rằng sự phân bố ứng lực trong các thanh của dàn hàn không khác nhau nhiều so với các dàn bản lề-bu lông. Vì vậy cáctoán thiết kế được thực hiện như hệ thống dàn liên kết bằng bu lông- bản lề Cấu trúc dàn gồm các phần tử như sau: Thanh biên trên, thanh biên dưới, thanh chống, thanh giằng, liên kết giữa các phần tử với nhau được gọi là nút dàn. Kết cấu dàn được thể hiện như hình vẽ sau: -Kết cấu tấm là những kết cấu được tạo thành bằng việc liên kết cácnhau tạo thành những dạng thùng chứa, bể ccnày thường có yêu cầu về độ kín, độ bền của mối hàn cao đảm bảo an toàn khi vận hànhsử dụng. Các liên kết hàn trong kết cấu tấm thường là những liên kết hàn giáp mối, liênkết hàn góc. Các tấm kim loại trước khi hàn thường được tạo hình phù hợp với đặc điểm làm việc của kết cấu. Các mối hàn sau khi hàn thường được kiểm tra chặt chẽ theo quy định đã được tiêu chuẩn hóa.


25

b. hân loại : hân loại Dàn: àn được phân loại theo công dụng, theo kết cấu tổ hợp của nó, trong kỹ thuật dàn

hợp lý nhất là dàn thõa mãn được các điều kiện như: kết cấu hợp lý nhất, hất, chế tạo dễ dàng nhất. Kết cấu dàn được chia ra các loại như sau:

Dàn kèo nhà công nghiệp

àn cầu trục

hân loại kết cấu tấm: rong thực tế hầu hết các loại kết cấu tấm đều có những yêu cầu khác nhau về độ kín và độ ền tùy theo những điều kiện làm việc. Do vậy công nghệ gia công cũng có những yêu cầu

ược các điều kiện kỷ thuật.

dùng để chứa các chất lỏng và chất

ảng T ≤ 100 C . Các loại kết cấu này thường làm việc trong những điều

loại kết cấu này trong quá trình làm việc luôn luôn ở trạng thái nguy ệ số an toàn rất cao vì vậy khi làm việc phải tuân theo những chỉ dẫn

PPDđược xem là trọng lượng nhỏ nDàn kèo nhà: bao gồm :Dàn kèo nhà dân dụng – Dàn kèo nhà công nghiệp. Dàn kèo nhà dân dụng:

D

PTbtương ứng để thỏa mãn đDo những đặc điểm trên mà hầu hết các loại kết cấu đều được phân chia làm hai nhóm sau

a- Nhóm 1 Gồm các loại thùng chứa, và các loại kết cấu kháckhí không nguy hiểm vì nổ, không có độc và có áp suất nhỏ trong phạm vi P ≤ 5 N/cm2

0nhiệt độ khokiện bình thường. b- Nhóm 2 Gồm các loại kết cấu như vỏ tàu thủy, bình chứa oxy, bình chứa khí cháy, nồi hơi chịuáp lực cao.v.v. Cáchiểm yêu cầu có hđặc biệt.


26

2. 2.1: , thiết kế Dàn

- Tính tải trọng và ứng lực trong các thanh của dàn ính tải trọng

các lực tập trung, lực phân bố và các mô men uốn... gối đỡ

hản lực tại các gối đỡ

Tính toán kết cấu dàn, tấm vỏ. Tính toánaTCác tải trọng đặt lên dàn bao gồmTính các phản lực tại cácDùng các phương trình cân bằng tĩnh học để tính các p

0=∑ AM 0=∑ B

Tính mô men uốn lớn nhất M (5-1)

Mmax=∑ tM n

(5-2) =t 1

Tính nội lực trong các thanh của dàn ng các thanh của dàn ta dùng phương pháp mặt cắt nhưng

trước đó cần xác định xem dàn thuộ ào, đ ứng hay không đối xứng, nếu đối xứng ta chỉ cần xét một nữa dàn, nữ ại lấy i xứng tương ứng cho từng phần tử.

h toán cho toàn bộ dàn.

là iểm iao

Khi thành l ỳ ần dànố lượng mặt cắt phụ thuộc vào các phần tử của dàn, tất cả các phần tử đều phải cắt để

xác định nội lực.

rình cân bằng sau:

Để xác định được nội lực troc loại n ối xa còn l đố

Nếu dàn không đối xứng thì ta phải tínDùng mặt cắt để cắt dàn, lập phương trình cân bằng cho phần dàn bị cắt như sau:

0=∑ iM : Tổng mô men cuả các lực lấy đối với điểm i của mặt cắt i-i’là điểm giao nhau của các phần tử tại nút bị cắt

0' =∑ iM : Tổng mô men cuả các lực lấy đối với điểm i’ của mặt cắt i-i’đ g nhau của các phần tử tại nút bị cắt

0=∑ AM : Tổng mô men của các lực lấy với gối đỡ ập các phương trình cân bằng cũng có thể xét điều kiện cân bằng cho bất k

nào phS

Nếu sau khi cắt mà vẫn còn phần tử chưa xác định được nội lực thì ta phải sử dụng thêm phương t

0=∑ YM

(5-3)

Giải các phương trình cân bằng đã thành lập để xác định nội lực trong các phần tử cdàn.

ủa

- Xác định tiết diện ngang của các thanh của dàn

anh biên chịu nén phải cóa diện tích mặt cắt ngang được xác định theo công thức sau:

b Tính tiết diện của thanh biên bị nén Th

ϕσ .][ k

Trong đó:

YCNF = (5-4)

FYC :Là diện tích yêu cầu của mặt cắt ngang N là nội lực tính toán φ là hệ số uốn dọc, hệ số này được ước chọn trước

Sa nh được FYC ta tiến hành xác định mặt cắt hợp lý, tính lại F, kiểm tra bền th

u khi xác địeo công thức sau:


27

kF][

.σ

ϕσ ≤=

Nếu các thanh được hàn

N

với nhau thì cạnh mối hàn được xác định như sau: K= (0.4 90.6 ).S

Ứng suất sinh ra trong mối hàn được xác định theo công thức sau:

KJ .7.0.2.=τ SQ.

Trong đó :

(5-5)

(5-6)

Q: là lực ngang của thanh S: là mô men tĩnh của thanh biên lấy đố với tâm c a tiết diện

ô men quán tính của thanh biên lấy đối với trọng tâm của mặt cắt

Đối với n t cắt theo t ng , mỗi khung có chiều dài không quá 8 m.

u như thanh biên chịu nén, được tính theo công thức sau:

i ủJ là mngang K là cạnh của mối hàn hững dàn chịu tải trong lớn thì thanh biên có thể thay đổi kích thước mặừng khu

Tính tiết diện của thanh biên chịu kéo. Thanh biên chịu kéo thường được chế tạo cùng một loại vật liệ

kYCF

][σ= N

Tính tiết diện của thanh giằng và thanh trụ: Các loại thanh giằng, thanh trụ của dàn thường được chọn hình dáng giống như các thanh biên

(5-7)

Với các thanh biên bị kéo thì : k

YCF][σ

=

N

Với các thanh biên chịu nén thì: ϕσ .][ k

YCNF

(5-8)

=

Trong đó: φ = 0,4 – 0,7. n giản, ta chọ h giằng, thanh trụ có tiết

diện như nhau a chỉ cần kiểm tra bền cho các thanh chịu nén còn các

ằng k = (0,4 – 0,6 ).S c- Tí

TíNút đế là nút vừa làm nhiệm vụ liên kết các phần tử của dàn vừa làm nhiệm vụ liên

ác ó các chi tiết như sau:

bu lông với các kết cấu khác, các lổ này có thể là cầu.

-Tính kích thước của tấm đế

Để việc tính toán thiết kế được đơ n than

Khi tính toán độ bền thì tthanh chịu kéo thường là thõa mãn bền. Các mối hàn thường chọn cùng kích thước và chọn b

nh toán và thiết kế nút dàn nh nút đế:

kết giữa dàn với các kết cấu khNút đế gồm cTấm đế : kích thước của tấm đế đủ để liên kết được với các kết cấu khác , trên mặt tấm đế có khoan các lổ để lắp ghéphình tròn hoặc hình elip tùy theo yêuNgoài ra còn có tấm vách dọc, tấm vách ngang để liên kết các thanh trụ, thanh biên,thanh giằng: Kết cấu của nút đế như hình vẽ:

(5-9)


28

y bằng kích thước ,mặt cắt ngang của trụ liên kết h dọc

c c định tùy thuộc vào chiều dài của đường hàn các thanh trụ, thanh giằng,

Kích thước của tấm đế phải đủ lớn để lắp ghép với các kết cấu mà dàn liên kết. Thông Thường kích thước của tấm đế lấ-Tính kích thước của tấm vácTấm vách dọc có chiều dài bằng chiều dài của tấm đế, chiều cao của tấm vách dọđược xáchiều dài mối hàn được xác định thoe công thức sau:

hKL

].[.7.0 τ=

-Tấm vách ngang: tấm cách ngang bao gồm 2 tấm được đặt vuông góc với tấm vádọc như hình vẽ, chiều rộng của tấm vách ngang phụ t

N

ch huộc vào các kích thước lắp

ghép của tấm vách dọc và tấm đế, chiều cao của t ng bằng chiều cao của tấm vách dọc.

một số trường hợp có liên kết với thanh giằng. Nút đỉnh thường chỉ ngũ giác trong đó có hai cạnh dài và ba cạnh ngắn, hai cạnh dài để

c thanh trụ, thanh giằng và thanh biên. Nút

ung gian thường chỉ có hai kích thước là chiều dài và chiều rộng, các kích thước ày phụ thuộc vào chiều dài các đường hàn liên kết giữa các thanh biên và các thanh

i các đường hàn này cũng được tính theo công thức (5-10) d-

hợp đó các thanh biên có thể được nối giáp mối thẳng hoặc giáp mối xiên. Trong ịu lực có thể sử dụng các tấm đệm phía trong hoặc phía ngoài.

2.2a- Kết cấu thùng chứa hình trụ đứng. Thùng chứa hình trụ đứng có cấu tạo gồm c a phần chính là thân thùng, nắp thùng, đáy thùng. Đây là loại kết cấu đơn giản nhất trong các loại kết cấu tấm, việc tính toán

hần đã giới thiệu ở trên. ấp, thép hợp kim thấp.

ấm vách nga

Tính nút đỉnh: Nút đỉnh là nút trên cùng của dàn,nút đỉnh chỉ có ở các dàn kèo nhà công nghiệp hoặc dàn kèo nhà dân dụng, nút làm nhiệm vụ liên kết các thanh biên trên, thanh chống và trongcó một tấm hìnhliên kết với các thanh biên, chiều dài của các cạnh này phụ thuộc vào chiều dài đường hàn tính toán giữa thanh biên trên với nút đỉnh và góc đỉnh của dàn. Chiều cao của nút đỉnh phụ thuộc vào chiều cao của nút đỉnh phụ thuộc vào chiều dài đường hàn liên kết giữa thanh trụ và nút đỉnh. Chiều dài các đường hàn này được tính toán như công thức trên.(5-10) Tính các nút trung gian: Nút trung gian là nút liên kết giữa cátrntrụ, thanh giằng, chiều dà

Nối các thanh biên Trong quá trình gia công, do yêu cầu thiết kế nhiều khi chiều dài vật liệu chế tạo thanh biên không đủ lớn, do vậy cần phải nối các thanh biên. Trong những trường

những trường hợp chViệc tính toán kiểm tra các mối hàn được thực hiện giống như những phần trước.

:Tính toán kết cấu tấm

ó b

cũng được thực hiện cho ba pVật liệu chế tạo là các loại thép các bon th

Tính toán phần thân thùng. Do thân thùng là hình trụ đứng , cho nên thường được thiết kế như sau. Thân trụ thường được chế tạo bằng nhiều đoạn ống được nối ghép lại với nhau bằng các đường

(5-10)


29

uộn tròn và liên kết c đoạn ống phía dưới thường có chiều dày lớn hơn

ó các

thể tích của chất lỏng gang

Theo lý thuyết về ứng suất vành ta có th ng thức sau định bề dày cầ oạn ống bất kỳ:

hàn giáp mối, các đoạn ống cũng được tạo thành từ các tấm thép cbằng đường hàn giáp mối dọc. Cácác đoạn ống ở phía trên . Như vậy ở kết cấu trự đứng các mối hàn liên kết gồm cmối hàn dọc và các mối hàn ngang , theo lý thuyết thì các mối hàn dọc sẽ chịu lực chủ yếu. Chiều dày của vỏ quyết định độ bền của chúng. Quá trình tính toán được thực hiện như sau: - Tính áp lực bên trong của thùng. Áp lực trong của thùng được xác định theo công thức sau.

P = ρ.y (5-11) Trong đó :

ρ :là trọng lượng đơn vịy :là độ sâu của lớp xét so với mặt phẳng nằm n

ể dùng cô đây để xác n thiết cho một đ

Sy/c = h][σ

RP. (5-12)

Trong đó : R là bán kính của hình trụ P là áp lực tính theo công thức trên và thường tính cho điểm ở cách mép dưới của tấm 300 mm cho phù hợp với điều kiện kỷ thuật.

Nế oạn ống nào đó yêu cầu khoan lổ để lắp ống dẫn thì tại chỗ khoan lổ sẽ bị yếu đi ể kiểm nghiệm theo công thức sau đây:

u trên một đ, do vậy tại chổ này ta có th

σ = ⎟⎟⎠

⎜⎜⎝ − dhS d

d ≤ [σ]h

Trong công thức trên ta có;

⎞⎛ hRP.

P: là áp lực trong thùng chứa . R: là bán kính của hình trh : là chiều cao đoạn ống.

an . Phần guy hiểm, tuy nhiên khi tính toán ở trên nếu ứng suất t o phép thì cần phải vá thêm ở chổ lổ khoan một miến hịu lực tăng lên, làm cho ứng suất tính toán giảm xuốn

ụ .

d : là đường kính lổ kho lớn các lổ khoan không gây ra nính toán vượt quá ứng suất chg , nhằm làm cho tiết diện cg .

Tính toán đáy thùng . Đáy thùng thường được thiết kế là đáy phẳng hoặc đáy lồi tùy theo từng trạng thái làm

iệc của kết cấu. áy phẳng : Đây là loại đáy thông dụng thường được sử dụng nhiều, đáy được đặt trên

cát cho nên đáy không chịu lực làm việc . loại đáy này được

ờng hợp, thùng chứa có dung tích lớn, phần ngoài biên của đáy nơi

v-Đnền xi măng hoặc trên nền chế tạo bằng thép tấm có chiều dày từ 4÷8 mm và phụ thuộc vào đường kính của thùng . Trong một số trưlắp ghép với vách đứng người ta bố trí những tấm có chiều dày lớn hơn phần giữa của đáy . Mối liên kết giữa đáy và phần trụ có tầm quan trọng đặc biệt trong kết cấu, ở ngay tại chổ nối sẻ xuất hiện mô men uốn , trị số của mô men phụ thuộc vào chiều dày của tấm vách đứng và chiều dài phần nhô ra khỏi vách của tấm đáy. Tuy nhiên phạm vi ảnh

(5-13)


30

hưởng của mô men này không lớn , mặt khác liên kết giữa phần trụ và đáy được thực hiện bằng hai mối hàn liên tục trong và ngoài cho nên thỏa mản điều kiện bền. Vì vậy các mối hàn này chúng ta không cần kiểm tra điều kiện bền . - Đáy dạng cầu : Đây là loại đáy được sử dụng trong một số trường hợp đặc biệt mà dùng đáy phẳng không hợp lý như tháp chứa nước, hoặc các thùng chứa chịu áp suất cao.v.v. Đáy dạng cầu khó chế tạo , do vậy trong những trường hợp cần thiết mới sử dụng để tránh lãng phí . Khi tính toán đáy cầu, ứng suất ở đáy cầu được xác định theo công thức sau:

σd = 0

0.SRP

Trong đó:

(5-14)

P: là áp suất tại điểm xét trên đáy , được tính như ở trên S0: là chiều dày của đáR0: là bán kính trong của đáy, theo lý thuyết bền thì R0 ≤ 2R

y

Tính toán nNắp thùng thườ phía trong, phía ngoài là các tấm thép liên kết hàn với nhau. M ồm các

anh biên trên và các thanh biên dưới liên kết với nhau tạo thành hình tam giác hoặc ên liên kết với vỏ, các thanh biên dưới tựa lên trụ. Thông

ắp thùng ng có cấu tạo gồm khungột số thùng có trụ chứa để khung có thể tựa lên được, khung g

thhình thang . Thanh biên trthường chiều dày của tấm thép làm vỏ nắp S= 2÷3mm, các thanh của khung là thép chữ [ hoặc chữ L. Các tấm thép làm nắp khi tính toán độ bền coi như bị ngàm cả chu vi, lấy gần đúng là hình chữ nhật có các cạnh là a và b, ứng suất sinh ra trong tấm sẽ là:

σ = α. 2

2..6s

aq

Trong đó : q :là tự trọng của nắp, trọng lượng của người và thiết bị trên nắp

(5-15)

S: là chiều dày của tấm thépα : là hệ số điều chỉnh (α = 0.192 khi a=b ; α = 0.407 khi a ≠ b )

b- TínhCác loại ất cao , trong quá trình làm việc luôn luôn phả ng rất dễ xảy ra cháy nổ gây ra hậu quả nghiêm trọng cho người và trang thiết bị. Do vậy khi tính

(cm)

các kết cấu bình chứa chất lỏng , chất khí áp suất cao bình chứa chất lỏng chất khí có áp sui tuân theo một quy trình nghiêm ngặt, bởi vì các loại bình này thườ

toán cần phải đảm bảo hệ số an toàn cao Tính chiều dày của bình

Chiều dày của bình có thể được xác định theo công thức sau;

CDP

S t +Φ

=.200

. Pk −].[σ

P: là áp suất làm việc của bình Dt: là đường kính trong của bình

là hệ số bền của mối hàn , thường chọn từ 0,7÷1 iều dày , thường chọn C=1,7

tôn cơ bản , do công nghệ chế tạo)

TS : là chiều dày bình

rong đó :

Φ : C : là trị số bổ sung ch(Do ăn mòn, chiều dày định mức

Tính Chiều dà

chiều dày đáy bình y đáy bình được xác định theo công thức sau;

(5-16)


31

CDDP

S tt += ..

hPZd − .2].[.400 σ

Trong đó : P; Dt; C; [σ]k : được chọn như trong công thức 6-6 Z : là hệ số làm yếu đáy thường chọn Z ≤ 1

ều cao của đáy bình

tk

ht: là chi Các b

Đối với các c thực hiện giống như trên.Nhưng hệ số an toàn , bởi vì tùy theo lý thuyết khi nổ

khi tính toán ta phải tính

ình làm việc trong điều kiện dễ gây ra cháy nổ loại bình này khi tính toán thiết kế , cũng đượ chúng ta cần phải nhân thêm

áp suất sẽ tăng từ 10-12 lần so với áp suất làm việc. Do vậytăng áp suất làm việc 12 lần .

(5-17)


32

BÀI TẬP ỨNG DỤNG: .Cho mối ghép hàn như hình vẽ, biết rằng lực kéo N = 260 KN, [σ]h = 28 KN/cm2, vật ệu có chiều dày S = 8 m ể kết cấu đảm bảo điều

kiện bền.

.Cho mối ghép hàn chịu lực như hình vẽ. Hãy xác định độ bền của mối hàn nếu vật ệu chế tạo kết cấu là thép các bon thấp có [σ]k = 28 KN/cm2 , N = 450 KN, S = 8 mm, B 300 mm.

.Cho kết cấu hàn chịu lực như hình vẽ. Hãy kiểm tra điều kiện bền của mối hàn , nếu c tác dụng P = 120 KN, B = 260 mm, chiều dài mối hàn L = 400 mm, vật liệu có ] = 28 KN/cm2.

1li m. Hãy xác định chiều dài đường hàn đ

2li= 3lự[σ k


33

4.Cho dầm chịu lực như hình vẽ. Hãy xác định kích thước mặt cắt ngang của dầm biết

ằng: 2hb =r , [σ]k = 25 KN/m2.

.Cho tấm thép có kích thước 1500 × 350× 8. Tấm thép được hàn đắp vào phần mép , vật ệu có [σ]T = 24 KN/cm2 , C = 0,16 cal/g0C, E = 2,1.104 KN/cm2, lớp đắp có c= 2 mm. ết cấu hàn bị biến dạng như thế nào? Tính độ võng của kết cấu.

.Cho kết cấu hàn giáp mối như hình vẽ . Hãy xác định độ võng của kết cấu sau khi hàn iết rằng vật liệu chế tạo là thép các bon thấp có [σ]T = 25 KN/cm2, E = 2,1.104 KN/cm2. ác kích thước cho trên hình vẽ.( h = 300 mm, h = 250 mm, S = 6 mm, l = 1500 mm, C

.Một kết cấu hàn có dạng như hình vẽ. Hãy tính ứng uất và biến dạng khi hàn kết cấu đó, biết rằng: , l = 000 mm, C = 0,16 cal/g0C, α = 11 g/A.h, γ = 7,85

5liK 6bC a c= 0,16 cal/g0C, αd = 10 g/A.h, γ = 7,85 g/cm3). Mối hàn giáp mối có bề rộng là 8 mm, chiều cao mối hàn là 1,5 mm, khe hở giữa 2 tấm ghép là 2 mm.

7s1 d g/cm3), E = 2,1.104 KN/cm2, [σ]T = 24 KN/cm2.


34

8. Cho một dầm chịu tải trọng như hình vẽ. Hãy thiết kế mặt cắt ngang của dầm đảm ảo điều kiện bền, yêu cầu mặt cắt ngang có dạng chữ I, biết rằng [σ]k = 26 KN/cm2, = 8 m.

. Cho một dầm chữ I chịu lực như hình vẽ sau. Hãy tính toán, thiết kế dầm nếu vật liệu hế tạo dầm là thép có [σ]k = 25 KN/cm2, P = 140 KN.

0. Dầm ch ng vật liệu dầm có ]k

b l 9c 1 ịu tải trọng như hình vẽ.Hãy tính toán thiết kế dầm biết rằ

= 26 KN/cm2. [σ


35

11. Cho một trụ chịu tác dụng của tải trọng nén đúng tâm, P = 940 KN, l=8m, [σ]k = 24 N/cm2, yêu cầu thiết kế mặt cắt ngang chữ I, vật liệu chế tạo là thép hợp kim thấp.

12. Kết cấu chịu tải trọng như hình vẽ. Hãy tính toán thiết kế dàn làm việc bảo đảm an toàn biết rằng vật liệu có [σ]k = 28 KN/cm2, d = 2,5 m, l = 10 m.

4. Cho một dàn chịu tải trọng như hình vẽ. Biết vật liệu chế tạo dàn là thép cacbon ấp có σ]k = 24 KN/cm2, P=20 KN, d=1,5 m, l=1,5 m.

K

1th [Tính toán thiết kế dàn trên( thanh biên trên, thanh biên dưới, thanh giằng).


36

5. Tính toán các kích thước cơ bản của bình sinh khi có dung tích 40 lít, sản lượng hí 2000 lít/giờ, áp suất làm việc 1,5 át, vật liệu có [σ]k = 20 KN/cm2.

1k-Kiểm tra độ bền của bình dập lửa tạt ngược . Biết rằng đường kính của bình dt = 60 mm


37

TÀI LIỆU THAM KHẢO

- Kết cấu thép-Cấu kiện cơ ội, Nguyễn Quang Viên.)

a học và kỹ thuật .

Hạnh - NXBGD- 2002

BGD-

g trình dạy nghề hàn – Bộ lao động thương binh và xã hội

ản đại học quốc gia Hà nội

bản (PGS-TS Phạm Quang H

- Sức bền vật liệu – Bùi Đức Tiển.

- Cẩm nang hàn – Nhà xuất bản kho

- Giáo trình công nghệ hàn - Nguyễn Thúc Hà, Bùi Văn

- Công nghệ hàn điện nóng chảy -Ngô Lê Thông (tập1- cơ sở lý thuyết) NX

2004.

- Chươn

- Thực hành kỹ thuật Hàn Gò – Trần Văn Niên, Trần Thế San

- Kỹ thuật hàn - Trương Công Đạt

- Công nghệ hàn – Nguyễn Văn Siêm

- Thực hành hàn hồ quang – Nhà xuất b

- Thực hành hàn TIG, MIG-MAG


38

MỤC LỤC Mục tiêu mô đun............................................................................. Trang 1

Bài 1: Vật liệu chế tạo kết cấu hàn ............................................................ 2

Bài 2: Tính độ bền mối hàn ....................................................................... 4

1.Tính toán mối hàn giáp mối...........................................................

2.Tính toán mối hàn góc...................................................................

Bài 3: Tính ứng suất và biến dạng khi hàn............................................... 9

1.Các khái niệm về ứng suất và biến dạng khi hàn ..........................

2.Tính ứng suất và biến dạng khi hàn đắp........................................

3.Tính ứng suất và biến dạng khi hàn giáp mối ...............................

4.Tính ứng suất và biến dạng khi hàn góc chữ T .............................

Bài 4: Tính toán kết cấu dầm-trụ .............................................................18

1.Khái niệm về dầm – trụ ..................................................................

2.Tính toán dầm – trụ ........................................................................

Bài 5: Tính toán kết cấu dàn-tấm vỏ .......................................................25

1.Khái niệm về kết cấu dàn – tấm vỏ ................................................

2.Tính toán kết cấu dàn – tấm vỏ ......................................................

Bài tập ứng dụng......................................................................................32

Tài liệu tham khảo ...................................................................................36

Documents

Giáo trình Tính toán k t c u hàn (L u hành n i b · PDF fileGiáo trình Tính toán kết cấu hàn (Lưu hành nội bộ) 1 Mô đun: TÍNH TOÁN KẾT CẤU HÀN Mã số: