{ {
LỜI NÓI ĐẦU
Trên con đường công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước đòi hỏi đội ngũ cán bộ kỹ
thuật và công nhân lành nghề. Nhằm đáp ứng nhu cầu đó Trường Đại Học Sư Phạm
Kỹ Thuật Nam Định hàng năm đã và đang đào tạo ra hàng trăm giáo viên cán bộ kỹ
thuật và công nhân lành nghề.
Cơ khí hàn là một ngành nghề rất cơ bản và được ứng dụng rất nhiều trong công
nghệ chế tạo máy và xây dựng cầu đường. Nhất là trong sự nghiệp công nghiệp hoá
hiện đại hoá đất nước hiện nay, cơ khí hàn có vai trò rất quan trọng. Chính vì vậy, sinh
viên nghề hàn đang theo học ở các trường nghề không những nắm vững về lý thuyết
mà quan trọng hơn là giỏi về tay nghề mới có thể đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao
của xã hội.
Hiểu được tầm quan trọng của nghề hàn, nên sau khi học xong môn học kết cấu
hàn, do các thầy cô giáo trong tổ bộ môn cơ khí hàn giảng dậy, em đã được giao đề tài
đồ án môn học kết cấu hàn là: Thiết kế dàn phẳng.
Trong thời gian làm đồ án, em đã được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo
Vũ Văn Ba, các thầy cô giáo trong bộ môn hàn, sự nỗ lực của bản thân và sự đóng
góp ý kiến của bạn bè, đồng nghiệp em đã hoàn thành đề tài của mình.
Nay đề tài đã hoàn thành, em xin trân trọng cảm ơn Thầy giáo Vũ Văn Ba, các thầy

6'
7'
a
r
r
b
p
p
p
p
p
pp
Ta có P= 115,5 (KN) ; h = 1570 (mm) ; d = 1400 ( mm )
- Vì dàn chịu tải trọng đối xứng nên :

7 7
115,5 404,25( )
2 2
A B
R R P KN
= = = × =

II) Xác định phản lực liên kết
1. Để xác định phản lực tại các thanh ta dùng phương pháp phân ly dàn bằng
các mặt cắt tại các khung của dàn
1570
1400
1'
1
2

A
R
là phản lực tại gối A

'''
4343
34
;; NNN
là các ứng lực trong các thanh 34 ;3’4;3’4’
- Xét cân bằng của dàn , chịu tác dụng của các lực

0);;;;(
'''
4343
34
≡
NNNRP
A
- Gỉa sử các ứng lực có chiều như hình vẽ

)(47,463
1570
5,115140061400325,404
63
0233
'43
43
'
''
KN

A
A
M d R P d Pd N h
d R d p
N KN
h
= − × + × + − × =
− × + × − × × + × ×
⇔ = = = −
∑
34
N
mang dấu “ – ” nên chiều ngược với chiều đã chọn
ứng lực trong thanh
34 411,97( )KN
=
thanh chịu nén
- Chiếu các lực lên phương Y , giả sử chiều
4'3
N
như hình vẽ

,
3 4
0
3 0
A
Y
R P N Sin
α

+
=
α
αα
,
3 4
N
mang dấu “ – ” nên chiều ngược với chiều đã chọn
ứng lực trong thanh 3’4=77 thanh chịu nén
1 ,Cắt khung thứ 2 của dàn cắt bằng mặt cắt II – II . Giữ lại phần bên trái của
dàn, để đảm bảo dàn cân bằng ta thêm vào các lực
'3'2'2323
;; NNN
có
chiều như hình vẽ
- Dàn cân bằng
( )
, , ,
23
2 3 2 3
; ; ; ; 0
A
P R N N N
≡
ur uur uuur uuur uuuur1570
1'
1


=
=
=
∑
∑
∑
0
0
0
'3
2
Y
M
M
- Xác định Mômen tại nút 2 của dàn

)(48,257
1570
14005,115140025,404
0
''
''
32
32
2
KN
h
dPdR
N

KN
h
dPdPdR
N
hNdPdPdRM
A
A
−=
×+××+××−
=
×+×+×−
=⇒
=×−×+×+×−=
∑

23
N
mang dấu “ – ” nên chiều ngược với chiều đã chọn
ứng lực trong thanh
)(97,411
23
KNN
=
thanh chịu nén
- Chiếu lên phương Y ta có :

)(231
75,0
5,1155,11525,404
0

;; NNN
như hình
vẽ

( )
, , ,
12
1 2 1 2
; ; ; ; 0
A
P R N N N
≡
ur uur uuur uuur uuuur
p
r a
1570
i
i
n 1'2
n 1'2'
n 12
1'
1
- Dàn cân bằng
,
1
2
0
0
0

1570
14005,115140025,404
0
'2'1
'2'12
KN
h
dPdR
N
hNdPdRM
A
A
=
×−×
=
×−×
=⇔
=×+×+×−=
∑

'2'1
N
mang dấu dương nên chiều như chiều đã chọn
ứng lực
)(48,257
'2'1
KNN
=
thanh chịu kéo
- Chiếu lực lên phương Y ta có

)(385
2'1
KNN =
thanh chịu nén
III) Xác định ứng lực trong thanh trụ
- Để xác định ứng lực trong các thanh trụ ta dùng phương pháp tách nút
+ ) tách nút 1 : áp dụng điều kiện cân bắng ta có

5,115
00
1'1
1'1
−=−=⇔
=−−⇔=
∑
PN
PNY
ứng lực
,
11
115,5( )N KN
=
thanh chịu nén
+) tách tại nút 2’

,
2 2
0 0( )Y N KN
= ⇔ =
∑

Mà ta có:

[ ]
λ
µ
µ
λ
≤
×
⇒
×
=
min
min
r
l
r
l

Trong đó :
[ ]
λ
: độ mảnh giới hạn của thanh

λ
: Độ mảnh của thanh
l: Chiều dài thanh

min
r

[ ]
K K
N
F
σ σ
= ≤
+) thanh chịu nén được kiểm tra độ bền theo công thức

[ ]
n K
N
F
σ σ
ϕ
= ≤
×

Trong đó : N là lực tác dụng lên thanh
F là diện tích tiết diện thanh

ϕ
là hệ số uốn dọc của thanh
* Kiểm nghiệm tính ổn định

[ ]
[ ]
ôd
σ σ
σ ϕ σ
≤

(KN)
Vì dàn được thiết kế hai thép góc nên lực mỗi thnah phải chịu là :

23
411,97
205,98( )
2 2
N
N KN
= = =

1
0,5 0,8
ϕ
= ÷
ta chọn
1
0,8
ϕ
=

[ ]
2
1
1
205,98
16,09( )
16 0,8
K
N

min min
140
32,11
2 2 2,18
l d
r r
µ
λ
×
= = = =
×
Tra bảng hệ số uốn dọc trang 90 sách KHC của Phùng Đình Thám chọn
2
0,94
ϕ
=
+ ) kiểm nghiệm lại tính ổn đinh theo
2 2
à F v
ϕ

2
2 2
205,98
12,73( / )
17,2 0,94
n
N
KN cm
F

=
Lại có
[ ]
2
16( / )KN cm
σ
=

[ ]
n
σ σ
<
tiết diện thép đảm bảo điều kiện bền
Vậy thép chế tạo thanh bền trên
110 110 8
× ×
2) Chọn thép chế tạo thanh bên dưới
- Để đảm bảo điều kiện bền và tính thẩm mỹ của dàn ta chọn cùng với vật
liệu thanh biên trên
+ ) kiểm nghiệm theo tính ổn đinh

2
2
463,47
13,47( / )
17,2 2
K
N
KN cm
F

==
- Do dàn được thiết kế 2 thép góc nên lực được chia đều cho từng thanh

)(5,192
2
385
2
2'1
KN
N
N
===
- Chọn
1
0,8
ϕ
=
Ta có
[ ]
2
1
1
192,5
15,83( )
16 0,8
K
N
F cm
σ ϕ
= = =

λ
×
=

1570 1570
209,3( )
sin 48,6 0,75
0,5 209,3
52,85
1,98
h
l cm
Sin
α
λ
= = = =
×
⇒ = =
Tra bảng hệ số uốn dọc trang 90 sách KHC của Phùng Đình Thám chọn
2
0,88
ϕ
=
- Kiểm nghiệm lại tính ổn đinh theo
2 2
à F v
ϕ

2
2 2
[ ]
2 2
14,02( / ) 16( / )
n
KN cm KN cm
σ σ
= < =
Vậy tiết diện đảm bảo điều kiện bền
Vậy thép chế tạo thanh giằng 1’2 = 67’có kích thước
110 110 8
× ×
3.2 Chọn thép chế tạo thanh giằng 23’ và 5’6
Thanh 23’; 5’6 chịu kéo có lực 231 (KN)
Do dàn thiết kế bằng 2 thép góc nên mỗi thanh phải chịu lực :

)(5,115
2
231
22
6'5'23
KN
NN
N
====
- Chọn
1
0,8
ϕ

mmr
cmF
=
=
=
=

Tính
λ
:

min
0,5 209,3
66,23
1,58
l
r
µ
λ
× ×
= = =
Tra bảng hệ số uốn dọc trang 90 sách KHC của Phùng Đình Thám chọn
2
0,83
ϕ
=
- Kiểm nghiệm lại tính ổn đinh theo
2 2
à F v
ϕ

2 2
à F v
ϕ[ ]
2 2
12,31( / ) 16( / )
K K
KN cm KN cm
σ σ
= < =
Nên thép chọn đảm bảo điều kiện bền
Vậy thép của thanh 23’ ; 5’6 chọn
80 80 6
× ×
3.3 Chọn thép chế tạo thanh giằng 3’4 ; 45’
Thanh 3’4 ; 45’ chịu nén
)(77
'454'3
KNNN
==
Do dàn thiết kế bằng 2 thép góc nên mỗi thanh phải chịu lực :

, ,
3 4 45
77
38,5( )
2 2 2
N N

)(13,6
0
min
2
2
cmz
cmr
mmr
cmF
=
=
=
=

Tính
λ
:

min
0,5 209,3
83,72
1,25
l
r
µ
λ
× ×
= = =
Tra bảng hệ số uốn dọc trang 90 sách KHC của Phùng Đình Thám chọn
2


[ ]
→=<= )/(84,11)/(48,8
22
cmKNcmKN
ôdn
σσ
tiết diện thép đã chọn đảm bảo
điều kiện về tính ổn định
- Kiểm nghiệm lại tính bền theo
2 2
à F v
ϕ[ ]
2 2
8,48( / ) 16( / )
n K
KN cm KN cm
σ σ
= < =
Nên thép chọn đảm bảo điều kiện bền
Vậy thép của thanh 3’4 và 45’chọn
63 63 5
× ×
4) Chọn thép chế tạo các thanh trụ
4.1 Với các thanh 1’1 = 3’3 = 5’5 = 7’7
Các thanh này chịu nén với trị số ứng lực
)(5,115

K
N
F cm
σ ϕ
= = =
× ×
Tra bảng 1 trang 419 sách BTSBVL của Bùi Trọng Lựu – Nguyễn Văn
Vượng ta chọn thép góc đều cạnh ROCT8509-57 có kích thước
63 63 5
× ×
Ta có :

)(74,1
)(25,1
)(3,2
)(13,6
0
min
2
2
cmz
cmr
mmr
cmF
=
=
=
=
Tính
λ

F
σ
ϕ
= = =
× ×

[ ] [ ]
2
ôd 2
0,85 16 13,6( / )
K
KN cm
σ ϕ σ
= = × =
[ ]
→=<= )/(6,13)/(08,11
22
cmKNcmKN
ôdn
σσ
nên tiết diện thanh đã chọn đảm
bảo điều kiện về tính ổn định
- Kiểm nghiệm lại tính bền theo
2 2
à F v
ϕ[ ]
2 2

Biên trên
23;34;45;56
411,97

8110110
××
12;67
0
3
Thanh
giằng
1’2 ; 6’7 385
8100100
××
23’ ; 5’6 231
80 80 6
× ×
3’4 ; 4’5 77
63 63 5
× ×
4
Biên dưới 1’2’ ; 2’3’ ; 5’6’ ; 6’7’ ; 3’4’ ;
4’5’
463,47
8110110
××

PHẦN IV : XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC MỐI HÀN
I) Kích thước mối hàn giữa thanh trụ và bản nối tại các nút
- Do vật liệu chế tạo thanh trụ là giống nhau có kích thước :

ứng lực mối hàn
21
, LL
chịu là :

)(25,19
2
5,115
3
1
23
1
)(5,38
2
5,115
3
2
23
2
'11
2
'11
1
KN
N
N
KN
N
N
=×=×=

N
L
cm
K
N
K
N
L
Kc
Kc
=
×××
=
×××
=
××
=
=
×××
=
×××
=
××
=
σζ
σζ
Vậy chọn
)(2,8
1
cmL

2
Trong đó
21
, LL
là chiều dài đường hàn
- Mối hàn
1
L
là mối hàn giữa bản nối và sống của thanh thép góc ta chọn cạnh
mối hàn là
)(1
1
cmK =

- Mối hàn
2
L
là mối hàn nối giữa bản nối và cạnh của thép góc ta chọn cạnh
mối hàn
)(8,0
2
cmK =
ứng lực mối hàn
21
, LL
chịu là :

)(16,64
2
385

)(12
8,0166,07,0
16,64
6,07,07,0
)(20
1166,07,0
33,128
6,07,07,0
2
21
2
2
2
1
1
1
1
1
cm
K
N
K
N
L
cm
K
N
K
N
L

với
)(8,0
1
cmK =
2) Tại nút 3’ và 5’
Ta tính mối hàn tại nút 3’ của thanh23’. Còn mối hàn tại nút 3’ của thanh 3’4 ta
tính giống mối hàn tại nút 4 của thanh 3’4. Mối hàn tại nút 5’tương tự nhu các
mối hàn tại nút 3’ vì dàn đối xứng
V110x110x8
V63x63x5
V63x63x5
V80x80x6
L
1
L
2
- Mối hàn
1
L
là mối hàn giữa bản nối và sống của thanh thép góc ta chọn cạnh
mối hàn là
)(8,0
1
cmK =

- Mối hàn
2
L
là mối hàn nối giữa bản nối và cạnh của thép góc ta chọn cạnh
mối hàn

KN
N
N
=×=×=
=×=×=

Vậy chiều dài mối hàn
21
, LL
là :

[ ] [ ]
[ ] [ ]
)(6,9
6,0166,07,0
5,38
6,07,07,0
)(4,14
8,0166,07,0
77
6,07,07,0
2
21
2
2
2
1
1
1
1

σξ
Vậy chọn
)(4,14
1
cmL =
với
)(8,0
1
cmK =

)(6,9
2
cmL =
với
)(6,0
2
cmK =
3) Tại nút 4
Do thanh 3’4 và thanh 45’ đều chịu lực N =77(KN) nên chỉ cần tính mối hàn
cho 1 thanh . Còn thanh kia tương tự vì đây là dàn đối xứng
Do dàn 2 thép góc ta chỉ tính mối hàn cho 1 thanh
V63x63x5
V63x63x5
V63x63x5
L
1
L
2
- Mối hàn
1

3
2
23
2
4'3
2
4'3
1
KN
N
N
KN
N
N
=×=×=
=×=×=
Vậy chiều dài mối hàn
21
, LL
là :

[ ] [ ]
[ ] [ ]
)(8,3
5,0166,07,0
83,12
6,07,07,0
)(5,5
7,0166,07,0
66,25

××
=
=
×××
=
×××
=
××
=
σζ
σζ
Vậy chọn
)(5,5
1
cmL =
với
)(7,0
1
cmK =

)(8,3
2
cmL =
với
)(5,0
2
cmK =
III) Kích thước mối hàn giữa thanh biên với bản nối tại các nút
1) Tại nút 1 ; 2’ ; 3 ; 4’ ; 5 ; 6’ ; 7
V110x110x8

Do mối hàn được thực hiện giữa bản nối và sống của thép góc và cạnh của
thanh biên

)(4,5
2
8,10
21
cmLL
===
2) Tại nút 1’ và 7’
V110x110x8
V63x63x5
V100x100x8
L/2
- chiều dài đường hàn bản nối với thanh biên

[ ]
K
P
L
c
hl
×××
=
ζ
7,02

Trong đó
∑∑
+=

77,477
6,07,02
cm
K
P
L
K
hl
=
××××
=
××××
=
σ
Do thực hiện 2 mối hàn nên :

)(21,22
2
43,44
21
cmLL
===
3) Tại nút 2,6
L/2 là chiều dài đường hàn 1 mặt
V63x63x5
V63x63x5
V63x63x5
L/2
- chiều dài đường hàn bản nối với thanh biên


KNNNP
hl
y
x
=+=⇒
=×−=×−=
=×+=×+=
∑
∑
Vậy chiều dài mối hàn nối bản mã vào thanh biên :

[ ]
)(35,39
8,0166,07,02
07,423
6,07,02
cm
K
P
L
K
hl
=
××××
=
××××
=
σ
Do thực hiện 2 mối hàn nên :


PPP

( ) ( )
( ) ( )
)(8,233)5,115()28,203(
)(5,11576,077231'6,48sin
)(28,20366,077231'6,48cos
22
0
4'33'2
0
4'33'2
KNP
KNNNP
KNNNP
hl
y
x
=−+=⇒
−=×+−=×+−=
=×+=×+=
∑
∑
Vậy chiều dài mối hàn nối bản mã vào thanh biên :

[ ]
)(74,21
8,0166,07,02
8,233
6,07,02