Bài giảng Tính kết cấu kim loại

TÍNH KEÁT CAÁU KIM LOAÏI 1) Giôùi thieäu chung: Keát caáu kim loaïi caàu truïc keát caáu kiểu daøn laø moät heä khoâng gian phöùc taïp goàm hai nöûa caàu. Keát caáu cuûa moät nöûa caàu laø moät heä khoâng gian ñöôïc caáu taïo töø 4 daøn phaúng: daøn ñöùng chính, daøn ñöùng phuï, daøn ngang treân, daøn ngang döôùi. Ñeå ñaûm baûo ñoä cöùng cho daøn khoâng gian, trong daøn coù keát caáu theâm caùc thanh giaèng cheùo. 2) Ñaëc ñieåm tính toaùn: Keát caáu kim loaïi caàu truïc 4 daøn laø moät heä khoâng gian, khi tính toaùn khoâng tính theo daøn khoâng gian maø tính theo phöông phaùp gaàn ñuùng baèng caùch chia daøn khoâng gian thaønh nhöõng daøn phaúng. Coi raèng toaøn boä taûi troïng di ñoäng cuûa troïng löôïng xe con coù haøng chæ taùc duïng leân daøn ñöùng chính. Noäi löïc trong caùc thanh cuûa daøn ñöùng chính döôùi taùc duïng cuûa caùc taûi troïng chính xaùc ñònh theo phöông phaùp ñöôøng aûnh höôûng. Keát caáu cuûa daøn ñöùng chính coù tính chaát ñoái xöùng so vôùi truïc thaúng ñöùng ñi qua ñieåm giöõa cuûa khaåu ñoä neân chæ caàn xaây döïng ñöôøng aûnh höôûng cho nöûa daøn phía beân buoàng laùi. Sô ñoà hình hoïc cuûa daøn phuï gioáng daøn ñöùng chính neân ñöôøng aûnh höôûng caùc thanh trong daøn phuï cuõng gioáng nhö trong daøn ñöùng chính tuy nhieân daøn ñöùng phuï chæ chòu taûi troïng thaúng ñöùng do troïng löôïng baûn thaân daøn, troïng löôïng cô caáu di chuyeån caàu truïc, buoàng laùi vaø caùc thieát bò ñieän, caùc heä thoáng daây caáp ñieän cho xe tôøi, heâ truïc truyeàn ñoäng cô caáu di chuyeån. Daøn phuï cuõng chòu taùc duïng cuûa löïc quaùn tính ngang khi phanh caàu (vì caùc thanh bieân cuûa daøn phuï cuõng laø thanh bieân cuûa daøn ngang treân vaø daøn ngang döôùi). Daøn ngang cuõng coù keát caáu ñoái xöùng neân khi xaây döïng ñöôøng aûnh höôûng ta cuõng xaây döïng cho nöûa daøn phía beân coù buoàng laùi. 3) Taûi troïng tính toaùn vaø toå hôïp taûi troïng tính toaùn keát caáu theùp: Caùc tröôøng hôïp vaø toå hôïp taûi troïng : Khi maùy truïc noùi rieâng, caàu truïc noùi chung laøm vieäc, noù chòu nhieàu loaïi taûi troïng khaùc nhau taùc duïng leân keát caáu. Caùc taûi troïng coù theå taùc ñoäng thöôøng xuyeân hoaëc khoâng thöôøng xuyeân, theo qui luaät hoaëc khoâng theo qui luaät, taûi troïng tónh hoaëc ñoäng, taûi troïng taùc ñoäng theo phöông thaúng ñöùng hoaëc phöông ngang… Töø söï phoái hôïp ña daïng cuûa caùc loaïi taûi troïng, ngöôøi ta chia ra ba tröôøng hôïp taûi troïng tính toaùn nhö sau: 3.1) Caùc tröôøng hôïp taûi troïng: Baûng toå hôïp taûi troïng. Taûi Troïng Tính Theo Ñoä Beàn Vaø Ñoä OÅn Ñònh Toå Hôïp Taûi Troïng IIa IIb IIc 1 Troïng löôïng baûn thaân caàu GC tính tôùi heä soá ñoäng khi di chuyeån Kñ. Gc GcKñ Gc 2 Troïng löôïng xe con GX coù tính ñeán heä soá va ñaäp Kñ. Gx GxKñ Gx 3 Troïng löôïng haøng Q keå ñeán thieát bò mang haøng coù tính ñeán heä soá va ñaäp Kñ. YIIQ QKñ Q 4 Löïc quaùn tính ngang khi haõm cô caáu di chuyeån caàu truïc. _ Pqtmax Pqtx a) Tröôøng hôïp taûi troïng I: - Taûi troïng bình thöôøng ôû traïng thaùi laøm vieäc, phaùt sinh khi maùy laøm vieäc ôû ñieàu kieän bình thöôøng. Tröôøng hôïp naøy duøng ñeå tính beàn caùc chi tieát theo moûi. Caùc taûi troïng thay ñoåi ñöôïc qui ñoåi thaønh taûi troïng töông ñöông. b) Tröôøng hôïp taûi troïng II: - Taûi troïng lôùn nhaát ôû traïng thaùi laøm vieäc, phaùt sinh khi caàu truïc laøm vieäc ôû ñieàu kieän naëng nhaát. Caùc taûi troïng naøy goàm caùc löïc caûn tónh cöïc ñaïi, taûi troïng ñoäng cöïc ñaïi khi môû (hoaëc phanh) maùy (hoaëc cô caáu) ñoät ngoät… Tröôøng hôïp naøy duøng ñeå tính caùc chi tieát theo ñieàu kieän beàn tónh. c) Tröôøng hôïp taûi troïng III: - Taûi troïng lôùn nhaát ôû traïng thaùi khoâng laøm vieäc cuûa caàu truïc. Tröôøng hôïp naøy duøng ñeå kieåm tra keát caåu theo ñoä oån ñònh. 3.2) Caùc toå hôïp taûi troïng. - ÔÛ traïng thaùi laøm vieäc cuûa maùy truïc, ngöôøi ta toå hôïp caùc taûi troïng taùc duïng leân keát caáu vaø chia thaønh caùc toå hôïp taûi troïng sau: – Toå hôïp Ia, IIa: Hai toå hôïp naøy töông öùng vôùi tröôøng hôïp caàu truïc ñöùng yeân, chæ coù cô caáu naâng laøm vieäc, tính toaùn khi khôûi ñoäng (hoaëc haõm) cô caáu naâng moät caùch töø töø (Ia) hoaëc ñoät ngoät (IIa). – Toå hôïp Ib, IIb: Hai toå hôïp naøy öùng vôùi tröôøng hôïp caàu truïc mang haøng di chuyeån, khôûi ñoäng (hoaëc phanh) töø töø (Ib), hoaëc ñoät ngoät (IIb). Trong tröôøng hôïp naøy, caùc cô caáu naâng vaø di chuyeån xe con khoâng laøm vieäc hoaëc laøm vieäc vôùi gia toác oån ñònh. - Toå hôïp IIc: Toå hôïp naøy öùng vôùi tröôøng hôïp xe con mang haøng di chuyeån, khôûi ñoäng hoaëc phanh ñoät ngoät. Trong tröôøng hôïp naøy, caùc cô caáu naâng vaø di chuyeån caàu truïc ñöùng yeân hoaëc laøm vieäc vôùi gia toác khoâng ñoåi. - Ñoái vôùi caàu truïc thuoäc ñeà taøi naøy, keát caáu theùp cuûa caàu truïc ñöôïc tính theo ñieàu kieän beàn tónh, öùng vôùi ba toå hôïp taûi troïng IIa, IIb, IIc. 4) Caùc kích thöôùc chính vaø troïng löôïng caùc phaàn töû keát caáu kim loaïi: - Chieàu cao cuûa daàm ñöùng chính ôû giöõa nhòp: - Choïn H = 1600mm Hình 5.1 Sô ñoà keát caáu caàu truïc kieåu daøn - Chieàu cao daøn ôû tieát dieän goái töïa: H0 = (0.4÷ 0.5)xH = (0.4÷¸ 0.5)x1600 = = 640÷800 Choïn H0 = 800mm Chieàu daøi ñoaïn nghieâng: C = (0.1÷¸ 0.2)xL = (0.1÷¸ 0.2)x20000 = = 2000÷4000mm Choïn C = 2000mm - Chieàu daøi moãi ñoát cuûa thanh bieân khi soá ñoát laáy baèng 20: - Beà roäng maët phaúng ngang cuûa daàm laáy baèng b = 1400 mm - Troïng löôïng cuûa moät daàm ñöùng chính ( xaùc ñònh sô boä theo coâng thöùc 8-15, [1] ): Gch = 10Qx(L-5) +7000 = 10 x 100x(20-5) + 7000 = 22000N - Troïng löôïng cuûa moät daàm ñöùng phuï (coâng thöùc 8-17 [1] ) Gph = - Troïng löôïng cuûa moät daøn ngang: (coâng thöùc 8-18 [1] ) - Troïng löôïng cuûa caùc phaàn khaùc cuûa keát caáu kim loaïi laáy nhö sau: - Troïng löôïng moät saøn: Gs=k.L.b.d.g=0.5x20x1,25.0,003x78000=2925(N) Trong ñoù: + k = 0.5 -Heä soá keå ñeán caùc loã treân saøn; + L = 20m -Taàm roäng cuûa caàu truïc + b = 1,25m –chieàu ngang cuûa saøn + d = 0.003m –chieàu daøy cuûa saøn; + g = 78000N/m3 – troïng löôïng rieâng cuûa theùp - Troïng löôïng daàm cuoái: Gc = 9000N - Troïng löôïng cô caáu di ñoäng caàu Gd = 34000N - Trọng löôïng buoàng laùi vaø caùc thieát bò ñieän Gb = 17000N - Troïng löôïng xe laên Gx = 42000N 5) Xaùc ñònh taûi troïng taùc duïng leân daàm ñöùng chính: Taûi troïng taùc duïng leân daàm ñöùng chính ñöôïc tính phía cô caáu di ñoäng caàu - Taûi troïng khoâng di ñoäng phaân boá ñeàu doïc chieàu daøi daøn: - Taûi troïng taäp trung ñaët phía daøn coù cô caáu di ñoäng: + do troïng löôïng cô caáu di ñoäng: Nd = k1 + do troïng löôïng buoàng laùi vaø thieát bò ñieän: Nb = k1 - Taûi troïng di ñoäng: Pc’ = PD’ = - Taûi troïng quaùn tính ngang phaân boá ñeàu: qng = 0.1q =0,1.1539,79=153,979N - Taûi troïng quaùn tính ngang taäp trung: +do troïng löôïng cô caáu di ñoäng gaäy ra: Nd = 0,1 + do troïng löôïng buoàng laùi vaø caùc thieát bò ñieän gaäy ra: Nbng = 0,1 - Taûi troïng quaùn tính ngang cuûa taûi troïng ñoäng: P’Cng = 0,1()= P’Dng = 0,1() = 6) Xaùc ñònh taûi troïng taùc duïng leân daøn ñöùng phuï: Ñoái vôùi daøn ñöùng phuï chuùng ta cuõng tính phía bieân coù cô caáu di ñoäng - Taûi troïng phaân boá ñeàu: - Taûi troïng taäp trung: + do troïng löôïng cô caáu di ñoäng: Nd = k1 + do troïng löôïng buoàng laùi vaø thieát bò ñieän: Nb = k1 -Taûi troïng quaùn tính ngang phaân boá ñeàu: qphng = 0,1qph = 0,1.957 = 95,7N/m 7) Xaùc ñònh ñöôøng aûnh höôûng cuûa daøn: 7.1) Ñöôøng aûnh höôûng cuûa daøn ñöùng chính: Goïi caùc thanh bieân treân laø O, caùc thanh bieân döôùi laø U, caùc thanh xieân laø D vaø caùc thanh ñöùng laø V. Ñöôøng aûnh höôûng ñöôïc theå hieän trong hình veõ döôùi Hình 5.2 Ñöôøng aûnh höôûng daøn ñöùng chính - Löïc trong caùc thanh cuûa daøn döøng chính döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng chính( tính theo tröôøng hôïp phoái hôïp taûi troïng thöù nhaát) ñöôïc xaùc ñònh theo phöông phaùp ñöôøng aûnh höôûng. Vì daøn ñöùng chính ñoái xöùng qua truïc thaúng ñöùng ôû giöõa nhòp neân ta chæ tính ñoái vôùi nöûa daøn phía beân coù buoàng laùi. - ÔÛ bieân cuûa daøn, maét ñaàu coù hai nhaùnh O1 vaø V1 khoâng chòu ngoaïi löïc neân löïc trong thanh O1 baèng khoâng. - Tung ñoä caùc ñöôøng aûnh höôûng döôùi taûi troïng di ñoäng kyø dieäu laø y1 vaø y2, döôùi cô caáu di ñoäng ñaët giöõa nhòp y3 vaø buoàng laùi y4. Löïc trong caùc thanh döôùi taùc duïng cuûa caùc taûi troïng phaân boá ñeàu baèng qF, trong ñoù q - taûi troïng phaân boá ñeàu doïc theo chieàu daøi daøn; toång dieän tích ñöôøng aûnh höôûng. - Löïc trong caùc thanh cöôùi taùc duïng cuûa taûi troïng taäp trung baèngNiyi, trong ñoù Ni taûi troïng taäp trung ; yi - tung ñoä ñöôøng aûnh höôûng döôùi taûi troïng taäp trung töông öùng. Löïc trong caùc thanh döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng di ñoäng xaùc ñònh baèng Piyi, trong ñoù Pi - taûi troïng di ñoäng; yi - tung ñoä ñöôøng aûnh höôûng döôùi taûi troïng di ñoäng töông öùng. + Ñöôøng aûnh höôûng cuûa caùc thanh bieân treân ñöôïc xaây döïng baèng caùch ñaët döôùi goái töïa beân traùi tung ñoä , trong ñoù: x- khoaûng caùch töø ñieåm Rite, ñieåm laáy moâmen cuûa thanh ñang xeùt, ñeán goái töïa; H- chieàu cao cuûa daøn chính. Tung ñoä cöïa ñaïi naèm döôùi ñieåm Rite cuûa thanh ñoù. - Thanh bieân treân O2 vaø O3 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = y1 x 20 = -1,125x22,5 = -22,5N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 1539,79 x (–22,5) = -34945,3N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (- 0,625 x 17000)+(-1,125 x 8500) = -20188N Taûi troïng di ñoäng = (y1 x 47100)+(y2 x 45636) = (-1,125 x 47100)+(-1,014 x 45636) = -99263N Löïc trong thanh = (-34945,3) +(-20188)+ (-99263) = -154396,3N - Thanh bieân treân O4 vaø O5 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = y1 x 20 = -2x 20 = -20N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 1539,79 x (–20) = -30795,8N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (- 1,25 x 17000)+(-1 x 8500) = -29750N Taûi troïng di ñoäng = (y1 x 47100)+(y2 x 45636) = (-2 x 47100)+(-1,778 x 45636) = -175341N Löïc trong thanh = (-30795,8) +(-29750)+ (-175341) = -235886,8N - Thanh bieân treân O6 vaø O7 tính töông töï - Thanh bieân treân O8 vaø O9 tính töông töï - Thanh bieân treân O10 vaø O11 tính töông töï + Ñöôøng aûnh höôûng cuûa caùc thanh bieân döôùi cuõng ñöôïc xaây döïng töông töï. Rieâng thanh U1 khi xaây döïng ñöôøng aûnh höôûng caàn chuù yù laø caùnh tay ñoøn khoâng phaûi laø chieàu cao H cuûa daøn, maø laø khoaûng caùch töø thanh U1 ñeán ñieåm laáy moâmen cuûa noù. - Thanh bieân döôùi U1 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = y1 x 20 = 0,972 x20 = 9,72N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 1539,79 x 9,72 = 14967N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (0,53 x 17000)+(0,921 x 8500) = 16839N Taûi troïng di ñoäng = (y1 x 47100)+(y2 x 45636) = (0,972 x 47100)+(0,512 x 45636) = 69147N Löïc trong thanh = 14967+69147+16839 = 100953N - Thanh bieân döôùi U2 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = y1 x 20 = 1,594 x 20 = 15,94N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 1539,79 x 15,94 = 24544,2N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (0,938 x 17000)+( 1,063 x 8500) = 24982N Taûi troïng di ñoäng = (y1 x 47100)+(y2 x 45636) = (1,594 x 47100)+( 1,427 x 45636) = 140200N Löïc trong thanh = 24544,2+24982+140200 = 189726,2N - Thanh bieân döôùi U3 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = y1 x 20 = 2,343 x 20 = 23,43N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 1539,79 x 23,43 = 36077,3N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (1,563 x 17000)+( 0,938 x 8500) = 34544N Taûi troïng di ñoäng = (y1 x 47100)+(y2 x 45636) = (2,343 x 47100)+( 2,066x 45636) = 204639N Löïc trong thanh = 36077,3+34544+204639 = 275260,3N - Thanh bieân döôùi U4 vaø U5 tính töông töï + Khi xaây döïng ñöôøng aûnh höôûng cuûa thanh xieân D1 coù ñieåm laáy moâmen C naèm ngoaøi nhòp, ta ñaët döôùi goái töïa beân traùi tung ñoä , trong ñoù: C-khoaûng caùch töø goái töïa ñeán ñieåm laáy moâmen; h1-khoaûng caùch töø ñieåm laáy moâmen ñeán thanh D1. Thanh xieân D1 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = y1 x 20 = -1,24 x 20 = -12,4N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 1539,79 x -12,4 = -19093,4N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (-0,654 x 17000)+( -1,173 x 8500) = -21089N Taûi troïng di ñoäng = (y1 x 47100)+(y2 x 45636) = (-1,24 x 47100)+( -1,123 x 45636) = -109653N Löïc trong thanh = (-19093,4)+( -21089)+( -109653) = -149835,4N + Khi xaây döïng ñöôøng aûnh höôûng cuûa thanh xieân D2 cuõng coù ñieåm Rite C, ta ñaët döôùi goái töïa A tung ñoä vaø döôùi goái töïa B tung ñoä , trong ñoù: h2- khoaûng caùch töø ñieåm laáy moâmen ñeán thanh D2; L-nhòp caàu. Thanh xieân D2 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = F1 + F2 = 7,58 + (-0,76) = 6,82N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 1539,79 x 6,82 = 10501,4N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (0,446 x 17000)+( 0,73 x 8500) = 13787N Taûi troïng di ñoäng = (y1 x 47100)+(y2 x 45636) = (0,73 x 47100)+( 0,667 x 45636) = 64822N Löïc trong thanh = 10501,4+13787+64822 = 89110,4N + Ñöôøng aûnh höôûng cuûa caùc thanh xieân khaùc khi caùc thanh xieân song song nhau( D3, D4, D5, D6, D7…) xaây döïng baèng caùch nhaân ñöôøng aûnh höôûng cuûa taûi troïng ñôn vò taùc duïng leân daøn vôùi heä soá trong ñoù: -goùc giöõa thanh xieân vaø thanh ñöùng. Ñaët döôùi goái töïa A vaø B tung ñoä baèng . ÔÛ ñaây vì: =350 neân cos=0,82 vaø =1,22. Thanh xieân D3 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = F1 + F2 = 0,14+ (-10,10) = -9,96N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 1539,79 x (-9,96)= -15336,3N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (0,59x 17000)+( -0,118 x 8500) = -9027N Taûi troïng di ñoäng = (y1 x 47100)+(y2 x 45636) = (-1,003 x 47100)+( -0,9 x 45636) = -88314N Löïc trong thanh = (-15336,3)+(-9027)+(-88314) = -112677,3N Thanh xieân D4 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = F1 + F2 = 9,50+ (-0,31) = 9,19N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 1539,79 x 9,19 = 14150,6N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (0,59 x 17000)+(-0,118 x 8500) = 9027N Taûi troïng di ñoäng = (y1 x 47100)+(y2 x 45636) = (0,944 x 47100)+(0,84 x 45636) = 82796N Löïc trong thanh = 14150,6+9027+82796 = 105973,6N Thanh xieân D5 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = F1 + F2 = 0,57+ (-7,87) = -7,30N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 1539,79 x (-7,30)= -11240,5N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (-0,59 x 17000)+( 0,118 x 8500) = -9027N Taûi troïng di ñoäng = (y1 x 47100)+(y2 x 45636) = (-0,886x 47100)+(-0,78 x 45636) = -77327N Löïc trong thanh = (-11240,5)+(-9027)+(-77327) = -97594,5N Thanh xieân D6, D7, D8, D9, D10, tính töông töï Trò soá löïc trong caùc thanh cuûa daøn ñöùng chính trong baûng 5-1. 7.2) Ñöôøng aûnh höôûng cuûa daøn ñöùng phuï: Hình 5.3 Ñöôøng aûnh höôûng daøn ñöùng phuï Vì sô ñoà cuûa daøn ñöùng chính vaø daøn ñöùng phuï gioáng nhau neân ñöôøng aûnh höôûng cuûa chuùng coù nhöõng tính chaát töông töï nhau. Caùc thanh bieân treân cuûa daøn ñöùng phuï ngoaøi taûi troïng thaúng ñöùng coøn coù caùc taûi troïng ngang taùc duïng. - Thanh bieân treân O2 vaø O3 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = y1 x 20= -1,125x20 = -11,25N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 957 x (–11,25) = -10766,25N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (- 0,625 x 17000)+(-1,125 x 8500) = -20188N Taûi troïng ngang taùc duïng = -26924N Löïc trong thanh = (-10766,25) +(-20188)+ (-26924) = -57878,25N Thanh bieân treân O4 vaø O5 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = y1 x 20 = -2 x20= -20N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 957x (–20) = -19140N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (-1,25 x 17000)+(-1 x 8500) = -29750N Taûi troïng ngang taùc duïng = -41482N Löïc trong thanh = (-19140) +(-29750)+ (-41482) = -90372N - Thanh bieân treân O6 vaø O7 tính töông töï - Thanh bieân treân O8 vaø O9 tính töông töï - Thanh bieân treân O10 vaø O11 tính töông töï - Thanh bieân döôùi U1 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = y1 x 20 = 0,972 x20 = 9,72N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 957 x 9,72 = 9302N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (0,53 x 17000)+(0,921 x 8500) = 16839N Löïc trong thanh = 9302+16839 = 26141N Thanh bieân döôùi U2 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = y1 x 20 = 1,594 x20 = 15,94N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 957 x 15,94 = 15254N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (0,938 x 17000)+( 1,063 x 8500) = 24982N Löïc trong thanh = 15254+24982 = 40236N Thanh bieân döôùi U3 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = y1 x 20 = 2,343 x 20 = 23,43 Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 957 x 23,43 = 22422,5N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (1,563 x 17000)+( 0,938 x 8500) = 34544N Löïc trong thanh = 22422,5+34544 = 56966,5N Thanh bieân döôùi U4 vaø U5 tính töông töï Thanh xieân D1 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = y1 x 20 = -1,24 x 20 = -12,4N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 957 x -12,4 = -11866,8N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (-0,654 x 17000)+( -1,173 x 8500) = -21089 Löïc trong thanh = (-11866,8)+( -21089) = -32955.8N Thanh xieân D2 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = F1 + F2 = 7,58 + (-0,76) = 6,82N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 957 x 6,82 = 6526,7N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (0,446 x 17000)+( 0,73 x 8500) = 13787N Löïc trong thanh = 6526,7+13787= 20313,7N Thanh xieân D3 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = F1 + F2 = 0,14+ (-10,10) = -9,96N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 957 x (-9,96)= -9532N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (0,59x 17000)+( -0,118 x 8500) = -9027N Löïc trong thanh = (-9532)+(-9027) = -18559N Thanh xieân D4 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = F1 + F2 = 9,50+ (-0,31) = 9,19N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 957 x 9,19 = 8795N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (0,59 x 17000)+(-0,118 x 8500) = 9027N Löïc trong thanh = 8795+9027 = 17822N Thanh xieân D5 Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng: F = F1 + F2 = 0,57+ (-7,87) = -7,30N Taûi troïng phaân boá ñeàu = q x F = 957 x (-7,30)= -6986N Taûi troïng taäp trung = (y3 x 17000)+(y4 x 8500) = (-0,59 x 17000)+( 0,118 x 8500) = -9027N Löïc trong thanh = (-6986)+(-9027) = -16013N - Thanh xieân D6, D7, D8, D9, D10, tính töông töï Trò soá löïc trong caùc thanh cuûa daøn ñöùng phuï trong baûng (5-2) 7.3)Ñöôøng aûnh höôûng cuûa daøn ngang treân: Vì daøn ngang treân coù tính chaát ñoái xöùng neân chuùng ta chæ xaây döïng ñöôøng aûnh höôûng cuûa nöûa daøn phía beân coù buoàng laùi. - Löïc trong thanh O1 baèng khoâng. Tung ñoä caùc ñöôøng aûnh höôûng taïi ñieåm chòu taûi troïng quaùn tính ngang cuûa caùc taûi troïng di ñoäng laø y1 vaø y2, cuûa cô caùu di ñoäng laø y3 vaø cuûa buoàng laùi laø y4. Khi xaây döïng ñöôøng aûnh höôûng cuûa caùc thanh xieân = 390 neân cos= 0,78 vaø = 1,287. - Vì daøn ngang phuï chòu taùc duïng cuûa caùc taûi troïng töø daøn ñöùng chính vaø daøn ñöùng phuï neân khi tính noù chuùng ta cho taûi troïng ñôn vò di ñoäng treân thanh bieân treân( khi ñoù chæ tính nhöõng löïc taùc duïng töø phía treân, vaø di ñoäng theo thanh bieân döôùi( khi ñoù chæ tính ñoái vôùi caùc taûi troïng taùc duïng phía döôùi). Trò soá löïc trong caùc thanh cuûa daøn ngang treân cho trong baûng 5-3 vaø 5-4. Hình 5.4 Ñöôøng aûnh höôûng daøn ngang treân Hình 5.5 Ñöôøng aûnh höôûng daøn ngang döôùi 8) Tính daøn ñöùng chính : 8.1)Choïn tieát dieän thanh bieân treân: Tieát dieän cuûa thanh bieân choïn theo tieát dieän thanh chòu taûi lôùn nhaát O11 = -369191N vaø tính theo caû hai tröôøng hôïp phoái hôïp taûi troïng. - Khi tính theo tröôøng hôïp phoái hôïp taûi troïng thöù nhaát, noäi löïc trong thanh O11=-369191N vaø moâmen uoán taùc duïng trong maët phaúng thaúng ñöùng cuûa ñoát laø: Mu=== 7850Nm Trong ñoù: + P1= 47100N- aùp löïc cuûa xe laên vaø vaät naâng taùc duïng leân baùnh xe; + =1m - chieàu daøi ñoát. Khi tính theo tröôøng hôïp phoái hôïp taûi troïng thöù hai, ngoaøi taûi troïng ñaõ tính treân ta caàn theâm: - Noäi löïc trong thanh O11 do taûi troïng quaùn tính ngang gaây ra( baûng5-4) O11ng= -66596N - Moâmen uoán trong ñoát ôû maët phaúng ngang: M’=== 683,3Nm. Tieát dieän cuûa thanh bieân treân choïn nhö hình veõ Hình 5.6 - Dieän tích tieát dieän baèng: Ftr=150.10 +mm2. - Moâmen tónh cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc x1-x1: Sx1=180.10+150. = 187500mm3. - Khoaûng caùch töø truïc x1-x1 ñeán troïng taâm cuûa tieát dieän: e = - Momen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc x- x Jx=+150.10.522 + +180.10.432= =12,395.106mm4. - Moâmen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc x-x: + ñoái vôùi caïnh treân cuûa tieát dieän: Wx===217000mm3 + ñoái vôùi caïnh döôùi cuûa tieát dieän: W’x===93150mm3 - Baùn kính quaùn tính ñoái vôùi truïc x-x: rx===61,3mm - Ñoä maûnh cuûa thanh ñoái vôùi truïc x-x: x===18,35 - Heä soá giaûm öùng suaát cho pheùp x=0,965( baûng 6-1). - Moâmen quaùn tính ñoái vôùi truïc y-y: Jy=+=2,815.106mm3. - Moâmen choáng uoán ñoái vôùi truïc y-y: Wy = ==37500mm3. - Baùn kính quaùn tính ñoái vôùi truïc y-y: ry===29mm. - Ñoä maûnh cuûa thanh ñoái vôùi truïc y-y: y===38,79 - Heä soá giaûm öùng suaát cho pheùp y=0,938 * Kieåm tra ñoä beàn cuûa thanh bieân treân - Tröôøng hôïp phoái hôïp taûi troïng thöù nhaát. + ÖÙng suaát neùn cöïa ñaïi ôû giöõa ñoát: + ÖÙng suaát caïnh döôùi cuûa tieát dieän ôû giöõa ñoát: -Tröôøng hôïp phoái hôïp taûi troïng thöù hai: + ÖÙng suaát neùn cöïc ñaïi ôû giöõa ñoát: * Kieåm tra ñoä oån ñònh: - Tröôøng hôïp phoái hôïp taûi troïng thöù nhaát ñoái vôùi truïc x-x - Ñoái vôùi truïc y-y: - Tröôøng hôïp phoái hôïp taûi troïng thöù hai ñoái vôùi truïc x-x - Ñoái vôùi truïc y-y 8.2)Choïn tieát dieän thanh bieân döôùi: - Tieát dieän cuûa thanh bieân döôùi choïn theo ñoát chòu taûi troïng nhieàu nhaát U5=361078N. Tieát dieän cuûa thanh bieân döôùi goàm hai thanh theùp goùc 75x75x8mm theo OCT8509-57 Hình 5.7 - Dieän tích cuûa tieát dieän: Fd=2.F=2.1150=2300 mm2 - Baùn kính quaùn tính nhoû nhaát ñoái vôùi truïc x-x: rx=22,8 mm. - Chieàu daøi tính cuûa thanh l= 2000 mm. - Ñoä maûnh cuûa thanh: - ÖÙng suaát trong thanh 8.3)Choïn tieát dieän thanh xieân. Thanh xieân chòu taûi lôùn nhaát laø thanh D1 = 149123 vaø D3 = 110460. Thanh xieân goàm coù hai thanh theùp goùc gheùp laïi . Hình 5.8 * Tính thanh D1 - Chieàu daøi hình hoïc cuûa thanh D1 trong maët phaúng cuûa daøn: l= - Chieàu daøi tính cuûa thanh: l1=0,8.l=0,8.1280,6=1024,5 mm. - Choïn ñoä maûnh cuûa thanh =100, khi ñoù heä soá giaûm öùng suaát cho pheùp=0,6. Tieát dieän caàn thieát cuûa thanh theo ñieàu kieän oån ñònh baèng: F= - Baùn kính quaùn tính caàn thieát: r = Vôùi ñieàu kieän nhö theá cho pheùp chuùng ta choïn tieát dieän thanh xieân goàm hai thanh theùp goùc 70x70x6 mm theo OCT 8509-57, dieän tích tieát dieän moãi thanh laø F1=815 mm2 vaø baùn kính quaùn tính rx=21,5 mm. - Dieän tích chung cuûa tieát dieän: F=2F1=2.815=1630mm2 - Ñoä maûnh cuûa thanh ñoái vôùi truïc x-x: - Heä soá giaûm öùng suaát cho pheùp x=0,895 - Ñoä beàn cuûa thanh: - Ñoä oån ñònh cuûa thanh theo truïc x-x - Chieàu daøi tính cuûa thanh ngoaøi maët phaúng cuûa daøn baèng chieàu daøi hình hoïc cuûa noù l1=l=1105 mm - Moâmen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc y-y: - Baùn kính quaùn tính ñoái vôùi truïc y-y: - Ñoä maûnh cuûa thanh ñoái vôùi truïc y-y: - Heä soá giaûm öùng suaát cho pheùp y=0,93. - Ñoä oån ñònh cuûa thanh ñoái vôùi truïc y-y: * Tính thanh D3. - Chieàu daøi hình hoïc cuûa thanh: - Chieàu daøi tính cuûa thanh: lt=0,8l=0,8.1326,65=1061 mm. - Ñoä maûnh cuûa thanh ñoái vôùi truïc x-x: - Heä soá giaûm öùng suaát cho pheùp x=0,918 - Ñoä beàn cuûa thanh: - Ñoä oån ñònh cuûa thanh ñoái vôùi truïc x-x - Chieàu daøi tính cuûa thanh ngoaøi maët phaúng cuûa daøn baèng chieàu daøi hình hoïc cuûa noù lt=l=1061mm. - Ñoä maûnh cuûa thanh ñoái vôùi truïc y-y: - Heä soá giaûm öùng suaát cho pheùp y=0,94 - Ñoä oån ñònh cuûa thanh ñoái vôùi truïc y-y: 8.4) Choïn tieát dieän thanh ñöùng. Tieát dieän cuûa thanh ñöùng choïn theo thanh chòu taûi lôùn nhaát V6=-65583N. Ñeå giaûm soá löôïng theùp goùc caàn mua, tieát dieän thanh ñöùng chuùng ta choïn gioáng nhö tieát dieän thanh xieân, töùc laø baèng theùp goùc 70x70x6 … Vì thanh ñöùng chòu taûi ít hôn thanh xieân vaø chieàu daøi cuûa noù ngaén hôn neân ôû ñaây chuùng ta khoâng phaûi tính. 9) Tính daøn ñöùng phu:ï Taát caû caùc thanh cuûa daøn ñöùng phuï khi laøm vieäc chæ chòu löïc doïc, khoâng chòu moâmen uoán. Trò soá caùc löïc doïc cho trong baûng 5-2. Tieát dieän cuûa caùc thanh goàm moät thanh theùp goùc. Hình 5.9 Vì söï khoâng caân ñoái cuûa tieát dieän neân öùng suaát cho pheùp laáy giaûm ñi 25%, töùc laø: 9.1)Choïn tieát dieän thanh bieân treân. Tieát dieän cuûa thanh bieân treân choïn theo thanh chòu taûi lôùn nhaát O11=-154956N. Vôùi muïc ñích giaûm loaïi theùp goùc duøng cho keát caáu daøn, tieát dieän cuûa thanh bieân treân choïn loaïi theùp 100x100x12 mm, Ñaëc tính hình hoïc cuûa theùp goùc naøy goàm: - dieän tích tieát dieän: F= 2280 mm2. - moâmen quaùn tính nhoû nhaát: Jyo = 869000 mm4. - baùn kính quaùn tính nhoû nhaát: r= - Chieàu daøi tính cuûa thanh l= 1125 mm - Ñoä maûnh cuûa thanh: - Heä soá giaûm öùng suaát cho pheùp =0,867. - Ñoä oån ñònh cuûa thanh: 9.2) Choïn tieát dieän thanh bieân döôùi. Löïc keùo lôùn nhaát ôû thanh bieân döôùi U5=80731 N. Choïn theùp goùc gioáng nhö thanh bieân treân. Chieàu daøi tính l= 2250 mm. - Ñoä maûnh cuûa thanh: - Ñoä beàn cuûa thanh: 9.3)Choïn tieát dieän thanh xieân. Löïc neùn lôùn nhaát ôû thanh xieân D1=-32961 N (chieàu daøi thanh D1 laø l1=1380,44 mm) vaø löïc keùo lôùn nhaát ôû thanh D2=19594N (chieàu daøi thanh D2 laø l2=1326,65mm). Tieát dieän thanh xieân ôû daøn goàm moät thanh theùp goùc 70x70x6mm( cuøng loaïi theùp goùc vôùi caùc thanh xieân ôû daøn ñöùng chính). - Moâmen quaùn tính nhoû nhaát Jyo= 155000 mm4. - Baùn kính quaùn tính nhoû nhaát: r= - Ñoä maûnh cuûa thanh D1: - Heä soá giaûm öùng suaát cho pheùp 1= 0,6. - Ñoä oån ñònh cuûa thanh D1: - Ñoä maûnh cuûa thanh D2: - Ñoä beàn cuûa thanh D2: 9.4) Choïn tieát dieän thanh ñöùng. Löïc neùn lôùn nhaát trong thanh ñöùng V6=-17958N. Tieát dieän thanh ñöùng laø theùp goùc 70x70x6mm. Vì thanh ñöùng chòu taûi ít hôn vaø chieàu daøi ngaén hôn thanh xieân neân chuùng ta khoâng tính. 10) Tính daøn ngang treân: Ñoái vôùi daøn ngang chuùng ta chæ caàn choïn tieát dieän cuûa thanh xieân vaø thanh ñöùng, vì thanh bieân treân vaø döôùi ñeàu laø caùc thanh bieân cuûa daøn ñöùng chính vaø phuï. 10.1)Choïn tieát dieän thanh xieân. Khi tính daøn ngang, ta thaáy döôùi taùc duïng cuûa caùc taûi troïng quaùn tính ngang( 5-3) caùc thanh laàn löôït chòu keùo vaø neùn. Nhöng caùc taûi troïng quaùn tính ngang coù theå taùc duïng leân daøn vôùi chieàu ngöôïc laïi chieàu taùc duïng. Vaø nhö vaäy nhöõng thanh chòu keùo khi chieàu taùc duïng cuûa taûi troïng quaùn tính ngang seõ chòu neùn khi chieàu taùc duïng cuûa taùi troïng quaùn tính ngöôïc laïi. Vì theá caùc löïc cöïc ñaïi trong caùc thanh ta ñeàu tính theo neùn. - Thanh xieân chòu taûi lôùn nhaát laø D2=-13301 N. - Chieàu daøi tính cuûa thanh baèng chieàu daøi hình hoïc cuûa noù: L==1720,5 mm. - Tieát dieän cuûa thanh laø theùp goùc 56x56x3,5 mm. Ñaëc tính hình hoïc cuûa theùp goùc: - Dieän tích tieát dieän: F =386 mm2. - Moâmen quaùn tính nhoû nhaát: Jyo= 48000 mm4. - Baùn kính quaùn tính nhoû nhaát: r= - Ñoä maûnh cuûa thanh: - Heä soá giaûm öùng suaát cho pheùp = 0,29. - Ñoä oån ñònh cuûa thanh: 10.2) Choïn tieát dieän thanh ñöùng. Thanh ñöùng chòu taûi lôùn nhaát laø thanh V6=-5948 N. - Chieàu daøi tính cuûa thanh ñöùng laø l= 1400 mm. - Tieát dieän cuûa thanh ñöùng laøm baèng theùp goùc 50x50x5 mm. Ñaëc tính hình hoïc cuûa theùp goùc: - Dieän tích tieát dieän: F = 480 mm2. - Moâmen quaùn tính nhoû nhaát: Jyo= 46300 mm4. - Baùn kính quaùn tính nhoû nhaát: r= - Ñoä maûnh cuûa thanh: = 143<[]=200. - Heä soá giaûm öùng suaát cho pheùp = 0,348. - Ñoä oån ñònh cuûa thanh: =36 N/mm2< []’1 =120 mm2 11) Kieåm tra ñoä cöùng cuûa keát caáu Ñoä voõng cuûa daøn ñöùng chính ôû giöõa nhòp baèng: f==15mm trong ñoù: + L= 20000 mm, taàm roäng cuûa caàu truïc(khaåu ñoä) + E= 2,1.105 N/m2 moâdun ñaøn hoài cuûa vaät lieäu: + J = 14,5.108 moâmen quaùn tính cuûa daøn ôû giöõa nhòp + J = ( Ftr + Fd) . =(3300 + 2300)=45,36.108 mm4 trong ñoù: + Ftr vaø Fd : dieän tích tieát dieän thanh bieân treân vaø döôùi: + H : chieàu daøi daøn; + Mu : moâmen uoán môùn nhaát döôùi taùc duïng tónh cuûa taûi troïng di ñoäng khi xe laên naèm ôû giöõa nhòp. Mu==N mm ôû ñaây: Q = 80000N, troïng taûi vaät naâng; Gx = 42000N, troïng taûi xe laên; B =1800 mm, khoaûng caùch truïc baùnh xe. Ñoä voõng cho pheùp: [f]==28,6 mm Vaäy f<[f] =>Ñoä cöùng keát caáu kim loaïi cuûa caàn truïc ñaõ ñöôïc thoaû maõn 12) Xaùc ñònh bieân daøn chòu uoán cuïc boä. Tính toaùn bieân daøn ñoàng thôøi chòu taùc duïng taûi troïng doïc vaø ngang, khi tính toaùn theo taûi troïng ngang ta coi bieân laø daàm lieân tuïc coù soá goái baèng soá maét bieân vôùi giaû thieát ñôn giaûn sau: Taát caû caùc khoang bieân daøi baèng nhau, tieát dieän cuûa bieân không ñoåi ôû taát caû caùc khoang, goái cuûa bieân cuøng naèm treân cuøng moät ñöôøng thaúng. Khi tính toaùn momen uoán vaø phaûn löïc goái töïa ñöôïc xaùc ñònh baèng ñöôøng aûnh höôûng: ñoái vôùi nhöõng khoang ôû giöõa coi nhö daàm coù voâ soá nhòp daøi baèng nhau, coøn ñoái vôùi khoang ngoaøi cuõng coi nhö daàm 4 nhòp. Hình 5.10 Thanh bieân daøn chòu uoán cuïc boä do baùnh xe di chuyeån Hình 5.11 Daïng bieåu ñoà öùng suaát cuûa thanh bieân treân Theo phuông phaùp gaàn ñuùng, tính uoán cuïc boä chæ do baùnh xe coù aùp löïc lôùn nhaát PD gaây ra: Moâmen uoán cöïc ñaïi ôû giöõa khoang ( Mk) cuûa khoang ôû giöõa daøn vaø ôû ñaàu daøn: ÔÛ giöõa daøn: Mk = P1.l =.30500.20 =101666,7 Nm ÔÛ ñaàu daøn: Mk = P1.l =.30500.20 = 122000Nm Moâmen uoán cöïc ñaïi ôû maét cuûa khoang ôû giöõa daøn vaø ôû ñaàu daøn: ÔÛ giöõa daøn: Mm = P1.l =.30500.20 = 50833,3 Nm ÔÛ ñaàu daøn: Mm = P1.l = .30500.20 = 61000 Nm Vì Mk > Mm ñeå öùng suaát tính toaùn ôû khoang (thôù treân) vaø maét (thôù döôùi) cuûa bieân nhö nhau thì tieát dieän cuûa noù laøm theo hình chöõ T, nghóa laø khoâng ñoái xöùng so vôùi truïc ngang. Treân bieân cuûa daøn khi coù baùnh xe di chuyeån treân noù ta caàn phaûi tính aûnh huôûng aùp löïc cuïc boä do baùnh xe gaây ra. Öùng suaát toång lôùn nhaát taïi giöõa khoang cuûa thôù treân do öùng suaát neùn thanh bieân vaø öùng suaát cuïc boä gaây ra: = = = 112,51N/mm2 Öùng suaát toång lôùn nhaát taïi maét daøn cuûa thôù döôùi do öùng suaát neùn thanh bieân vaø öùng suaát cuïc boä gaây ra: = = = 112,61N/mm2 Tröôøng hôïp naøy choïn e1 = 133mm, e2 = 57 mm ñaûm baûo cho öùng suaát thôù treân taïi giöõa khoang xaáp xó gaàn baèng vôùi öùng suaát thôù döôùi taïi maét daøn 13) Xaùc ñònh tieát dieän daàm ñaàu vôùi tröôøng hôïp toå hôïp IIc. - Daàm ñaàu laøm loaïi tieát dieän hình hoäp, daàm ñaàu bò uoán cong trong maët phaúng ñöùng, daàm ñaàu bò uoán trong maët phaúng ngang khi phanh xe con coù haøng di chuyeån doïc caàu treân (IIc). Ñeå ñaûm baûo cho baùnh xe di chuyeån caàu truïc laøm vieäc ñöôïc bình thöôøng: momem quaùn tính cuûa daàm ñaàu ñoái vôùi truïc thaúng ñöùng thöôøng ñöôïc khoâng ñöôïc nhoû hôn momem quaùn tính cuûa daàm chính ôû choå noái daàm chính vôùi daàm ñaàu ñoái vôùi truïc thaúng ñöùng. Xaùc ñònh ñaëc tính cuûa tieát dieän cuûa daàm ñaàu: Hình 5.10 Tieát dieän ngang cuûa daàm ñaàu. Dieän tích tieát dieän: +Thanh bieân treân: = 570.10 = 5700 mm2 +Thanh bieân döôùi:= 570.10 = 5700 mm2 +Thanh ñöùng: 2.780.10 =15600 mm2 = 800 – (10 +10)= 780 mm Toång dieän tích Moâmen tónh cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc : Thanh bieân treân: Thanh bieân döôùi: Thanh ñöùng: Toång momen tónh: Toïa ñoä troïng taâm ñoái vôùi truïc Moâmen quaùn tính ñoái vôùi truïc x-x. Thanh bieân treân Thanh bieân döôùi : Thanh ñöùng: Toång moâmen quaùn tính: Moâmen choáng uoán ñoái vôùi truïc x-x (ñoái vôùi lôùp kim loaïi ngoaøi cuøng cuûa thanh bieân treân) Moâmen choáng uoán ñoái vôùi truïc x-x (ñoái vôùi lôùp kim loaïi ngoaøi cuøng cuûa thanh bieân döôùi) Moâmen quaùn tính ñoái vôùi truïc y-y. Thanh bieân treân: Thanh bieân döôùi: Thanh ñöùng: Toång moâmen quaùn tính: Moâmen choáng uoán ñoái vôùi truïc y-y. Nhö vaäy ñaëc tính cuûa tieát dieän daàm ñaàu: Dieän tích tieát dieän: F = 21300 N Troïng taâm cuûa tieát dieän: Zo = 506 mm Momen quaùn tính ñoái vôùi truïc naèm ngang: Jx = 2872.106 mm Caùc taûi troïng taùc duïng leân daàm ñaàu nhö sau: -Veà phía cô caáu di ñoäng caàu: -Veà phía daøn caáp ñieän (tính töông töï nhö treân): P = 38450 N - Phaûn löïc taùc duïng leân goái töïa traùi daàm cuoái: - Phaûn löïc taùc duïng leân goái töïa phaûi daàm cuoái: RD = P1 + P2 – Rc = (99380 + 38450) – 49885 = 87945N - Momen uoán lôùn nhaát ôû tieát dieän I – I: Mu = RD . l1 = 87945.1000 = 98938125 Nmm - Momen choáng uoán cuûa tieát dieän: Wx = 9,77.106 mm3 - Öùng suaát uoán döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng chính: Öùng suaát cho pheùp Ñeå ñaûm baûo cho daàm cuoái ñuû ñoä cöùng, öùng suaát uoán cho pheùp ôû ñaây neân laáy khoâng lôùn hôn 80 – 100 N/mm2. Khi tính daàm cuoái theo tröôøng hôïp phoái hôïp taûi troïng thöù hai ta tính öùng suaát theo löïc quaùn tính lôùn nhaát coù theå coù. Löïc quaùn tính ôû baùnh xe daãn beân phaûi cuûa caàu khi phanh xe laên ôû saùt goái töïa: trong ñoù: RB taûi troïng taùc duïng leân baùnh xe B Trong ñoù: Pd vaø Pbd taûi troïng taùc duïng leân baùnh daãn vaø baùnh bò daãn: Taûi troïng phuï do löïc gaây ra Trong ñoù: A = khoaûng caùch truïc caùc baùnh xe cuûa caàu Momen uoán do taûi troïng naøy taùc duïng: Mu’ = RD’ . b =7580.1125 = 8527500 Nmm Momen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc thaúng ñöùng Wy = 5,68.106 mm3 ÖÙng suaát uoán Taûi troïng ngang treân daàm khi phanh xe laên Phaûn löïc ôû goái töïa D do caùc taûi troïng naøy gaây ra Momen uoán taïi tieát dieän I – I Mu = RD’’ . l1 = 3985.1000 =3985000Nmm ÖÙng suaát uoán ÖÙng suaát uoán phuï do momen quaùn tính gaây ra ÖÙng suaát uoán toång töông öùng vôùi tröôøng hôïp phoái hôïp taûi troïng thöù hai ÖÙng suaát cho pheùp töông öùng vôùi tröôøng hôïp phoái hôïp taûi troïng naøy laø 14) Giôùi thieäu phöông phaùp lieân keát. - Vôùi caàu truïc heä daøn, daøn ñöùng chính laø chi tieát chòu löïc chính. Ñoä cöùng vöõng cuûa daøn chính aûnh höôûng raát lôùn ñeán khaû naêng laøm vieäc cuûa caàu truïc. Do ñoù, vieäc gia coâng, cheá taïo daøn ñöùng chính laø coâng vieäc raát quan troïng. - Vôùi caàu truïc kieåu daøn coù khaåu ñoä laø 22,5m ta neân caàn haøn caùc thanh coù tieát dieän khoâng ñoái xöùng(nhö theùp goùc thanh bieân treân, thanh bieân döôùi, thanh xieân….) baèng moái haøn choàng khi doù tieát dieän moái haøn( chieàu daøi moái haøn) khoâng baèng nhau ñeå chuùng laøm vieäc nhö nhau( öùng suaát baèng nhau). 14.1) Löïa choïn que haøn. - Theo tính toaùn, vaät lieäu choïn cheá taïo laø theùp CT3. Ñeå haøn theùp loaïi naøy, ngöôøi ta söû duïng chuû yeáu caùc que haøn voû boïc quaëng axit, rutin, höõu cô vaø canxi florua. Que haøn voû boïc axit: coù theå haøn vôùi doøng moät chieàu hoaëc xoay chieàu ôû moïi vò trí trong khoâng gian. Noù cho pheùp haøn kim loaïi vôùi caùc meùp han gæ, hoà quang daøi vaø ñaûm baûo caùc moái haøn kín. Tuy nhieân, khi haøn baèng que haøn naøy, kim loaïi moái haøn coù khuynh höôùng taïo caùc veát nöùt keát tinh, do noù coù chöùa löôïng cao caùc khí vaø taïp chaát phi kim. Ngoaøi ra, caùc xæ taïo thaønh khi voû boïc axit noùng chaûy khoâng coù khaû naêng baûo veä toát kim loaïi moái haøn. Beân caïnh ñoù, do trong thaønh phaàn voû boïc coù nhieàu oxit saét vaø fero mangan neân khi haøn, phaùt sinh nhieàu khí ñoäc. Vì vaäy, ngaøy nay loaïi que haøn naøy ít ñöôïc söû duïng. - Vôùi que haøn voû boïc rutin, neàn taïo xæ cuûa voû boïc rutin bao goàm tinh quaëng rutin, alumi silicat (mica, caolin …) vaø cacbonat (macmo, magezit). Khí baûo veä kim loaïi noùng chaûy ñöôïc ñaûm baûo bôûi caùc thaønh phaàn höõu cô vaø cacbonat trong voû boïc. Söï khöû oâxi cuûa kim loaïi ñöôïc thöïc hieän bôûi mangan trong thaønh phaàn thuoác döôùi daïng fero mangan. - Que haøn voû boïc rutin coù caùc tính chaát coâng ngheä haøn cao, ñaûm baûo söï taïo hình raát toát cuûa moái haøn, söï maát maùt kim loaïi do baén toùe thaáp, tính bong xæ toát, hoà quang chaùy oån ñònh. Kim loaïi moái haøn khi haøn vôùi queï voû boïc rutin ít taïo roã khi thay ñoåi chieàu daøi hoà quang hoaëc khi haøn vaät baån, aåm, bò oâxy hoùa beà maët. Tính choáng nöùt keát tinh cuûa kim loaïi moái haøn vôùi que haøn rutin cao hôn so vôùi que haøn axit. Hieän nay, loaïi que haøn naøy ñöôïc söû duïng khaù roäng raõi nhôø nhöõng öu ñieåm treân. - Vôùi que haøn voû boïc canxiflorua, neàn taïo xæ cuûa voû boïc laø canxiflorua (CaF2), canxi vaø magie cacbonat (macmo, phaán, magezit). Khí baûo veä kim loaïi noùng chaûy laø cacbonic, taïo thaønh khi phaân huûy cacbonat. Söï khöû oxy cuûa kim loaïi ñöôïc thöïc hieän bôûi mangan, silic, titan vaø nhoâm trong voû boïc döôùi daïng caùc fero hôïp kim hoaëc boät kim loaïi. - Nhôø chöùa ít caùc khí, caùc taïp chaát phi kim loaïi vaø caùc taïp chaát coù haïi khaùc neân kim loaïi moái haøn coù ñoä beàn va ñaäp cao vaø tính choáng nöùt keát tinh toát. Tuy nhieân, kim loaïi haøn ñaép vôùi que haøn voû boïc canxiflorua raát nhaïy vôùi söï taïo roã khi caùc meùp haøn coù daàu môõ baùm baån, caû khi voû boïc aåm vaø hoà quang daøi. Ngoaøi ra, söï taêng chieàu daøi hoà quang laøm xaáu khaû naêng baûo veä khí, taêng löôïng Nitô taùch ra khi beå haøn keát tinh gaây roã moái haøn, do ñoù que haøn naøy chæ neân haøn vôùi hoà quang ngaén. Que haøn loaïi naøy raát phuø hôïp cho vieäc haøn theùp daøy vaø caùc keát caáu cöùng töø theùp cacbon, theùp hôïp kim thaáp ñoä beàn vaø theùp chöùa löôïng cao löu huyønh. Theo baûng 54, taøi lieäu [6], choïn que haøn loaïi Э42. Ñöôøng kính que haøn khi haøn caùc moái haøn giaùp moái coù theå choïn. d = Vôùi: δ laø chieàu daøy cuûa kim loaïi. Cöôøng ñoä doøng ñieän choïn tuøy thuoäc vaøo ñöôøng kính que haøn, theo coâng thöùc: I = (β + ad).d Vôùi: β, a laø caùc heä soá; β = 20; a = 6 14.2.) Tính kieåm tra moái haøn. a. Moät soá yeâu caàu ñoái vôùi moái haøn - Caùc yeâu caàu ñaët ra ñoái vôùi caùc moái haøn ñöôïc thay ñoåi vaø cuï theå hoùa cho töøng kieåu vaø coâng duïng cuûa saûn phaåm. Baát kyø moái haøn naøo cuõng phaûi ñöôïc ñaûm baûo ñuû khaû naêng laøm vieäc vôùi chi phí saûn xuaát toái thieåu. Trong toaøn boä thôøi gian söû duïng, saûn phaåm haøn phaûi coù ñuû ñoä beàn, ñoä deûo vaø ñoä oån ñònh caàn thieát khi chòu taûi trong moâi tröôøng coâng taùc. Ñoä beàn cuûa moái haøn ñöôïc xaùc ñònh bôûi caùc tính chaát cô hoïc cuûa kim loaïi moái haøn vaø vuøng laân caän moái haøn, tính choáng bieán gioøn cuûa kim loaïi, caáu hình vaø caùc kích thöôùc cuûa moái haøn, söï coù maët vaø caùc tính chaát cuûa caùc khuyeát taät. - Caùc yeâu caàu veà ñoä deûo vaø ñoä beàn cuûa kim loaïi moái haøn phaûi khaùc nhau tuøy thuoäc vaøo kieåu moái gheùp vaø ñieàu kieän coâng taùc cuûa keát caáu. Thoâng thöôøng ngöôøi ta quy ñònh caùc tính chaát aáy cuûa moái haøn baèng caùc tính chaát cuûa kim loaïi cô baûn. Trong nhieàu tröôøng hôïp, ngöôøi ta quy ñònh ñaïi löôïng ñoä beàn va ñaäp hoaëc giaù trò nhieät ñoä giôùi haïn cuûa söï chuyeån sang traïng thaùi gioøn. - Ñoái vôùi caùc moái haøn giaùp moái, phaûi ñaûm baûo ngaáu hoaøn toaøn cuûa caùc phaàn töû gheùp vaø söï chuyeån tieáp ñeàu hoøa cuûa moái haøn ñoái vôùi kim loaïi cô baûn. Söï chuyeån tieáp ñeàu hoøa töø moái haøn sang kim loaïi cô baûn coù aûnh höôûng toát ñoái vôùi ñoä beàn cuûa moái haøn khi taûi troïng ñoäng, ñoä uoán vaø caùc tính chaát coâng ngheä khaùc khi naén.v.v.. Ñoái vôùi caùc moái haøn goùc, caàn giöõ caùc kích thöôùc tính toaùn hoaëc caùc kích thöôùc toái thieåu ñöôïc quy ñinh theo caùc chæ daãn coâng ngheä. Hình daùng moái haøn goùc ñöôïc coi laø toái öu khi moái haøn loõm hoaëc bình thöôøng. Daïng loài cuûa moái haøn khoâng coù lôïi veà phöông dieän ñoä beàn vaø tính kinh teá, chi phí theâm löôïng kim loaïi khoâng caàn thieát. AÛnh höôûng lôùn ñoái vôùi ñoä beàn moái haøn gaây bôûi caùc veát nöùt, söï khoâng ngaáu, söï phaùt trieån haït ôû vuøng laân caän moái haøn vaø caùc khuyeát taät khaùc xuaát hieän khi haøn. Söï xuaát hieän bieán daïng vaø tieáp theo öùng suaát do haøn coù theå laøm giaûm ñoä beàn chung cuûa keát caáu. Vì vaäy, vieäc löïa choïn ñoà gaù, vaät lieäu, phöông phaùp vaø cheá ñoä haøn cho pheùp haïn cheá toái ña xaùc suaát taïo thaønh caùc khuyeát taät. Söï sai leäch veà kích thöôùc vaø hình daùng cuûa moái haøn gaây bôûi bieán daïng do haøn coù theå laøm thay ñoåi lôùn caùc ñieàu kieän coâng taùc cuûa noù daãn ñeán söï taêng öùng suaát. b. Tính chieàu daøi moái haøn Caùc thanh xieân vaø thanh ñöùng cuûa ñöôïc lieân keát vôùi nhau baèng moái haøn goùc. Chieàu cao mieäng haøn laáy baèng h= 8 (mm), chieàu daøi moái haøn giöõa caùc thanh tính theo öùng suaát cho pheùp. Thanh xieân cuûa daøn ñöùng chính: Thanh ñöùng cuûa daøn ñöùng chính: Thanh xieân cuûa daøn ñöùng phuï: Thanh ñöùng cuûa daøn ñöùng phuï: c) Choïn baûn maõ caùc kích thöôùc baûn maõ xaùc ñònh töø chieàu daøi ñöôøng haøn. Baûn maõ vaø thanh cuøng ñuôïc tính theo cuøng moät tyû leä xích, hình daïng cuûa baûn maõ neân choïn ñôn giaûn nhö sau: choïn baûn maõ taám hình thang nhö vaäy daøn seõ ñeïp vaø cheá taïo seõ deã daøng hôn khi caét cheùo goùc caàu kì. Khi choïn kích thöôùc khaùc cuûa baûn maõ neân xuaát phaùt töø ñieàu kieän beàn cuûa noù. Ñaõ coù nhieàu tröôøng hôïp coâng trình bò phaù hoûng chæ do baûn maõ bò hoûng( raùch , nöùt). Neáu tieáp ñieåm cuûa baûn maõ khoâng boá trí ñoái xöùng vôùi ñöøông taùc duïng cuûa löïc doïc thì ôû baûn maõ seõ xuaát hieän öùng suaát lôùn do uoán. Ñoái vôùi caùc baûn maõ caàn phaûi ñaëc bieät chuù yù ñaûm baûo ñoä beàn ôû choã noái vì taïi moái noái öùng suaát lôùn nhaát. Chieàu daøi baûn maõ choïn theo öùng löïc lôùn nhaát trong thanh cheùo ôø vò trí goái ñôõ cuûa daøn( 8mm) Baûn maõ phaûi haøn vôùi caùnh cuûa hai thanh bieân ôû caû hai phía vaø baûn maõ ñaët phía ngoaøi cuûa theùp goùc ñeå khi haøn ñöôïc deã daøng.