Bài giảng Tính toán kết cấu thép cầu trục 2 dầm

TÍNH TOAÙN KEÁT CAÁU THEÙP CAÀU TRUÏC 2 DAÀM Trong ngaønh maùy truïc vaän chuyeån, phaàn keát caáu theùp giöõ vai troø quan troïng vaø noù chieám moät tyû troïng raát lôùn trong khoái löôïng toaøn maùy. Rieâng ñoái vôùi caùc loaïi caàu truïc, keát caáu theùp coù vai troø coøn quan troïng hôn. Noù chaúng nhöõng duøng laøm giaù ñôõ cho taát caû caùc cô caáu toaøn maùy maø coøn laø nôi chòu toaøn boä caùc loaïi taûi troïng ñaët leân. Ñoái vôùi caàu truïc moät daàm, ñaëc bieät laø loaïi caàu truïc coù khaåu ñoä raát lôùn nhö treân (L = 20 M) thì vieäc tính toaùn vaø löïa choïn phöông aùn cheá taïo phaàn keát caáu theùp ñaùp öùng ñaày ñuû taát caû caùc yeâu caàu laøm vieäc laø raát quan troïng. 1. Caùc tröôøng hôïp toå hôïp taûi troïng: Taûi troïng tính toaùn phaàn keát caáu theùp caàu truïc ñöôïc phaân chia thaønh caùc tröôøng hôïp toå hôïp taûi troïng nhö sau: Taûi troïng Tính theo ñoä beàn moûi Tính theo beàn vaø oån ñònh Caùc tröôøng hôïp taûi troïng Troïng löôïng caàu coù heä soá va ñaäp Kñ K’ñ* Kñ* Troïng löôïng Palaêng Gpl coù heä soá Kñ Gpl K’ñ*Gpl Gpl Kñ*Gpl Gpl Troïng löôïng haøng naâng Q coù tính ñeán heä soá Kñ , K’ñ* Kñ * Q Löïc quaùn tính ngang khi haõm CCDC caàu truïc hoaëc palaêng ñieän Pqt Trong ñoù: Caùc tröôøng hôïp taûi troïng quy ñònh söï laøm vieäc cuûa caùc cô caáu nhö sau : + : Caàu truïc ñöùng yeân, tieán haønh naâng haøng töø maët neàn hoaëc haõm haøng khi ñang haï vôùi nöûa toác ñoä. + : Caàu truïc ñöùng yeân, tieán haønh naâng haøng töø maët neàn hoaëc haõm haøng khi ñang haï vôùi toaøn boä toác ñoä. + : Caàu truïc di chuyeån coù haøng khi phanh töø töø. + : Caàu tuïc di chuyeån coù haøng khi phanh ñoät ngoät. + :Caàu truïc khoâng di chuyeån, palaêng ñieän coù haøng di chuyeån vaø phanh palaêng moät caùch ñoät ngoät (duøng ñeå tính toaùn kieåm tra daàm ñaàu cuûa caàu). 2. Xaùc ñònh caùc phaàn töû trong baûng toå hôïp taûi troïng : 2.1. Troïng löôïng baûn thaân cuûa caàu truïc: Troïng löôïng baûn thaân caàu truïc bao goàm: troïng löôïng phaàn keát caáu theùp, cô caáu di chuyeån caàu vaø thieát bò ñieän. 2.2. Troïng löôïng palaêng ñieän: (kG) 2.3. Heä soá va ñaäp khi di chuyeån: Döïa vaøo toác doä di chuyeån caàu v =95 (m/ph) tra baûng (4-12)-[03], ta choïn heä soá va ñaäp tính theo ñoä beàn . Heä soá va ñaäp khi tính ñeán ñoä beàn moûi K’ñ ñöôïc tính theo Kñ nhö sau: K’ñ = 1 + 0.5*(Kñ -1) = 1 2.4. Heä soá ñoäng khi naâng haï haøng Heä soá ñoäng ñöôïc xaùc ñònh qua coâng thöùc gaàn ñuùng nhö sau: (1.06.1)-[03] (1.06.2)-[03] Vôùi Vn = 7,74 (m/ph): toác ñoä naâng haøng cuûa palaêng ñieän. 2.5. Troïng löôïng haøng naâng : Q =20 (T) = 20000 (kG) 3. Löïc quaùn tính ngang : 3.1. Khi caàu truïc di chuyeån, tieán haønh haõm caàu truïc laøm xuaát hieän löïc quaùn tính coù phöông ngang theo phöông di chuyeån cuûa caàu truïc. (1.09)-[03] Trong ñoù: + mc = 31600 (kG):Troïng löôïng toaøn boä caàu truïc. + mh = 20000 (kG): Troïng löôïng haøng naâng ñònh möùc. + Vdc = 95 (m/ph)=1,58 (m/s) + t = 2 (s): Thôøi gian gia toác (hoaëc phanh haõm) caàu truïc. (kG) Khi gia toác caàu truïc moät caùch ñoät ngoät, löïc quaùn tính ngang ñöôïc tính giaù trò lôùn gaáp hai laàn giaù trò ñònh möùc. (kG) (1.10)-[0.3] 3.2. Löïc quaùn tính do khoái löôïng xe tôøi vaø haøng khi phanh xe con. Löïc naøy seõ taùc duïng leân daàm ñaàu vaø laø taûi troïng ñeå tính toaùn kieåm tra beàn vaø oån ñònh daàm ñaàu (toå hôïp IIc). 4.Tính toaùn daàm chính: 4.1. Tính choïn sô boä tieát dieän maët caét ngang cuûa daàm chính. 4.1.1. Xaùc ñònh moâmen uoán lôùn nhaát theo phöông thaúng ñöùng. Treân daàm chính, cuïm palaêng di chuyeån treân 4 baùnh xe. Ñeå baøi toaùn ñöôïc ñôn giaûn ta xem nhö aùp löïc cuûa caùc baùnh xe taùc duïng leân daàm laø N1, N2 vaø khoaûng caùch giöõa caùc taûi troïng laø b =220 (mm) (khoaûng caùch giöõa taâm 2 baùnh xe 2 beân laø baèng nhau ). (kG) Hình: + Phaûn löïc taïi goái töïa A. Vôùi khoái löôïng daàm phaân boá treân moät ñôn vò chieàu daøi. + Moâmen uoán ôû tieát dieän daàm döôùi taûi troïng N1 naèm caùch goái töïa A moät khoaûng caùch x, phöông trình M1(x) coù daïng parabol. (01) Ñeå xaùc ñònh vò trí öùng vôùi giaù trò moâmen uoán döôùi baùnh xe 1 laø lôùn nhaát ta tìm cöïc trò cuûa haøm soá M1(x) vaø cho . (02) Thay vaøo (01), ta ñöôïc: (03) + Löïc caét lôùn nhaát treân daàm chính xuaát hieän taïi goái töïa cuûa daàm chính khi xe con di chuyeån ñeán vò trí taän cuøng cuûa daàm chính (daàm ñaàu). (04) Thay caùc giaù trò vaøo (02), (03) vaø (04) ta ñöôïc caùc giaù trò: + Taïi x = 10 (m) thì: RA = 31227,5(kG) Mmax = 187092 (kG.m) =18709200(KG.cm) + Löïc caét lôùn nhaát xuaát hieän taïi goái töïa. 31227,5 (kG) 4.1.2. Xaùc ñònh chieàu cao cuûa daàm. Chieàu cao cuûa daàm aûnh höôûng lôùn ñeán ñoä beàn, ñoä cöùng, ñoä oån ñònh vaø tính kinh teá cuûa noù. Khi chieàu cao cuûa daàm taêng thì troïng löôïng taám thaønh (baûn buïng) coù taêng, song troïng löôïng cuûa taám bieân (baûn caùnh) laïi ñöôïc giaûm ñi töông öùng ñeå ñaûm baûo moâmen choáng uoán cuûa daàm giöõ nguyeân. Khi ñoù daàm seõ coù nhieàu öu ñieåm hôn daàm coù cuøng moâñun choáng uoán nhöng chieàu roäng baûn caùnh lôùn. Chieàu cao lôùn nhaát cuûa daàm hmax haïn cheá bôûi ñieàu kieän ñeå nhaän ñöôïc khoái löôïng daàm nhoû nhaát laø Gmin. Chieàu cao nhoû nhaát cuûa daàm hmin haïn cheá bôûi ñieàu kieän ñoä voõng cuûa daàm (f) vaø thôøi gian taét dao ñoäng (t). Chieàu cao toái öu cuûa daàm coù theå xaùc ñònh baèng tính toaùn. Ñeå söû duïng hoaøng toaøn vaät lieäu cuûa daàm: caên cöù vaøo moâmen choáng uoán cuûa daàm do taûi troïng gaây ra M ñeå xaùc ñònh moâmen choáng uoán caàn thieát cuûa tieát dieän daàm. (cm3) Trong ñoù: + : cöôøng ñoä tính toaùn goác (vaät lieäu laø theùp CT3). + Mmax = 18709200 (kG.cm): Moâmen uoán lôùn nhaát taïi tieát dieän nguy hieåm nhaát. – Chieàu cao cuûa daàm hmax xaùc ñònh theo ñieàu kieän khoái löôïng cuûa daàm laø nhoû nhaát nhöng vaãn ñaûm baûo nhaän ñöôïc moâmen choáng uoán cuûa tieát dieän W caàn thieát. Hình: Ñaët troïng löôïng cuûa moät ñôn vò chieàu daøi daàm laø g, khi ñoù: Trong ñoù: + : troïng löôïng chieàu daøi 1 meùt chieàu daøi 2 taám baûn thaønh daàm. + : troïng löôïng 1 meùt chieàu daøi 2 taám bieân cuûa daàm. + : troïng köôïng rieâng cuûa vaät lieäu cheá taïo daàm. + : heä soá keát caáu phuï thuoäc vaøo troïng löôïng caùc gaân taêng cöùng vaø caùc baûn ngaên taêng cöùng cuûa daàm. Moâmen quaùn tính cuûa tieát dieän (hình veõ). Coâng thöùc treân nhaän ñöôïc khi ta boû qua moâmen quaùn tính cuûa taám bieân ñoái vôùi truïc trung hoøa cuûa noù vaø coi chieàu cao thaønh daàm gaàn baèng chieàu cao daàm: ht = h. Vaäy moâmen choáng uoán cuûa daàm ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Thay Fb vaøo ta ñöôïc: Ñeå tìm chieàu cao daàm töông öùng sao cho troïng löôïng daàm laø nhoû nhaát ta ñaïo haøm bieåu thöùc (…) theo h vaø cho baèng 0 ñeå tìm cöïc trò. Chieàu cao tieát dieän daàm öùng vôùi troïng löôïng daàm nhoû nhaát töùc chieàu cao kinh teá cuûa daàm ñöôïc tính theo coâng thöùc. Song ñoä maûnh cuûa thaønh daàm khoâng ñöôïc vöôït quaù moät giôùi haïn nhaát ñònh khi xeùt ñeán ñoä beàn cuûa taám thaønh döôùi taùc duïng cuûa öùng suaát tieáp vaø vaán ñeà oån ñònh cuïc boä cuûa noù. Vì vaäy chieàu cao lôùn nhaát cuûa daàm caàn xaùc ñònh theo coâng thöùc (choïn (cm)): (cm) Choïn h = 167 (cm). 4.1.3. Xaùc ñònh kích thöôùc thaønh daàm. Kích thöôùc caùc boä phaän daàm toå hôïp, chieàu daøy cuûa caùc taám vaø kích thöôùc cuûa daàm toå hôïp ñöôïc choïn sô boä. Sau khi ñaõ choïn ñöôïc tieát dieän daàm toå hôïp seõ tieán haønh kieåm tra theo caùc ñieàu kieän ñoä beàn, ñoä cöùng vaø ñoä oån ñònh cuûa daàm. Chieàu cao thaønh daàm ht gaàn baèng chieàu cao cuûa daàm (). Ñeå söû duïng tieát kieäm caùc theùp taám caùn saün töø caùc nhaø maùy cheá taïo, neân laáy chieàu cao taám thaønh laø boäi soá cuûa 10 (cm). Khi ñoù möùc ñoä hao phí vaät lieäu cheá taïo seõ ít. Trong ñoù: + : Chieàu daøy cuûa baûn caùnh (taám bieân). Do xe con di chuyeån ôû baûn caùnh döôùi cuûa daàm neân ta choïn chieàu daøy baûn caùnh döôùi gaáp ñoâi chieàu daøy baûn caùnh treân (). Choïn (cm). (cm) 4.1.4. Xaùc ñònh chieàu roäng taám bieân. Ñeå ñaûm baûo oån ñònh toång theå cuûa keát caáu daàm ta neân choïn. (cm) Vaäy ta choïn B = 40 (cm). Tieát dieän daàm ñöôïc choïn coù daïng nhö sau: Hình: 4.2. Xaùc ñònh noäi löïc trong daàm chính trong tröôøng hôïp tröôøng hôïp taûi troïng IIa. Ñoái vôùi tröôøng hôïp naøy, ta tieán haønh tính toaùn khi caàu truïc ñöùng yeân, cô caáu naâng laøm vieäc vôùi maõ haøng ñònh möùc (Q = 20 (T) = 20000 (kG)), tieán haønh khôûi ñoäng (hoaëc haõm) cô caáu naâng moät caùch ñoät ngoät vôùi toaøn boä toác ñoä. 4.2.1. Caùc taûi troïng ñaët leân daàm chính bao goàm: – Troïng löôïng baûn thaân daàm chính Gc = 21000 (kG). Nhö vaäy phaàn taûi troïng naøy laø loaïi taûi troïng phaân boá doïc chieàu daøi daàm chính vaø coù trò soá: – Troïng löôïng palaêng ñieän: Gpl = 570 (kG). – Troïng löôïng haøng naâng coù tính ñeán heä soá ñoäng khi naâng haï haøng : (kG) Treân daàm chính, cuïm palaêng di chuyeån treân 4 baùnh xe. Ñeå baøi toaùn ñöôïc ñôn giaûn ta xem nhö aùp löïc cuûa caùc baùnh xe taùc duïng leân daàm laø N1, N2 vaø khoaûng caùch giöõa caùc taûi troïng laø b =220 (mm) (khoaûng caùch giöõa taâm 2 baùnh xe 2 beân laø baèng nhau ). AÙp löïc ñaët leân caùc baùnh xe laø do troïng löôïng haøng vaø palaêng gaây neân. Do khoaûng caùch giöõa 2 baùnh xe töông ñoái nhoû (b = 220 (mm)) so vôùi chieàu daøi caàu truïc L = 20 (m), nhö ñaõ chöùng minh ôû treân: ñieåm gaây ra moâmen uoán cöïc ñaïi taïi x = 10 (m) laø gaàn giöõa daàm. Ñeå baøi toaùn ñöôïc ñôn giaûn vaø tính toaùn moät caùch gaàn ñuùng ta coi nhö troïng löôïng cuûa palaêng vaø haøng laø taûi troïng taäp trung coù ñieåm ñaët laø ñieåm giöõa 2 truïc baùnh xe di chuyeån palaêng theo chieàu doïc daàm chính. Sô ñoà tính toaùn daàm chính khi palaêng naâng cuøng maõ haøng ôû vò trí baát lôïi nhaát laø ngay giöõa daàm nhö sau: Hình: Xaùc ñònh phaûn löïc taïi caùc goái töïa: (kG) – Ta laïi coù: (kG) – Giaù trò löïc caét taïi C: (kG) – Giaù trò momen uoán taïi C: (kG.m) 4.2.2. Kieåm tra beàn daàm chính trong tröôøng hôïp toå hôïp taûi troïng IIa: Ta choïn vaät lieäu cheá taïo daàm chính laø theùp CT3 coù caùc ñaëc tröng cô tính nhö sau: + Moâñun ñaøn hoài khi keùo: + Moâñun ñaøn hoài tröôït: + Giôùi haïn chaûy: + Giôùi haïn beàn: + Khoái löôïng rieâng: Ñaëc tröng hình hoïc cuûa maët caét ngang cuûa daàm chính. Hình: – Chieàu cao maët caét ngang cuûa daàm: h = 1670 (mm) – Chieàu roäng taám bieân : Bt = 500 (mm) – Beà daøy taám bieân : (mm) – Beà daøy taám thaønh: (mm) – Ñaëc tröng hình hoïc cuûa tieát dieän daàm hoäp: + Moâmen quaùn tính ñoái vôùi truïc X. JX = 181308 (cm4) + Moâmen quaùn tính ñoái vôùi truïc Y. JY = 53198 (cm4) + Moâmen choáng uoán ñoái vôùi truïc X-X. WX = 5107.3 (cm3) + Moâmen choáng uoán ñoái vôùi truïc Y-Y. WY = 2876 (cm3) AÙp duïng phöông phaùp tính theo öùng suaát cho pheùp, ta kieåm tra ñoä beàn daàm chính theo coâng thöùc sau: (2.1)-[03] Trong ñoù: + : ÖÙng suaát cho pheùp khi tính toaùn kieåm tra beàn caàu truïc. + : ÖÙng suaát giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu (CT3) duøng ñeå cheá taïo caàu truïc. + n: Heä soá an toaøn khi tính toaùn kieåm tra, tra baûng (2.2)-[03], ta coù n=1.5. – ÖÙng suaát xuaát hieän trong daàm chính do taûi troïng taùc duïng, xaùc ñònh nhö sau: Trong ñoù: + 18709200 (kG.m) = 18709200 (kG.cm) + 5107.3 (cm3) Vaäy daàm thoûa ñieàu kieän beàn . 4.3. Xaùc ñònh noäi löïc trong daàm chính trong tröôøng hôïp toå hôïp taûi troïng IIb: Ñoái vôùi tröôøng hôïp naøy, ta tieán haønh tính toaùn di chuyeån cuûa caàu truïc khi coù haøng, tieán haønh khôûi ñoäng (hoaëc haõm) cô caáu di chuyeån caàu moät caùch ñoät ngoät. Khi naøy seõ xuaát hieän taûi troïng quaùn tính taùc duïng leân di chuyeån, gaây ra moâmen uoán ngang daàm. 4.3.1 Tính toaùn daàm beân (daàm ñaàu): 4.3.1.1. Keát caáu daàm ñaàu: Tham khaûo maùy maãu, ta choïn keát caáu daàm ñaàu laø keát caáu kieåu hoäp, ñöôïc cheá taïo baèng theùp CT3. Daàm ñaàu ñöôïc taïo thaønh do gheùp caùc taám theùp laïi vôùi nhau baèng phöông phaùp haøn. – Tieát dieän maët caét ngang cuûa daàm ñaàu nhö sau: Hình: + Chieàu cao daàm ñaàu: H = 250 (mm) = 25 (cm) + Chieàu roäng daàm ñaàu: B = 150 (mm) = 15 (cm) + Beà daøy caùc taám theùp cheá taïo daàm: S = 10 (mm) = 1 (cm) – Ñaëc tröng hình hoïc cuûa tieát dieän maët caét ngang: + Moâmen choáng uoán theo phöông x-x: (cm3) + Moâmen choáng uoán theo phöông y-y: (cm3) 4.4. Taûi troïng taùc duïng leân daàm ñaàu trong tröôøng hôïp tröôøng hôïp taûi troïng IIC: Daàm ñaàu seõ chòu caùc taûi troïng theo phöông thaúng ñöùng vaø theo phöông ngang nhö sau: 4.4.1. Taûi troïng taùc duïng theo phöông thaúng ñöùng, bao goàm: – Troïng löôïng phaàn keát caáu theùp daàm chính: Gdc = 31600(kG) – Troïng löôïng palaêng ñieän: Gpl = 570 (kG) – Troïng löôïng haøng naâng: Q = 20000 (kG) 4.4.2. Taûi troïng taùc duïng theo phöông ngang: – Khi palaêng mang haøng di chuyeån doïc theo daàm chính vôùi toaøn boä toác ñoä vaø phanh haõm palaêng moät caùch ñoät ngoät, luùc naøy seõ xuaát hieän löïc quaùn tính taùc duïng leân daàm ñaàu theo phöông ngang. – Löïc quaùn tính xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: (1.09)-[03] 4.4.3. Xaùc ñònh noäi löïc trong daàm ñaàu töông öùng vôùi tröôøng hôïp tröôøng hôïp taûi troïng IIC : Ñoái vôùi tröôøng hôïp naøy, ta tính toaùn daàm ñaàu khi caàu truïc ñöùng yeân, palaêng naâng laøm vieäc vôùi maõ haøng ñònh möùc Q = 20 (T). Tieán haønh di chuyeån palaêng vôùi vaän toác cöïc ñaïi VX = 95 (m/ph), sau ñoù phanh haõm palaêng moät caùch ñoät ngoät sao cho vò trí döøng cuûa palaêng laø saùt daàm ñaàu nhaát. Khi naøy, vò trí ñaët vaø giaù trò cuûa caùc taûi troïng taùc duïng leân daàm ñaàu nhö sau: Ñeå tính toaùn löïc taùc duïng leân daàm ñaàu ta chæ caàn xeùt löïc taùc duïng leân moãi daàm. Troïng löôïng haøng naâng ñònh möùc vaø troïng löôïng palaêng ñieän: hai taûi troïng naøy ñöôïc ñaët taïi vò trí gaây ra traïng thaùi nguy hieåm nhaát cho daàm ñaàu laø ñaët gaàn saùt moät beân daàm. Khi naøy coù moät daàm ñaàu chòu taûi troïng lôùn hôn nhieàu laàn so vôùi daàm kia. Sô ñoà xaùc ñònh taûi troïng do haøng vaø palaêng ñaët khoâng ñeàu leân 2 daàm ñaàu nhö sau: Hình: + Phaûn löïc taïi goái töïa A. Trong ñoù: + : Khoái löôïng daàm phaân boá treân moät ñôn vò chieàu daøi. + l = 0.8 (m): Khoaûng caùch töø taâm moùc ñeán taâm ray daãn höôùng daàm ñaàu. + N1 = N2 = 10285 (kG): Aùp löïc baùnh xe cuûa cuïm palaêng taùc duïng leân daàm chính. + b = 220 (mm) = 0.22 (m): Khoaûng caùch taâm cuûa 2 baùnh xe di chuyeån doïc caàu truïc. (kG) Vaäy aùp löïc theo phöông thaúng ñöùng taùc duïng leân daàm ñaàu RA = 31227,5 (kG). Ngoaøi ra daàm ñaàu coøn chòu taùc duïng cuûa caùc taûi troïng khaùc nhö: + Troïng löôïng baûn thaân cuûa daàm ñaàu: Gdñ = 2(0.23*10+0.15*10)*3.32*7.85 = 198 (kG) Taûi troïng naøy phaân boá theo phöông thaúng ñöùng doïc suoát chieàu daøi daàm ñaàu vôùi cöôøng ñoä (q) vaø ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: + Taûi troïng taùc duïng theo phöông ngang (kG). Vôùi taûi troïng taùc duïng nhö vaäy, sô ñoà tính daàm ñaàu trong tröôøng hôïp naøy nhö sau: Hình: * Xaùc ñònh caùc phaûn löïc taïi caùc goái töïa: (kG) – Giaù trò momen uoán taïi F: (kG.m) * Xaùc ñònh caùc phaûn löïc taïi caùc goái töïa: (kG) (kG) – Giaù trò moâmen uoán taïi F: (kG.m) 4.4.4. Kieåm tra beàn daàm ñaàu: AÙp duïng phöông phaùp tính theo öùng suaát cho pheùp, ta kieåm tra ñoä beàn daàm chính theo coâng thöùc sau: (2.1)-[03] Trong ñoù: + : ÖÙng suaát cho pheùp khi tính toaùn kieåm tra beàn caàu truïc. + : ÖÙng suaát giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu (CT3) duøng ñeå cheá taïo caàu truïc. + n: Heä soá an toaøn khi tính toaùn kieåm tra, tra baûng (2.2)-[03], ta coù n=1.5. – ÖÙng suaát xuaát hieän trong daàm chính do taûi troïng taùc duïng, xaùc ñònh nhö sau: Trong ñoù: + 5569.7 (kG.m) = 556970 (kG.cm) + 416.33 (cm3) + 217.6 (kG.m) = 21760 (kG.cm) + 289.67 (cm3) Vì , neân daàm ñaàu thoûa maõn ñieàu kieän beàn. 4.5. Tính toaùn caùc keát caáu phuï cuûa caàu truïc: 4.5.1. Phöông phaùp boá trí gaân taêng cöùng thaønh daàm. Ñoái vôùi daàm hai thaønh (tieát dieän hình hoäp) ñeå taêng cöùng cho taám thaønh vaø caùc taám bieân, ñoàng thôøi taêng ñoä cöùng choáng xoaén tieát dieän ngang cuûa daàm: gaân taêng cöùng ñöôïc boá trí laø caùc vaùch ngaên. Caùc vaùch ngaên laø caùc taám theùp ñöôïc boá trí trong loøng cuûa daàm haøn vôùi caùc taám thaønh vaø taám bieân. Caùc gaân taêng cöùng thaønh daàm seõ chia taám thaønh daàm thaønh caùc khoang nhoû. Khi maát oån ñònh cuïc boä, caùc khong khoâng aûnh höôûng laãn nhau. Vì vaäy caàn tieán haønh kieåm tra oån ñònh cuïc boä cuûa caùc khoang nhoû ñöôïc giôùi haïn bôûi caùc gaân taêng cöùng vaø taám bieân: caùc khoang coù hình chöõ nhaät, coù kích thöôùc tuøy thuoäc vaøo vieäc boá trí caùc gaân taêng cöùng thaønh daàm goïi laø caùc taám kieåm tra. + ÔÛ ñaây ta boá trí khoaûng caùch giöõa caùc gaân cô baûn (taám kieåm tra) laáy theo kinh nghieäm l = 800 (mm). Taám kieåm tra ñöôïc giôùi haïn bôûi hai gaân ñöùng vaø hai taám bieân cuûa daàm. Hình daïng vaø kích thöôùc cuûa taám kieåm tra coù daïng: Hình: + Ñeå taêng khaû naêng choáng uoán theo phöông ngang ta boá trí theâm caùc gaân doïc. Tuøy vaøo chieàu cao cuûa thaønh daàm maø ta choïn boá trí moät gaân doïc hay nhieàu gaân. Ôû ñaây ta boá trí moät caëp gaân doïc laáy theo kinh nghieäm. 4.5.2. Tính toaùn oån ñònh cuïc boä cuûa taám thaønh. Ñeå kieåm tra oån ñònh cuïc boä cuûa baûn thaønh daàm caàn tieán haønh xaùc ñònh öùng suaát tôùi haïn cuûa taám kieåm tra (khoang) vaø heä soá döï tröõ oån ñònh cuïc boä. 4.5.2.1 OÅn ñònh cuïc boä döôùi taùc duïng cuûa öùng suaát tieáp () do löïc caét ngang Q gaây ra: – Neáu aûnh höôûng cuûa moâmen uoán coù theå boû qua (Mu = 0), taám kieåm tra chæ chòu taùc duïng cuûa öùng suaát tieáp () do löïc caét Q gaây ra. – ÖÙng suaát tieáp tôùi haïn cuûa taám kieåm tra ñöôïc tính theo coâng thöùc (5.87)-[03]: Trong ñoù: + a = 800 (mm) = 80 (cm): Khoaûng caùch giöõa hai taám kieåm tra. + b = 680 (mm) = 68 (cm): Chieàu cao cuûa taám kieåm tra. + = 6 (mm) = 0.6 (cm): Chieàu daøy taám thaønh. – ÖÙng suaát trong taám do taûi troïng ngoaøi (löïc caét) Q gaây ra ñöôïc tính theo coâng thöùc (5.89)-[03]. – Heä soá oån ñònh cuïc boä khi tính theo phöông phaùp öùng suaát cho pheùp ñöôïc tính theo coâng thöùc (5.88)-[03]. – Ñieàu kieän oån ñònh cuïc boä khi tính theo phöông phaùpTTGH (5.90)-[03]. Vì neân taám thaønh oån ñònh. 4.5.2.2. OÅn ñònh cuïc boä döôùi taùc duïng cuûa öùng suaát phaùp () do moâmen uoán M gaây ra: – Neáu aûnh höôûng cuûa öùng suaát tieáp coù theå boû qua ( = 0), löïc caét ngang Q = 0, taám kieåm tra chæ chòu taùc duïng cuûa öùng suaát phaúng do moâmen uoán M gaây ra. – ÖÙng suaát phaùp tôùi haïn ñoái vôùi daàm hai thaønh ñöôïc tính theo coâng thöùc (5.87)-[03]: Trong ñoù: + h0 = 680 (mm) = 68 (cm): Chieàu cao cuûa thaønh daàm. + = 6 (mm) = 0.6 (cm): Chieàu daøy taám thaønh. – Heä soá oån ñònh cuïc boä khi tính theo phöông phaùp öùng suaát cho pheùp ñöôïc tính theo coâng thöùc (5.88)-[03]. – Ñieàu kieän oån ñònh cuïc boä khi tính theo phöông phaùpTTGH (5.90)-[03]. Vì neân taám thaønh oån ñònh. 4.5.2.3. OÅn ñònh cuïc boä cuûa taám thaønh khi chòu taùc duïng ñoàng thôøi cuûa öùng suaát tieáp vaø öùng suaát phaùp. – Ñieàu kieän ñaûm baûo oån ñònh: – Heä soá oån ñònh cuïc boä. Vaäy taám thaønh ñaûm baûo ñieàu kieän oån ñònh. 4.5. 3. Tính toaùn oån ñònh cuûa taám bieân. – Ñoái vôùi taám bieân treân coù theå ñöôïc khaûo saùt nhö moät taám tyø 4 phía: hai phía tyø leân hai taám thaønh vaø hai phía tyø leân caùc gaân taêng cöùng cuûa daàm (laø hai vaùch ngaên). Taám ñang khaûo saùt chòu öùng suaát neùn phaân boá ñeàu theo hai phía. ÖÙng suaát tôùi haïn cuûa taám bieân treân ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (5.106)-[03]. Trong ñoù: + : Chieàu daøy taám bieân treân. + b = 400 (mm) = 40 (cm): Beà roäng cuûa taám bieân treân. + Ñieàu kieän oån ñònh cuïc boä khi tính theo phöông phaùp TTGH (5.96)-[03]. Do neân taám bieân treân ñaûm baûo ñieàu kieän oån ñònh. – Ñoái vôùi taám bieân döôùi cuûa daàm, do palaêng di chuyeån ôû baûn caùnh döôùi cuûa daàm coù theå gaây maát oån ñònh cho taám bieân neân ta caàn kieåm tra oån ñònh. Theo coâng thöùc (5.106)-[03] ta tính nhö sau. Trong ñoù: + : Chieàu daøy taám bieân döôùi. + b = 500 (mm) = 50 (cm): Beà roäng cuûa taám bieân döôùi. + Ñieàu kieän oån ñònh cuïc boä khi tính theo phöông phaùp TTGH (5.96)-[03]. Do neân taám bieân döôùi ñaûm baûo ñieàu kieän oån ñònh. 4.5.4. Tính toaùn kieåm tra beàn moái gheùp buloâng: Do nhöõng thaønh töïu veà haøn maø phöông phaùp lieân keát baèng buloâng ngaøy caøng ít ñöôïc söû duïng. Lieân keát buloâng ñöôïc söû duïng trong caùc caáu kieän laép raùp. Ngoaøi ra coøn söû duïng cho caùc lieân keát söû duïng trong thôøi gian ngaén. Vieäc lieân keát caùc keát caáu theùp cuûa caàu truïc chòu taûi troïng ñoäng vaø dao ñoäng hay duøng buloâng tinh vaø buloâng coù ñoä beàn cao, ñaûm baûo cho moái noái coù ñoä tin caäy lôùn. Moái gheùp buloâng lieân keát giöõa daàm chính vaø hoäp ñaàu chæ chòu keùo do troïng löôïng baûn thaân daàm chính, troïng löôïng palaêng ñieän, troïng löôïng haøng vaø thieát bò mang haøng, cuøng vôùi caùc taûi troïng ñoäng phaùt sinh khi naâng haï haøng vaø di chuyeån palaêng khi coù haøng. Ñeå ñaûm baûo khaû naêng chòu löïc vaø ñoä tin caäy cao trong suoát quaù trình laøm vieäc, ta söû duïng loaïi buloâng coù cöôøng ñoä cao 8.8. Loaïi buloâng naøy ñöôïc laøm töø theùp hôïp kim 40X, sau ñoù ñöôïc gia coâng nhieät. Gioáng nhö caùc loaïi buoâng thöôøng (buloâng thoâ), ñoä chính xaùc cuûa buloâng coù cöôøng ñoä cao khoâng cao, nhöng do buloâng ñöôïc laøm töø theùp coù cöôøng ñoä cao neân ta coù theå vaën ñai oác raát chaët (baèng cleâ ño löïc) laøm cho thaân buloâng chòu keùo vaø gaây löïc eùp raát lôùn leân caùc chi tieát gheùp. Caùc buloâng ñöôïc boá trí nhö sau: Hình: – Caùc buloâng ñöôïc boá trí nhö hình veõ. Caùc buloâng chòu löïc xieát ban ñaàu laø V. Ttrong suoát quaù trình laøm vieäc, taûi troïng ngoaøi taùc duïng leân buloâng chæ theo moät phöông duy nhaát laø phöông doïc truïc buloâng, do ñoù chæ gaây cho buloâng tình traïng chòu keùo. Toång löïc keùo lôùn nhaát taùc duïng leân moái gheùp buloâng N ñöôïc xem nhö phaûn löïc cuûa daàm chính taùc duïng leân daàm ñaàu hay chính laø phaûn löïc taïi goái töïa A. (kG) – Moái gheùp buloâng lieân keát giöõa daàm chính vaø daàm ñaàu ñöôïc kieåm tra beàn theo coâng thöùc sau: (3.22)-[03] Trong ñoù : + : heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa keát caáu. + : khaû naêng chòu keùo cuûa moät buloâng, xaùc ñònh nhö sau: (3.15)-[03] Trong ñoù: + : dieän tích thöïc cuûa tieát dieän thaân buloâng (ñaõ tröø giaûm yeáu do phaàn ren caét). Tra baûng vôùi loaïi buloâng ñöôøng kính d = 16 mm ta coù (cm2). + : cöôøng ñoä tính toaùn khaû naêng chòu keùo vaø chòu caét cuûa buloâng. Tra baûng vôùi loaïi buloâng 8.8 coù cöôøng ñoä cao, ta coù . (kG) (kG) Vaäy moái gheùp buloâng ñuû beàn. 4.5.5. Tính toaùn kieåm tra beàn moái gheùp haøn: – Ñeå ñaûm baûo yeâu caàu coâng vieäc, caàu truïc ñöôïc thieát keá caàn phaûi coù khaåu ñoä laø L = 20 (m). Vôùi khaåu ñoä töông ñoái lôùn nhö vaäy, vieäc gia coâng cheá taïo daàm caàn lieàn nguyeân khoái nhaèm ñaûm baûo khaû naêng chòu löïc ñoàng ñeàu taïi moïi vò trí cuûa daàm laø ñieàu khoâng theå laøm ñöôïc. Vì vaäy ta buoäc phaûi löïa choïn phöông aùn gia coâng daàm chính baèng caùch gheùp caùc taám theùp laïi vôùi nhau. – Hieän nay trong ngaønh Cô khí cheá taïo maùy coù nhieàu phöông phaùp lieân keát caùc keát caáu theùp laïi vôùi nhau, nhöng trong ñoù phöông phaùp haøn laø öu vieät nhaát vaø ñöôïc söû duïng phoå bieán nhaát vì noù coù raát nhieàu öu ñieåm: deã daøng trong vieäc gia coâng cheá taïo, giaù thaønh reû hôn raát nhieàu so vôùi caùc phöông phaùp khaùc, coù theå noái gheùp haàu heát caùc chi tieát laïi vôùi nhau (chæ tröø moät soá chi tieát coù kích thöôùc quaù beù, chi tieát coù beà maët gheùp quaù phöùc taïp, chi tieát ñöôïc laøm baèng loaïi vaät lieäu khoâng theå haøn), khaû naêng chòu löïc cuûa moái gheùp haøn gaàn nhö töông ñöông vôùi khaû naêng chòu löïc cuûa vaät lieäu cheá taïo chi tieát gheùp … – Ngoaøi ra, do daàm chính caàu truïc coù kích thöôùc theo phöông doïc caàu lôùn hôn raát nhieàu so vôùi kích thöôùc toái ña cuûa caùc loaïi theùp taám. Vì vaäy, trong quaù trình gia coâng cheá taïo daàm chính, ta phaûi tieán haønh gheùp caùc taám theùp laïi vôùi nhau thaønh 1 taám coù kích thöôùc lôùn baèng phöông phaùp haøn. Nhö vaäy moái gheùp haøn caàn phaûi ñöôïc thöïc hieän taïi moät soá vò trí sau ñaây: + Taïi vò trí lieân keát giöõa taám bieân (bieân treân, bieân döôùi) vôùi taám thaønh: moái haøn ñöôïc thöïc hieän laø moái haøn goùc (haøn 2 taám theùp vuoâng goùc nhau), moái haøn goùc ñöôïc kieåm tra söùc beàn theo taùc duïng cuûa löïc tröôït T maø khoâng caàn tính ñeán taùc duïng cuûa taûi troïng taäp trung cuïc boä P (khi Palaêng ñieän di chuyeån ôû baûn caùnh döôùi cuûa daàm). Hình: 4.5.6. Tính toaùn ñoä voõng cuûa daàm. Ñeå tính ñoä voõng cuûa daàm moät caùch gaàn ñuùng ta giaû thuyeát ñöa baøi toaùn veà daàm lieân tuïc ñaët treân hai goái (hai daàm ñaàu) vaø taûi troïng taùc duïng leân daàm chính laø taûi troïng taäp trung ñaët ôû giöõa daàm (khoaûng caùch giöõa hai baùnh xe di chuyeån ngang töông ñoái nhoû l = 220 (mm) neân ta coù theå xem aùp löïc ñaët leân caùc baùnh xe cuûa palaêng ñieän laø taûi troïng taäp trung taïi moät ñieåm ñaët leân daàm chính). Sô ñoà tính nhö sau: Hình: – Trong ñoù: + Gh = 20000 (kG): Troïng löôïng cuûa haøng naâng. + Gpl = 570 (kG): Troïng löôïng cuûa palaêng ñieän. + q = 217.5: Troïng löôïng daàm phaân boá treân moät ñôn vò chieàu daøi. – Ñeå baøi toaùn ñöôïc ñôn giaûn ta tính ñoä voõng cuûa daàm theo hai tröôøng hôïp: + Chæ xeùt ñeán troïng löôïng baûn thaân daàm. + Khoâng xeùt ñeán troïng löôïng baûn thaân daàm. 4.5.6.1. Tính ñoä voõng cuûa daàm khi chæ chòu taùc duïng cuûa troïng löôïng baûn thaân daàm chính. Hình: – Xaùc ñònh phaûn löïc taïi caùc goái töïa: (kG) – Phöông trình moâmen uoán taïi maët caét ngang coù hoaønh ñoä z laø: – Theo phöông trình vi phaân cuûa ñöôøng ñaøn hoài. (1) – Tích phaân laàn 1 ta ñöôïc: – Tích phaân laàn 2 ta ñöôïc: – Theo ñieàu kieän bieân ôû caùc goái töïa traùi vaø phaûi cuûa daàm, ta coù: + Taïi goái töïa A: z = 0; y = 0. + Taïi goái töïa B: z = L; y = 0. – Töø ñieàu kieän bieân ôû treân ta tính ñöôïc caùc haèng soá tích phaân nhö sau: + D = 0 + – Nhö vaäy phöông trình ñaøn hoài coù daïng: – Ta deã daøng nhaän thaáy ñöôïc ñoä voõng lôùn nhaát taïi maët caét ngang giöõa daàm öùng vôùi z = L/2. Thay vaøo phöông trình ñoä voõng ta ñöôïc: (1) 4.5.6.2. Tính ñoä voõng cuûa daàm khi khoâng chòu taùc duïng cuûa troïng löôïng baûn thaân daàm chính. Sô ñoà tính toaùn nhö sau: Hình: Ñeå giaûi baøi toaùn ta xem nhö daàm coù hai ñoaïn, bieåu thöùc uoán cong trong hai ñoaïn AC vaø CB khaùc nhau neân bieåu thöùc goùc xoay vaø ñoä voõng trong hai ñoaïn cuõng khaùc nhau. Ta vieát cho töøng ñoaïn caùc bieåu thöùc Mx(z), y”(z), y’(z), y(z) nhö sau: – Moâmen uoán Mx trong caùc ñoaïn sau: + Ñoaïn AC (): (a) + Ñoaïn CB (): (b) – Phöông trình vi phaân cuûa ñöôøng ñaøn hoài trong moãi ñoaïn: + Ñoaïn AC (): (c) + Ñoaïn CB (): (d) – Tích phaân lieân tieáp caùc phöông trình treân ta ñöôïc: + Ñoaïn AC (): (e) (g) + Ñoaïn CB (): (h) (i) – Ñeå xaùc ñònh caùc haèng soá tích phaân C1, D1, C2, D2 ta döïa vaøo caùc ñieàu kieän bieân sau: + ÔÛ goái töïa A vaø B ñoä voõng baèng khoâng. + ÔÛ maët caét ngang C noái tieáp hai ñoaïn, ñoä voõng vaø goùc xoay cuûa hai ñoaïn phaûi baèng nhau. Nghóa laø: z1 = 0; y1 = 0. z2 = 0; y2 = 0. z1 = z2 = a; y1 = y2; y’1 = y’2 – Töø boán ñieàu kieän treân ta coù: – Giaûi heä phöông trình treân, ta ñöôïc: – Vaäy phöông trình ñoä voõng trong töøng ñoaïn laø: + Ñoaïn AC (): + Ñoaïn CB (): – Nhö vaäy, khi taûi troïng P ñaët ôû giöõa nhòp daàm (taïi ñieåm C) thì ñoä voõng ôû giöõa daàm coù giaù trò laø: (2) – Coäng (1) vaø (2) ta ñöôïc: Trong ñoù: + q = 217.5= 2.175 : Troïng löôïng daàm phaân boá treân moät ñôn vò chieàu daøi. + P = Gh + Gpl = 20000 + 570 = 5570 (kG). + Gh = 20000 (kG): Troïng löôïng cuûa haøng naâng. + Gpl = 570 (kG): Troïng löôïng cuûa palaêng ñieän. + L = 20 (m) = 20*102 (cm): Khaåu ñoä cuûa caàu truïc. + E = 2.1*106 : Moâñun ñaøn hoài tröôït. + JX = 181308.3 (cm4): Moâmen quaùn tính. – Ñoä voõng theo phöông thaúng ñöùng cuûa daàm chính khi thöû taûi vôùi 125% taûi tónh. Theo (1.4)-03], ñoái vôùi caàu truïc daãn ñoäng ñieän, ta coù: Vaäy daàm thoûa ñieàu kieän ñoä voõng.