Tính toán, thiết kế hệ thống dầm chịu lực cho cầu chịu được tải trọng an toàn

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, cùng với những sự tiến bộ của khoa hoc kĩ thuật trong đó không thể không nhắc tới chuyên nghành công nghệ Hàn. Môn học kết cấu Hàn thực sự là hành trang không thể thiếu cho người kĩ sư, công nhân có thể dựa vào đó làm cơ sở tính toán cũng như thiết kế. Ngành Hàn của chúng ta càng ngày càng phát triển cùng với sự chuyên sâu chuyên ngành của giảng viên giảng dạy. Đối với mỗi sinh viên chuyên ngành Hàn thì việc đưa đồ án kết cấu Hàn vào giúp sinh viên làm quen với thực tế công việc thiết kế. Đồ án kết cấu Hàn giúp chúng ta sử dụng tài liệu và so sánh giữa thực tế và lý thuyết. Cùng với những kiến thức chuyên ngành thì việc vận dụng thêm các tài liệu chuyên nghành khác như xây dựng, giao thông vận tải phục vụ cho việc tính toán. Đồ án môn học kết cấu là cơ hội để em có thể kiểm tra và tổng hợp lại kiến thức đã học.Trong kỳ học này em được giao đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống dầm chịu lực cho cầu chịu được tải trọng an toàn”. Sau thời gian nghiên cứu đồ án của em đã hoàn thành và được trình bày gồm 4 phần như sau: Phần I: Tổng quan Phần II: Phân tích kết cấu. Phần III: Tính toán kết cấu. Phần IV: Kết luận và rút ra kinh nghiệm. Để hoàn thành việc tính toán thiết kế dầm cầu,em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ hướng dẫn của thầy Nguyễn Trọng Thông cùng với các thầy trong bộ môn Hàn và Gia công tấm Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên đã nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án. Trong quá trình thực hiện thì em cũng có nhiều thiếu sót. Kính mong thầy thông cảm và bỏ qua cho em. CHÚ THÍCH : TÀI LIỆU TRÊN GỒM BẢN VẼ CAD + THUYẾT MINH ( PDF + WORD )

docx22 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 07/06/2013 | Lượt xem: 4552 | Lượt tải: 7download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tính toán, thiết kế hệ thống dầm chịu lực cho cầu chịu được tải trọng an toàn, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, cùng với những sự tiến bộ của khoa hoc kĩ thuật trong đó không thể không nhắc tới chuyên nghành công nghệ Hàn. Môn học kết cấu Hàn thực sự là hành trang không thể thiếu cho người kĩ sư, công nhân có thể dựa vào đó làm cơ sở tính toán cũng như thiết kế. Ngành Hàn của chúng ta càng ngày càng phát triển cùng với sự chuyên sâu chuyên ngành của giảng viên giảng dạy. Đối với mỗi sinh viên chuyên ngành Hàn thì việc đưa đồ án kết cấu Hàn vào giúp sinh viên làm quen với thực tế công việc thiết kế. Đồ án kết cấu Hàn giúp chúng ta sử dụng tài liệu và so sánh giữa thực tế và lý thuyết. Cùng với những kiến thức chuyên ngành thì việc vận dụng thêm các tài liệu chuyên nghành khác như xây dựng, giao thông vận tải phục vụ cho việc tính toán. Đồ án môn học kết cấu là cơ hội để em có thể kiểm tra và tổng hợp lại kiến thức đã học.Trong kỳ học này em được giao đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống dầm chịu lực cho cầu chịu được tải trọng an toàn”. Sau thời gian nghiên cứu đồ án của em đã hoàn thành và được trình bày gồm 4 phần như sau: - - - -  Phần I: Tổng quan Phần II: Phân tích kết cấu. Phần III: Tính toán kết cấu. Phần IV: Kết luận và rút ra kinh nghiệm. Để hoàn thành việc tính toán thiết kế dầm cầu,em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ hướng dẫn của thầy Nguyễn Trọng Thông cùng với các thầy trong bộ môn Hàn và Gia công tấm Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên đã nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án. Trong quá trình thực hiện thì em cũng có nhiều thiếu sót. Kính mong thầy thông cảm và bỏ qua cho em. Hưng Yên,ngày 30, tháng 06, năm 2010 Sinh viên thực hiện Lê Mạnh Hà Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  1 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN PHẦN I: PHÂN TÍCH KẾT CẤU 1.1.  Xác định,lựa chọn mặt cắt kết cấu. Từ thực tế sản xuất ,thiết kế thì khi ta chọn mặt cắt ngang của dầm ta chọn dầm chữ I. Tức là ta phải tính toán kích thước dầm như bản bụng, bản cánh của dầm. Hình dạng của chữ I thi có thể tiêu chuẩn hóa bằng các catalog của cá hãng sản xuất chế tạo thép hoặc các sổ tay tra cứu. Yêu cầu kỹ thuật được các kỹ sư thiết kế sao cho trọng lượng thiết kế là nhỏ nhất. Bản bụng chịu lực cắt là chủ yếu. Chiều cao bản bụng thường lấy bằng 1/18 đến 1/20 chiều dài nhịp dầm đối với cầu đường bộ, nhỏ hơn đối với cầu đường sắt. Bản cánh sẽ cung cấp khả năng chịu uốn. Chiều rộng và bề dày bản cánh thường được xác định bởi sự lựa chọn diện tích của bản cánh trong phạm vi giới hạn của tỷ số giữa bề rộng và chiều dày. Các kết cấu phải được thiết kế để được thỏa mãn các yêu cầu vể trạng thái giới hạn cường độ, mỏi và phá hoại, sử dụng và cực hạn. Hình 1.1: Ba vùng biến đổi cấu kiện thép chịu uốn Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  2 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN 1.2. Thông số kết cấu: - Chiều dài nhịp: - Số lượng xe đang nằm trên cầu là: - Trọng lượng mỗi xe là:  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN M = 12 m nmax = 8 xe Q = 50 tấn - Coi các xe nằm dàn đều trên nhịp cầu - Cầu có đường sắt chạy qua với tải trọng là N =100 tấn PHẦN II: TÍNH TOÁN KẾT CẤU XÁC ĐỊNH HÌNH DẠNG, TIẾT DIỆN NGANG CẦU VÀ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN. 2.1.Tính toán tổng lực tác dụng. a) Khối lượng dầm: md = Dd.Vd Trong đó: - Dd : Khối lượng riêng 7,85.10-3 kG/cm3 - Vd: Thể tích dầm: Vd = 4Vmh + 2Vc + Vb Vc = 3.30.1200 = 108000 ( cm3) Vb = 2.94.1200 = 225600 ( cm3) Vmh = 1/2.a.K.L = 1/2.0,8.1,6.1200 = 768 (cm3) → Vd = 4.768 + 2.108000 + 225600 = 444672 (cm3) → md = 444672.7,85.10-3 = 3490 (kG/cm3) Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  3 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN b) Khối lượng và kích thước của bêtông: - Đổ lớp bê tông có chiều dày: bbtct = 15 cm - Khối lượng riêng: Dbtct = 2500 (kG/ m3) = 25.10-4 (cm3) Ta có: Vbtct = 15.1400.1200 = 252.105 (cm3) → mbtct = 252.105.25.10-4 = 63000 (kG) c) Khối lượng của lan can: + Chiều cao đế bệ đỡ: + Chiều cao trên: + Chiều cao vát: + Chiều rộng đế bệ đỡ: + Chiều rộng phần trên: + Chiều rộng phần vát:  hđ = 10 cm ht = 30 cm hV = 30 cm bđ = 50 cm bt = 25 cm bV = 25 cm  bt  bd  bv Cấu tạo lan can tay vịn. mlc = 2(Vlc.Dbtct ) - Vlc = Slc.L - Vlc = {bt.(hđ + ht + hV) + hđ.bV + .bt.hV}.L Suy ra:  = {30.( 10 + 30 + 30 ) + 10 .25 + = 285. 104 ( cm3) mlc = 2(285.104.25.10-4) = 14250 (kG) 1 2  25.30}. 1200 d) Khối lượng của xe: mx = nx.Q + Qtàu = 8.50000 + 100000 = 50.104 (kG) Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  4 ht hd hv KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN e) Khối lượng của phụ kiện: Phụ kiện của cầu như: cột đèn, đường ống,… Ta lấy khoảng 1000 ( kG) ⇒ mpk = 1000 (kG) Vậy tải trọng thường xuyên mà một dầm phải chịu là: - Qtx = - Qtx =  (md + mbtct + mlc + mpk ) (3490 + 63000 + 14250 + 1000) = 14670 (kG) · Tải trọng của xe tác dụng lên dầm là: Qx = .mx = .50.104 = 71428,57 (kG) · Xe nằm yên trên cầu nên tải trọng mà một dầm phải chịu là: Q = Qtx + Qx = 14670 + 71428,57 = 86098,57 (kG) = 860,9857 kN ⇒ tải trọng phân bố:  q=  =  = 71,75 kN/m · Ta có biểu đồ phân bố lực cắt cũng như mômen trên: Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  5 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Hình 2.1: Biểu đồ lực cắt và mômen do lực Q gây ra · Môme lớn nhất tại tiết diện giữa dầm: Mmax =  =  = 1810,8 kN.m =181.105 da.cm · Lực cắt lớn nhất tại tiết diện đầu dầm: Vmax=  =  = 603,36 kN = 6,0336.104 daN Với γp: hệ số tin cậy về tải trọng 2.2. Xác định kích thước dầm chữ I Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  6 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN 2.2.1. Chọn vật liệu dầm: Chọn vật liệu dầm là thép CCT38 có thông số kỹ thuật như sau: σb = 38000 T/m2  và E = 2,1.106 T/m2 2.2.2. Xác định chiều dày bản sàn thép: + Ý nghĩa của tải trọng làn thể hiện tác dụng của các xe khác trong đoàn xe có thể xuất hiện cùng một lúc trên cầu. + Từ những yếu tố kỹ thuật trên, ta chọn cầu có 2 làn đường với chiều rộng cầu là 13000mm, mỗi nửa cầu là 1làn đường. Bên cạnh là vai đường với chiều rộng bằng bề rộng của làn đường dành cho người đi bộ. + Bản hẫng có chiều cao bằng 0,35 lần bề rộng của làn. + Ta chọn thiết kế cầu có 7 dầm dọc chiều dài cầu. Bề dày lớp phủ bêtông là 15cm, khối lượng riêng của bêtông là 2500 Kg/m3 Tải trọng tác động lên sàn:  qL = - Tổng lực tác dụng lên cầu: ΣQ = 860,9857.7 = 6026,8 kN - Diện tích mặt cầu: A = 14.12 = 168 m2 Suy ra tải trọng tác động lên sàn: Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  7 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN qL =  =  = 35,87kN/m2 Theo bảng 3.1[1] với tải trọng tác dụng lên sàn là qL = 35,87 kN/m2 > 30 kN/m2 nên ta chọn chiều dày bản thép là 12mm Hình 1.2: Mô hình tải trọng làn 2.2.3. Xác định chiều cao vách dầm: Chiều cao dầm là thông số cơ bản khi thiết kế dầm. Chiều cao dầm phải đảm bảo yêu cầu sử dụng: Dầm phải đủ cứng để không quá độ võng giới hạn, nhưng cao độ trên mặt giàn bị khống chế bởi yêu cầu công nghệ và kinh tế. Gọi h là chiều cao dầm, h cần thỏa mãn: hmin ≤ h ≤ hmax và h càng gần hkt càng tốt Trong đó: + hmin: Chiều cao đảm bảo dầm đủ cứng vững trong suốt quá trình sử dụng, nghĩa là độ võng của dầm không vượt quá độ võng giới hạn. Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  8 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN + hmax: Chiều cao lớn nhất có thể của dầm, được quy định trọng nhiệm vụ thiết kế, chính là khoảng cách cho phép đủ để bố trí hệ thống dầm và sàn + hkt: Chiều cao của tiết diện dầm ứng với lượng thép làm dầm ít nhất a) Tính chiều cao hmin: Theo công thức (3.13) [1] giả thiết hệ số vượt tải trung bính γtb = 1,2 hmin =  =  .400.  = 91,26 cm Trong đó: f là cường độ tính toán chịu kéo của thép bản sàn (bảng I.1[1]) b) Tính chiều cao hkt: Với h ~ hmin sử dụng công thức kinh nghiệm (3.31[1]) để xác định chiều dày bản bụng dầm: tw = 7+  =7+  = 9,73 mm Để tính hkt , sơ bộ chọn tw =10mm, dầm hàn chọn hệ số cấu tạo k =1,15 + Mômen lớn nhất tại tiết diện giữa dầm: Mmax = 181.105 daNm + Mômen chống uốn cần thiết: W=  =  = 7869,56 cm3 Với hệ số điều kiện làm việc của dầm γc =1 bảng I.14[1] Tử các số liệu trên, thay vào công thức (3.18[1]) tính được hkt : hkt = k.  = 1,15.  = 102,017 cm Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  9 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Theo điều kiện hmax không bị khống chế. Chọn chiều cao h ≥ hmin và càng gần hkt càng tốt.Vì vậy ta chọn h =100 cm 2.2.4. Chọn chiều dày bản bụng: Gần đúng cho rằng, tại tiết diện dầm chỉ có riêng bản bụng chịu cắt Vmax Lực cắt lớn nhất tại tiết diện đầu dầm: Vmax = 603,36 kN = 6,0336.104 daN Cường độ chịu cắt: fv = 0.58.  = 0,58.  =1325,7 daN/cm2 Giả thiết chiều dày bản cánh tf = 20mm, chiều cao bản bụng là : hw = h - 2tf = 1000 - 2.20 = 960mm Suy ra chiều dày cần thiết của bản bụng là theo công thức (3.30b[1]) tw =  =  .  = 0,711 cm Ta chọn chiều dày bản bụng: tw = 8 mm 2.2.5. Xác định kích thước tiết diện cánh dầm: Theo công thức 3.35[1]: bf.tf =  =  =69,65 cm2 Do chọn chiều dày bản cánh là 2 cm ⇒chiều rộng bản cánh bf = 69,65/2=34,825cm Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  10 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Chú ý: Tải trọng uốn dùng để tính ra tiết diện yêu cầu trên chưa kể đến bản thân trọng lượng của dầm, nếu kể đến tiết diện sẽ lớn hơn. Vì vậy chọn chiều rộng bản cánh là 38cm > 33,3cm. Tỷ số bf/tf = 38/2 =19 <30, điều kiện ổn định cục bộ của bản cánh sẽ dễ dàng thỏa mãn KL: Kích thước tiết diện của dầm tính toán như sau: PHẦN III: KIỂM TRA TIẾT DIỆN DẦM THEO ĐIỀU KIỆN CƯỜNG ĐỘ VÀ ĐỘ VÕNG 3.1. Kiểm tra tiết diện dầm theo điều kiện cường độ: - Tính toán lại chính xác các đặc trưng hình học của tiết diện dầm: Diện tích tiết diện dầm: A = Aw+ Af = 0,8.96 + 2.2,0.38 = 228,8 cm2 = 0,02288 m2 - Mô men quán tính và mômen chống uốn của tiết diện với trục trung hòa x-x: + Ix = Iw + If = tw.  + 2(bf.  + bf.tf.  ) = 0,8.  + 2(38.  + 38.2.  ) = 423985 cm4 Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  11 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN + Wx = 2.  =  = 8479 cm3 - Mômen tĩnh của một nửa tiết diện dầm với trục trung hòa x-x: Sx = Sw + Sf =  = 0,8.  + 38.2.  = 4645,6 cm3 Kiểm tra điều kiện cường độ: - Tải trọng uốn tính toán kể cả trọng lượng bản thân dầm q = pc.γp + A.ρ.γg = 7175.1,4 + 0,02288.7850.1,1 = 10242,568 daN/m - Tiết diện giữa dầm có: Mmax = q.l2 /8 =  = 184402,224 daNm = 18440222,4 daNcm - Ứng suất pháp lớn nhất tại thớ ngoài cùng của tiết diện này: σx =  =  = 2174,8 daN/cm2 < f.γc = 2300.1 = 2300 daN/cm2 - Tiết diện đầu dầm có V = Vmax =  =  = 61455,4 daN - Ứng suất tiếp lớn nhất đạt được tại thó giữa bụng (mức trục x-x) của tiết diện này: τ =  =  = 841,7 < fv.γc = 1325,7.1 = 1325,7 daN/cm2 Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  12 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN 3.2. Kiểm tra độ võng của dầm với tiết diện đã chọn. - Dầm chịu tải trọng phân bố đều tiêu chuẩn kể cả trọng lượng bản thân: qc = pc + gc = pc  + A.ρ = 7125 + 0,02288.7850 = 7304,6 daN/m = 73,046 daN/cm - Tính toán và kiểm tra dộ võng tương đối lớn nhất, tại giữa nhịp theo điều kiện: =  .  =  .  ≈ Giá trị này nhỏ hơn rất nhiều so với độ võng tương đối cho phép  = 3.3. Thay đổi tiết diện dầm theo chiều dài dầm. Tiết diện chọn ở phần trên là tiết diện lớn nhất của dầm, bởi vì nó được chọn theo mômen uốn lớn nhất. Trong mỗi dầm chỉ có một hoặc một ít các tiết diện có Mmax , nếu giữ nguyên các kích thước này để chế tạo cho mọi tiết diện trên toàn chiều dài dầm thì sẽ quá lãng phí. Vì vậy, nhằm tiết kiệm vật liệu thép thì nên giảm tiết diện tại chỗ có giá trị mômen bé hơn; công việc ấy gọi là thay đổi tiết diện dầm theo nguyên tắc mômen kháng uốn phù hợp với dạng biểu đồ mômen. Việc thay đổi tiết diện dầm tiết kiệm được kim loại nhưng sẽ làm tăng chi phí chế tạo dầm, nên chỉ có hiệu quả kinh tế với những dầm lớn, có nhịp l >10m. Để đánh giá mỗi giải pháp thay đổi tiết diện dầm, cần căn cứ vào các tiêu chí sau: - Đảm bảo tính khả thi, đơn giản cho chế tạo và lắp dựng. Theo đó thì số lượng, số chủng loại chi tiết của dầm càng ít và càng đơn giản càng tốt. Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  13 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN - Cánh trên dầm cần phẳng và không quá bé để thuận tiện cho việc lien kết với các kết cấu khác, đặc biệt với sàn và các dầm phụ. Dựa vào các tiêu chí trên ta chọn giải pháp thay đổi tiết diện dầm là giảm chiều rộng cánh dầm: Phương pháp này thường áp dụng với dầm hàn vì cấu tạo đơn giản, mặt dầm vẫn hẳng trên suốt chiều dài dầm. Về nguyên tắc có thể giảm lien tục chiều rộng bản cánh hoặc giảm ở nhiều vị trí trên chiều dài dầm, nhưng làm như vậy thì cấu tạo dầm them phức tạp, khó chế tạo và lượng thép chênh giữa hai lần giảm không nhiều. Vì vậy, với những dầm đơn giản thông thường, nhịp l < 30m chỉ nên đổi tiết diện một lần (nghĩa là trên chiều dài dầm có hai tiết diện thay đổi). Ta thực hiện giảm chiều rộng cánh dầm theo cách sau: Dự tính trước vị trí giảm bề rông cánh (với dầm đơn giản chịu tải trọng phân bố đều thì vị trí cách gối tựa một đoạn x1 = l/6 là hiệu quả kinh tế nhất). - Xác định mômen tại vị trí thay đổi tiết diện (tại x1 = l/6 = 2 m): Mx1 =  =  = 717,5 kN.m = 7175.103 daN.cm - Từ điều kiện chịu uốn của tiết diện x1, xác định mômen kháng uốn cần thiết cho tiết diện này khi mối nối cánh kéo dung đường hàn đối đầu xiên góc: Wx1 =  =  = 3119,56 cm3 Từ đó chọn lại chiều rộng cánh dầm là bf1 theo wx1. Các kích thước của tiết diện như hw, tw, tf không đổi. Dựa theo yêu cầu cấu tạo quyết định chiều rộng mới của bản cánh bf1. Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  14 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN + bf1≥  ;để các đặc trưng chịu lực của tiết diện trước và sau khi thay đổi không bị chênh nhau quá nhiều. bf1 ≥  =190 mm. Chọn bf = 200mm 2m 0.2m 3.4. Tính toán liên kết hàn trong dầm. Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông  0,38m Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  15 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Độ bền của kết cấu phụ thuộc chính vào độ bền của liên kết hàn.Việc chọn kiểu mối hàn, phương pháp hàn, quy trình công nghệ hàn sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của kết cấu. a. Liên kết vách và biên dầm: Chọn tiết diện mối hàn: theo công thức tính toán sách kết cấu hàn ta có: Min a ≥  - 0,5 =  - 0,5 = 2,33mm Max a ≤ 0,7t = 5,6 mm ⇒ Nên ta chọn a = 5 mm Tính các thông số của mối hàn như: - Mômen quán tính bậc hai:  , = 2.(  + 38.2.492 ) +  = 372375,5 cm4 - Lực cắt Vz: Ta có Vz = 603,36 kN - Mômen quán tính tĩnh bậc nhất: = Af.z = (2.38 + 0,8.48).50 = 5720 cm3 Ứng suất trong mối hàn của kết cấu là: Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  16 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN =  =  = 9,268 kN/cm2 = 9268 T/m2 < [ ] = 38000 T/m2 b. Tính toán gân gối tựa: Gân gối tựa chịu lực cắt có giá trị bằng phản lực tại gối, giả sử toàn bộ phản lực được chuyển lên gân gối tựa thông qua lien kết hàn góc.Kích thước tối thiểu của mối hàn gân gối tựa được tính như sau: ≥  Trong đó : -  là phản lực gối tựa,  = 750Tm -  là cường độ tính toán của thép chịu ép tỳ đầu, theo tài liệu sách kết cấu thép trang 105 ta có  = 3100,ℰ =1 ta được  =24  . Theo điều kiện đảm bảo tính cục bộ sườn gối : =(  - )/2 =29,5cm.theo quy cách phổ thông ta lấy  =16mm. Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  17 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN Cấu tạo sườn gối dầm 7. Gân cứng vững: Để tăng cường độ cứng vững cho dầm đồng thời đảm bảo độ ổn định cục bộ của kết cấu ta sẽ bố trí các gân cứng vững đối xứng nhau qua bản bụng và khoảng cách giữa các cặp gân cứng vững dọc chiều dài của dầm là 200 (cm). Kích thước của gân cứng vững ta chọn như sau: - Chiều cao của gân: hg=hv=1360(cm) - Chiều rộng của gân: bg < bc ta chọn bg =250 (mm) = 25 (cm) -  Chiều dầy của gân:  bg<δg<δb  250 <δg <18  Ta chọn δg=16 mm Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  18 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN 8.Nối dầm : Trong điều kiện dầm có yêu cầu vượt nhịp lớn thì phải gia công dầm thành từng phân đoạn và thực hiện nối dầm bằng liên kết hàn. Như vậy ở đề tài này với dầm 1 nhịp có chiều dài L = 12m thì ta sẽ phân thành 3đoạn dầm có kích thước như hình vẽ dưới đây và sẽ tiến hành nối dầm ngoài công trường bằng liên kết hàn. Cách nối dầm : + Không đươc bố trí phần nối dầm vào vị trí có mặt cắt nguy hiểm. Vì vậy mối nối cách đầu dầm một đoạn là l = L(1/3÷1/4)= 12000.(1/3 )= 3000 000(mm) + Dầm chịu tải trọng lớn vì vậy tiến hành hàn thêm các bản mã ốp vào vị trí nối để đảm bảo tính liên tục của dầm + Dùng phương pháp nối đối đầu với nhau đươc thể hiện như trên hình vẽ Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  19 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN Tại các vị trí mối nối ta tính được:  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN + Lực cắt tại vị trí nối:  = 750 (T) + Mômem uốn tại vị trí mặt cắt : Mmax= 2250(Tm) PHẦN III: KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ Sau một thời gian tìm tòi, tham khảo tài liệu, với sự giúp đỡ tận tình của các bạn, thầy cô trong tổ môn, đặc biệt là giáo viên hướng dẫn chính Nguyễn Trọng Thông đến nay đồ án của nhóm chúng em đã cơ bản hoàn thành. Thông qua quá trình làm đồ án môn học kết cấu hàn, chúng em đã đi sâu vào nghiên cứu và nhận ra rằng đây là một đồ án mang tính chất trí tuệ, qua đây chúng em đã nâng cao kiến thức chuyên ngành rất nhiều, đồng thời nó cũng đã khẳng định được tầm quan trọng của người kỹ sư, làm sao đảm bảo được cả hai tiêu chí là yêu cầu kỹ thuật và chi phí cho sản xuất là thấp nhất. Đối với nội dung đề tài của chúng em là “Tính toán thiết kế hệ thống dầm chịu lực cho cầu chịu được tải trọng an toàn” sau khi hoàn thành đề tài của mình chúng em Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  20 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN đã cơ bản biết lựa chọn, tính toán và kiểm tra bền cho một kết cấu nói chung và dầm cầu đường bộ nói riêng. Trong phần đồ án của mình vì là đồ án kết cấu nên chúng em đi sâu vào việc chọn và tính toán kiểm tra bền cho dầm tổ hợp chữ I. Ở đây việc lựa chọn các kích thước bản bụng, bản cánh, kích thước mối hàn đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật, ngoài ra việc lựa chọn này phải đảm bảo cả tính thẩm mỹ. Đồng thời với những điều đó chúng em cũng mạnh dạn đề xuất một số kiến nghị của mình trong công tác đào tạo đối với sinh viên chuyên ngành công nghệ hàn như sau: - Cập nhật thông tin về sự phát triển của kết cấu thép trên thế giới qua đó định hướng sự phát triển của ngành thép nói chung ở Việt Nam. Thông qua công tác này sinh viên sẽ nhìn nhận được tầm quan trọng của môn học cũng như ý nghĩa thực tiễn của nó. Từ đó định hướng cho mình một số phương pháp học cho phù hợp. - Tham khảo thêm nhiều tài liệu về kết cấu thép, nhất là các tài liệu nước ngoài để qua đó bổ sung thêm nhiều kiến thức cũng như đưa ra được nhiều giáo trình phong phú và có ý nghĩa thực tiễn cao. - Sử dụng tốt các phần mềm, từ đó hướng dẫn cho sinh viên biết cách sử dụng thông qua đó làm một cầu nối truyền cảm hứng cho sinh viên trong việc học tập. - Thay đổi một số chương trình trong các giáo trình nhằm cập nhật cho sinh viên những vấn đề cần thiết trên thực tế với cơ sở “đào tạo theo nhu cầu xã hội” gắn liền quá trình đào tạo với thực tế ngày nay. Trong quá trình thực hiện đề tài mặc dù đã rất cố gắng, mặc dù đã được sự giúp đỡ rất nhiều từ phía các thầy cô, đặc biệt là giáo viên hướng dẫn nhưng do thời gian có hạn, lượng kiến thức còn có hạn nên đồ án của chúng em không tránh khỏi những thiếu sót. Vậy em xin kính mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô để chúng em có thể nâng cao được kiến thức của mình hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn ! TÀI LIỆU THAM KHẢO Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  21 KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN HÀN  ĐỒ ÁN KẾT CẤU HÀN 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.  Kết cấu hàn – Nguyễn Thúc Hà Sức bền vật liệu- Lê Đức Thanh Kết cấu thép- Huỳnh Phúc Linh Ví dụ Tính toán cầu dầm liên hợp - GSTS Nguyễn Viết Trung Đoàn Định Kiến, Kết cấu thép, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1990. Đoàn Định Kiến, Kết cấu thép sử dụng trong Xây dựng D.D.&C.N ở Việt Nam, tuyển tập báo cáo khoa học, Hội thảo kết cấu thép trong xây dựng, Hội kết cấu và công nghệ xây dựng Việt Nam, 2004. TCVN 5575-1991, Kết cấu thép, Tiêu chuẩn thiết kế, Nhà xuất bản Xây dựng, 1992. Huỳnh Minh Sơn, Phạm Văn Hội, Kỷ yếu Hội thảo Khoa học Kết cấu thép trong Xây dựng, 12/2004 Phạm Văn Hội, Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn Tú, Hoàng Văn Quang, Hoàng Ngọc Thanh, Kết cấu thép 2 - Công trình dân dụng và công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, 1998. Gv hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông Sv thực hiện: Lê Mạnh Hà  22

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docxLe Manh Ha.docx
  • dwgban ve ket cau(Dinh).dwg
  • pdfLe Manh Ha.pdf
Luận văn liên quan