Tính toán, thiết kế hệ thống dầm chịu lực cho Bồn chứa

11a

11b

 

Mô tả đồ án: Gồm các file như ảnh trên
Giá: 400.000vnđ – Mã số: doantotnghiep.me_H000011
Tải đồ án

MỤC LỤC

ĐỀ TÀI………………………………………………………………………………..3

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN ………………………………………………….4

LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………….5

 

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG, SẢN XUẤT

VÀ CHẾ TẠO BỒN CHỨA HIỆN NAY………………………………………..…6

1.1. Bồn trụ đứng………………………………………………………………….…6

     1.2. Bồn trụ ngang……………………………………………………………………7

1.3. Bồn hình cầu: ……………………………………………………….……….….7

1.4.Bể chứa hình giọt nước: ………………………………………………………..9

CHƯƠNG II: VAI TRÒ CỦA HỆ THỐNG ĐẦM ĐỠ BỒN CHỨA………..….9

2.1. Khái niệm…………………………………………………………………………9

2.2. Phân loại…………………………………………………………………………9

CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH CHỌN LOẠI TIẾT DIỆN,VẬT LIỆU

CHẾ TẠO HỆ THỐNG DẦM……………………………………………………..11

3.1.Phân tích, chọn tiết diên dầm………………………………………………….11

3.2. Chọn vật liệu dầm………………………………………………………………13

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN , THIẾT KẾ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN

CỦA HỆ THỐNG DẦM……………………………………………………………16

4.1. Tính toán trọng lượng tác dụng lên dầm……………………………………..16

4.1.1.Khối lượng bồn………………………………………………………………16

4.1.2.Khối lương dầu lớn nhất trong bồn……………………………………….17

4.1.3.Tính toán khối lượng của kim loại đắp:……………………………………17

4.2.Tính toán và thiết kế kết cấu……………………………………………..……20

4.2.1. Tính toán và thiết kế dầm………………………………………………….20

4.2.1.1. Xác định kích thước dầm chữ I…………………………………………..20

4.2.1.2. Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn…………………………………………..24

4.2.2. Tính toán gối tựa, bản táp và thanh giằng………………………………..25

4.2.2.1. Tính toán gối đỡ……………………………………………………………25

4.2.2.2.Tính toán gân tăng cứng …………………………………………………..25

4.2.3. Tính toán liên kết hàn trong dầm…………………………………………..28

4.2.3.1.chọn sơ bộ kích thước mối hàn……………………………………………30

4.2.3.2. Kiểm tra bền cho mối hàn:………………………………………………..30

 

CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG QUY TRÌNH HÀN……………………………………..32

5.1. Chọn phương pháp hàn:……………………………………………………..32

     5.2. Lựa chọn thiết bị hàn…………………………………………………………32

5.3 Vật liệu hàn……………………………………………………………………..33

5.4 Trình tự gá lắp và hàn đính……………………………………………………34

5.5 Trình tự thực hiện các mối hàn trong kết cấu……………………………….35

5.6 Các khâu kiểm tra, giám sát trong quá trình chế tạo……………………….35

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………………………………..40

TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………..41

 

 

 

 

 

 

 

 

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LỜI NÓI ĐẦU

Qua những lần được nhà trường và khoa liên hệ cho đi thực tập ngoài trường tại các công ty, chúng em là kỹ sư công nghệ hàn nhận biết được rằng ngoài những môn học như: Công nghệ hàn, Thiết bị hànthì môn Kết cấu hàn cũng là một trong những môn học được ứng dụng rất nhiều trong thực tế mà chúng em cần nắm vững và phát triển.

Kết cấu hàn là môn học được đưa vào trong chương trình đào tạo sinh viên nghành hàn, với mục tiêu trang bị cho sinh viên một lượng kiến thức và vận dụng một cách linh hoạt các kiến thức đã học của chuyên nghành hàn vào việc chế tạo các kết cấu cụ thể.Đồ án kết cấu hàn là một bài toán cần giải quyết các vấn đề về kết cấu bao gồm: thiết kế kết cấu, kiểm tra độ bền kết cấu, thiết kế mối hàn và kiểm tra độ bền mối hàn

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 chúng em được giao đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống dầm chịu lực cho Bồn chứa ”. Sau thời gian nghiên cứu đồ án của chúng em đã hoàn thành và được trình bày gồm 7 phần như sau:

+ Nghiên cứu tổng quan về tình hình sử dụng , sản xuất và chế tạo Bồn chứa hiện nay.

+ Phân tích vai trò của hệ thống dầm đỡ bồn chứa.

+ Phân tích, chọn loại tiết diện sẽ chế tạo hệ thống dầm.

+ Chon vật liệu, phương pháp gia công.

+ Tính toán , thiết kế kích thước tiết diện của hệ thống dầm

+ Tính toán kích thước mối hàn sử dụng

+ Xây dựng quy trình hàn.

Trong quá trình thực hiện đồ án tuy đã tìm tòi, nghiên cứu tài liệu và được sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo trong tổ môn đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn trực tiếp Nguyễn Trọng Thông. Nhưng do những hạn chế về mặt kiến thức, kinh nghiệm và thời gian nên đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo để đồ án có được tính chính xác và hoàn thiện hơn.

                                                                                       Chúng em trân thành cảm ơn!

 

 

 

 

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG, SẢN XUẤT VÀ CHẾ TẠO BỒN CHỨA HIỆN NAY

Bồn chứa dùng để chứa các sản phẩm từ dầu mỏ (xăng, dầu …), khí hóa lỏng, nước, axit, cồn công nghiệp, chứa hơi, chứa thực phẩm dạng lỏng (rượu, bia …). Bồn chứa được sử dụng rất rộng rãi trong sinh hoạt cũng như trong công nghiệp. Bồn chứa nước trong sinh hoạt thường có kích thước nhỏ: 1000 lít, 1200 lít, 3000 lít…thường được làm từ các vật liệu không rỉ chịu ăn mòn tốt: inox, nhựa….

 

 

Bồn chứa nước công nghiệp có kích thước lớn với dung tích từ vài chục khối tới hàng chục ngàn khối được dùng trong các nhà máy xi nghiệp.

Tùy theo hình dạng của bể mà chia ra làm các dạng: bể trụ (trụ đứng, trụ nằm), bể cầu, bể hình giọt nước…

 

 

1.1. Bồn trụ đứng

 

1.2. Bồn trụ ngang:

Thường dùng để chứa xăng dầu áp lực thấp (< 2kg/cm2), dung       tích <100m3. Hoặc để chứa khí hóa lỏng, dung tích từ 300 – 500m3 với áp lực             dư (< 18kg/cm2).

 

 

1.3. Bồn hình cầu:

Dùng để chứa khí hóa lỏng hoặc hơi, áp suất làm việc tới 18kg/cm2,Dung tích hàng ngàn khối.
1.4.Bể chứa hình giọt nước:

Tối ưu hình dạng bể chứa khi chế tạo bể chứa chịu áp lực cao và dung tích cực lớn

 

CHƯƠNG II: VAI TRÒ CỦA HỆ THỐNG ĐẦM ĐỠ BỒN CHỨA

2.1. Khái niệm.

Dầm là kết cấu chịu uốn có bản bụng đặc, là kết cấu cơ bản trong xây dựng và công nghiệp. Được dùng làm sàn nhà, dầm cầu, kết cấu chịu lực của các loại máy vận chuyển….

 

2.2. Phân loại.

+ Theo cấu tạo.

  • Phân loại:
  • Dầm chữ I: Dùng trog uốn phẳng như sàn nhà, dầm cầu, dầm máy nâng chuyển.
  • Dầm chữ U: Tiết diện không đối xứng được dùng trong uốn xiên như xà gồ, dầm sườn tường, có 1 má phẳng nên dễ liên kết với các chi tiết khác.
  • Đặc điểm: Dễ chế tạo, liên kết đơn giản

Dầm định hình kích thước hạn chế, tốn kém do δb lớn hơn yêu cầu thiết kế. Để khắc phục dùng dầm dập từ thép bản mỏng.

*Dầm tổ hợp

 

 

 

 

 

– Dầm tổ hợp hàn: được cấu tạo gồm ba bản thép ghép lại bằng đường hàn góc. Hai bản nằm ngang – hai cánh dầm. Bản thẳng đứng – bản bụng.

So với dầm đinh tán, ít tốn vật liệu và nhẹ hơn, chi phí cấu tạo ít hơn vì vậy chúng được sử dụng niều hơn.

– Dầm tổ hợp đinh tán: Gồm 1 bản thép đặt đứng làm bản bụng, hai cánh dầm, mỗi cánh gồm hai thép góc chữ L và có thể thêm 1 hoặc hai bản thép nằm ngang gọi là bản đậy.

Vì phải khoét lỗ nên tốn công chế tạo và hao phí vật liệu nhưng chịu lực tốt. Chúng được dùng khi chịu tải trọng lớn hoặc chịu tải trọng động.

  • Đặc điểm dầm tổ hợp: kích thước lớn, tiết kiệm thép, tốn công chế tạo.

*Kết luận:

– Nên dùng dầm định hình nếu về cấu tạo cho phép và đảm bảo cường độ, độ cứng, độ ổn định.

– Dùng dầm tổ hợp khi không thể dùng dầm hình như tải trọng lớn hoặc nhịp lớn.

+ Theo sơ đồ kết cấu

*Dầm đơn giản: Tốn vật liệu, chế tạo và dựng lắp đơn giản, chịu lực chính xác, không ảnh hưởng do nhiệt hay lún lệch. Được dùng nhiều trong xây dựng.

*Dầm liên tục: Độ cứng lớn, tiết kiệm vật liệu, dựng lắp khó, nội lực thay đổi do nhiệt hay lún lệch. Được dùng khi dầm cần độ cứng lớn.

*Dầm mút thừa: Tiết kiệm vật liệu.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH CHỌN LOẠI TIẾT DIỆN,VẬT LIỆU SẼ CHẾ TẠO HỆ THỐNG DẦM.

   3.1.Phân tích, chọn tiết diên dầm

– Chọn dầm chữ I ( tổ hợp)

     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 thì 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. Với tải trọng của chúng ta với tải trọng đặc trưng là chịu uốn lớn nhất ở giữa dầm và chịu cắt lớn nhất ở 2 đầu dầm.

Lý do chọn dầm tổ hợp chữ I là do với yêu cầu của kết cấu là chịu lực tải trọng phân bố đều, dầm chữ I là tiết diện có mômen chống uốn lớn nhất với các tiết diện khác cùng diện tích.Dầm chữ I chia làm 2 loại, dầm định hình và dầm ghép.

 

                                      

                         Dầm tổ hợp                                   Dầm định hình

       Dầm định hình có ưu điểm là tiết kiệm công chế tạo nhưng nhược điểm là độ dày bản bụng lớn quá yêu cầu về cường độ và ổn định cục bộ tuy nhiên dầm định hình vẫn được sử dụng phổ biến, chỉ khi không dung được dầm định hình mới dung dầm ghép.

Dầm ghép được tạo bởi các bản thép, liên kết với nhau bằng hàn hoặc đinh tán. Dầm hàn dễ chế tạo, do đó thường hay dung. Dầm ghép có thể chế tạo các kết cấu có kích thước lớn, tiết diện dầm có thể thay đổi theo chiều dài, do đó có thể tiết kiệm được vật liệu. Dầm chữ I có nhược điểm là độ cứng trong mặt phẳng thẳng góc với bản bụng nhỏ, chịu uốn trong mặt phẳng này kém, chịu xoắn kém và dễ gây mất ổn định tổng thể, do đó cần phải có các liên kết theo phương ngang.

Do những yêu cầu của kết cấu chúng ta chế tạo, sau khi phân tích chúng ta đi đến quyết định lựa chọn dầm hàn tổ hợp chữ I.

Dầm ghép tổ hợp chữ I gồm:

+ Hai bản cánh

+ Một bản bụng

Các kích thước của dầm:

  • h: Chiều cao của dầm
  • bc: Chiều rộng cánh
  • hb: Chiều cao bụng
  • δb: Chiều dầy bản bụng
  • δc: Chiều dầy bản cánh

Giữa hai bản cánh và bản bụng được liên kết với nhau bằng liên kết hàn góc. Chiều cao dầm là kích thước cơ bản của dầm tổ hợp, chính nó đánh giá khả năng chịu lực và giá thành của dầm.

Trong quá trình chế tạo kết cấu việc tính toán và lựa chọn các kích thước hợp lý sẽ tạo cho kết cấu sự hoàn hảo nhất đảm, bảo được các yêu cầu kỹ thuật và kinh tế.

Thường trong quá trình chế tạo kết cấu dầm chữ I chúng ta thường phải tính toán nhiều lần mới đảm bảo được yêu cầu về độ bền.Thông thường giữa các lần đó thì ta phải thay đổi các kích thước của bản cánh và bụng. Tuy nhiên sự thay đổi này vẫn phải đảm bảo các kích thứớc tối thiểu đã được quy định.

3.2. Chọn vật liệu dầm.

– Kết cấu hàn là tổ hợp của nhiều chi tiết mà trong đó mỗi chi tiết có chức năng và điều kiện làm việc không giống nhau. Do đó phải căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật của từng chi tiết để lựa chọn vật liệu chế tạo cơ bản sao cho hợp lý. Vừa phải đảm bảo chất lượng năng suất và giá thành chế tạo kết cấu. Nói cách khác là vật liệu phải đảm bảo đồng thời 2 chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật.

– Mặc dù các chi tiết có kích thước và hình dạng khác nhau song đều được chế tạo từ vật liệu kim loại thanh thép . Qua gia công cơ khí sau đó đem hàn lại thành “Kết cấu dầm đỡ” . Là kết cấu tấm được chết tạo sao cho đảm bảo chỉ tiêu về cơ tính , độ tin cậy cao khi làm việc .

– Vì vậy để vừa đảm bảo độ bền vừa đảm bảo tính hàn , giá thành lại phù hợp ta chọn vật liệu là thép CT38 (TCVN 1695-75) tương đương với thép CT3 (TC Nga ГOG380-71) và A36 của AWS. Bởi vì loại vật liệu này được sử dụng phổ biến trên thị trường, nó vừa đảm bảo tính kính tế cũng như đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của kết cấu khi làm việc.

– Thép CT38 là loại thép cacbon chất lượng thường. Là loại thép mềm dẻo, độ cứng thấp , hiệu quả tôi và ram không cao . Được dùng để chế tạo các chi tiết trong kết cấu nhưng qua gia công nóng . Do đó nó tình hàn tốt . Khi hàn không cầu phải dùng các công nghệ đặc biệt . Tra bảng 5.1 cơ tính của thép thông dụng phân nhóm A ( TCVN 1765 – 25) trang 254 sách Vật liệu học cơ sở của Nghiêm Hùng ta có:

  • Giới hạn chảy :

σ = 24 (kG/mm )= 2400 ( kG/ cm )

  • Mô đun đàn hồi :

E = 2,1.10 ( kG/ cm )

  • Khối lượng riêng:

γ = 7,85 ( g/cm ) = 7,85.10 ( kG/cm )

-Với vật liệu dẻo: σo = giới hạn chảy

Bảng thống kê của thép CT38:

 

Giới hạn chảy

( kG/ cm )

Mô đun đàn hồi

( kG/ cm )

Khối lượng riêng

( kG/cm )

σ =2400 ( kG/ cm ) E = 2,1.10 ( kG/ cm )

 

γ =7,85.10 ( kG/cm )

 

– Thành phần hoá học của thép CT38

Nhãn hiệu thép Thành phần hoá học
C Mn Si P S
CT38 0,14¸0,22 0,4¸ 0,65 0,12¸0,3 <0,04 <0,05

 

 

Tương đương AISC/ASD của Mỹ, ta có bảng sau:

Thành phần hóa học

Kí hiệu mác thép Thành phần hóa học (%)
C Mn Si P S
A36 0,18 0,9 ÷1,6 0,15 ÷0,5 <0,035 <0,035

 

Thành phần cơ tính

Kí hiệu mác thép Chiều dày mm Độ bền N/mm2 Giới hàn chảy N/mm2 Độ dẻo( %)
A36 6 ÷ 20 490 ÷640 355 21

 

Hệ số an toàn

Trong quá trình thiết kế bất kỳ kết cấu nào, chúng ta luôn phải chú ý đến hệ số an toàn ( hệ số vượt tải) n.

Hệ số an toàn giúp cho kết cấu vẫn ổn định khi làm việc quá công suất đã thiết kế. khi chúng ta chọn hệ số an toàn cần phải chú ý đến các vấn đề:

  • Tích chất của vật liệu sử dụng chế tạo
  • Điều kiện làm việc và phương pháp tính toán, yêu cầu mức độ tính toán
  • Tính chất quan trọng của kết cấu và yêu cầu về tuổi thọ
  • Tính chất của tải trọng tác dụng (tĩnh hay động) và mức độ phản ánh chính xác.

Với yêu cầu của kết cấu cầu theo thiết kế ta chọn hệ số an toàn n= 1( theo TCVN 2737 – 1995 ).

 

Cách bố trí các dầm như sau:

 

 

Số lượng của dầm:              5

Chiều dài dầm ở giữa:         12m

Category:

CÔNG NGHỆ HÀN

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*