Bài giảng Tổng quan tính toán kết cấu thép

TÍNH TOAÙN KEÁT CAÁU THEÙP 1. Sô Löôïc Veà Vaät Lieäu Vaø Caáu Taïo Keát Caáu Cuûa Caàu Truïc 1.1 Giôùi thieäu chung keát caáu theùp: Keát caáu theùp laø caùc keát caáu chòu löïc cuûa coâng trình laøm baèng theùp hoaëc baèng kim loaïi khaùc noùi chung. Keát caáu theùp ngaøy caøng ñöôïc söû duïng roäng raõi trong ngaønh coâng nghieäp hieän ñaïi . Chính laø nhôø keát caáu theùp coù nhöõng öu ñieåm noåi baät: beàn, goïn nheï, naêng ñoäng deã laép raùp hoaëc vaän chuyeån, tính coâng nghieäp hoùa cao, khoâng thaám nöôùc, chaát loûng vaø khoâng khí. Beân caïnh ñoù khi laøm vieäc trong khoâng khí aåm, hay nhieät ñoä cao thì caàn queùt theâm lôùp sôn choáng ræ, choáng chaùy hoaëc lôùp beâtoâng baûo veä beân ngoaøi. Phaïm vi söû duïng cuûa keát caáu theùp raát roäng raõi: trong xaây döïng nhaø cöûa, caàu ñöôøng, trong caùc keát caáu khung thaùp cao, duøng laøm beå chöùa… vaø ñaët bieät laø duøng trong khung saøn, beä ñôõ cuûa caùc maùy naâng chuyeån… Khi söû duïng keát caáu theùp phaûi ñaùp öùng caùc yeâu caàu veà ñoä beàn, ñoä cöùng khaû naêng chòu löïc. Hình daùng keát caáu phaûi hôïp lí vaø tính thaåm myõ cao. Veà maët kinh teá thì keát caáu theùp phaûi ñaûm baûo tieát kieäm vaät lieäu, tính coâng ngheä khi cheá taïo vaø tính laép raùp cô ñoäng. Chính vì theá ta phaûi tính toaùn keát caáu theùp ñeå so saùnh vôùi maùy maãu vaø tìm ra keát caáu hôïp lí nhaát, tieát kieäm nhaát. Caùc thoâng soá kó thuaät cô baûn vaät lieäu cheá taïo: Khaåu ñoä : L = 28m Söùc naâng : Q = 20T Chieàu cao naâng : H = 10 m Troïng löôïng caàu :G=22T Vaän toác naâng :Vn=20m/phuùt Toác ñoä di chuyeån coång : vdc = 60 m/ph Toác ñoä di chuyeån xe con : v*dc = 30m/ph 1.2.Choïn vaät lieäu cheá taïo: - Keát caáu kim loaïi cuûa maùy truïc laø phaàn chieám nhieàu kim loïai nhaát trong toaøn boä maùy truïc. Vì theá ñeå coù khoái löôïng maùy truïc hôïp lyù caàn phaûi thieát keá vaø tính toaùn ñuùng phaàn keát caáu kim loïai cuûa noù. - Khoái löôïng kim loïai duøng cho keát caáu kim loïai chieám 60¸80% khoái löôïng kim loaïi cuûa toaøn boä maùy truïc, coù khi coøn hôn nöõa. Vì vaäy vieäc choïn kim loïai thích hôïp cho keát caáu kim loïai ñeå söû duïng chuùng moät caùch tinh teá nhaát laø raát quan troïng. Ngoaøi vieäc phaûi ñaûm baûo ñoä beàn khi laøm vieäc, keát caáu kim loïai caàn phaûi deã gia coâng, coù giaù thaønh thaáp, dieän tích chòu gioù nhoû, beà maët ngoøai cuûa keát caáu caàn phaúng ñeå deå ñaùnh ræ vaø deå sôn. - Keát caáu kim loïai coång truïc phaàn lôùn duøng theùp taám, coù theå lieân keát vôùi nhau baèng haøn hay ñinh taùn. Vì moái gheùp haøn gia coâng nhanh vaø reû ñöôïc söû duïng roäng raõi neân ta choïn caùch gia coâng naøy. Vaät lieäu duøng ñeå cheá taïo keát caáu theùp raát ña daïng nhö laø theùp caùcbon (goàm: theùp caùcbon thaáp, trung bình vaø caùcbon cao) hay theùp hôïp kim… Trong cheá taïo keát caáu kim loaïi maùy truïc ngöôøi ta söû duïng chuû yeáu theùp caùcbon trung bình ( CT3 ) coù cô tính nhö sau: + Moâñun ñaøn hoài : E = 2,1.106 KG/cm2. + Moâñun ñaøn hoài tröôït : G = 0,81.106 KG/cm2. + Giôùi haïn chaûy : sch = 2800 KG/cm2. + Ñoä giaõn daøi khi ñöùt : e = 21%. + Khoái löôïng rieâng : g = 7,83 T/m3. + Giôùi haïn beàn : sb = 4200 kG/cm2. + Ñoä dai va ñaäp : ak = 100 J/cm2. + Ñoä beàn cô hoïc ñaûm baûo. + Tính deûo cao. + Tính haøn toát ( deã haøn ). Ñoái vôùi caùc thanh phuï khoâng chòu taûi, daøn baûo veä, tay vòn, saøn laùt… coù theå duøng theùp CT0,CT1,CT2. 1.3 Caáu taïo. Caàu truïc goàm 2 daàm ngang kieåu hoäp. Daàm ñöôïc töïa treân caùc chaân ñôõ laø caùc chaân cuûa coång .ÔÛ chaân coång, phía treân coù thanh daèng, phía döôùi coù lieân keát vôùi daàm ñeå ñaët heä thoáng thuûy löïc vaø ñoäng cô diezen. 2. Caùc Thoâng Soá Kích Thöôùc Cô Baûn Keát Caáu Theùp: Theo döï kieán thieát keá ban ñaàu thì caàu seõ goàm hai daàm hoäp. Ray di chuyeån cho xe laên seõ boá trí ôû thaønh treân cuûa daàm. Maët treân cuûa caàu seõ keát hôïp laøm saøn kieåm tra. Khoaûng caùch giöõa hai daàm phaûi tính sao cho caàu ñuû oån ñònh trong maët phaúng ngang do taùc duïng cuûa taûi troïng leäch, vöøa phaûi phuø hôïp vôùi kích thöôùc cuûa xe laên vaø giaèng daàm. Muïc ñích cuoái cuøng laø choïn keát caáu nhoû goïn maø vaãn ñuû khaû naêng laøm vieäc. 2.1.Caùc kích thöôùc cô baûn cuûa daàm chính. Do hai daàm gioáng nhau neân ôû phaàn naøy ta chæ trình baøy kích thöôùc ñaëc tröng cuûa moät daàm. Ta choïn sô boä caùc kích thöôùc sau: Chieàu daøi daàm: L = 28m. Chieàu cao cuûa daàm laáy trong giôùi haïn: h= Choïn h=1800m Chieàu daøy taám thaønh:dt=6mm Chieàu daøy cuûa thaønh bieân: db=27mm. Chieàu cao cuûa thaønh daàm: ht=(h-2.d)=900mm. Beà roäng taám bieân : B= (0,330,5).H=(594900) Choïn B = 680mm Chieàu daøi ñoaïn nghieâng : C= ( 0,10,2).L=28005600 Choïn C=4000mm Hình 24: Daàm chính. 2.2Caùc kích thöôùc cô baûn cuûa ñaàu daàm chính: Hình 25: Daàm döôùi. 2.3. Caùc kích thöôùc cô baûn cuûa daàm ñaàu. Hình 26: Chaân coång phía treân. 3. Ñaëc Tröng Hình Hoïc Cuûa Tieát Dieän: 3.1 Daàm chính - Taám bieân treân vaø bieân döôùi ñöôïc cheá taïo töø caùc taám theùp coù chieàu daøy 16mm, chieàu daøi 7000mm vaø chieàu roäng 1400mm. - Taám thaønh ñöôïc cheá taïo töø caùc taám theùp coù chieàu daøy 12mm, chieàu daøi 7000mm vaø chieàu roäng 1800mm. - Momen quaùn tính cuûa tieát dieän: Jx= Jx=2,84.1010mm4. Jy= Jy=0,47.1010mm4 - Momen choáng uoán cuûa tieát dieän: Wx = Wx=31,56.106 mm3 Wy= Wy=13,8.106mm3. 3.1 Ñaàu daàm chính vaø daàm ñaàu - Daàm ñaàu coù keát caáu hoäp gioáng nhö daàm chính, chieàu daøi daàm ñaàu laø 1800mm, chieàu cao la 900mm vaø cuõng ñöôïc cheá taïo töø caùc taám theùp gioáng nhö daàm chính. - Momen quaùn tính cuûa tieát dieän: Jx= Jx=0,44.1010mm4. Jy= Jy=0,15.1010mm4 - Momen choáng uoán cuûa tieát dieän: Wx = Wx=9,8.106 mm3 Wy= Wy=6.106mm3. 4. Caùc Taûi Troïng Tính: Keát caáu kim loïai cuûa coång truïc chòu caùc loïai taûi troïng: taûi troïng khoâng di ñoäng, taûi troïng di ñoäng, löïc quaùn tính, taûi troïng leäch do phaân boá taûi khoâng ñeàu. Baûng 3: Baûng toå hôïp taûi troïng. Loaïi taûi troïng Tính theo ñoä beàn moûi Tính theo beàn vaø oån ñònh. [s]rk= [s]= Toå hôïp taûi troïng Ia Ib IIa IIb IIc Taûi troïng baûn thaân caáu kieän G G k'T.G G kT.G G Troïng löôïng xe con: Gx Gx k'T.Gx Gx kT.Gx Gx Troïng löôïng haøng keå caû thieát bò mang haøng yI.Qtñ k'T.Qtñ yII.Q kT.Q Q Löïc quaùn tính khi haõm caàu truïc vaø xe con Pqt Pqtmax Pxqt Chuù thích: - Caùc tröôøng hôïp taûi troïng töông öùng söï laøm vieäc cuûa caàn truïc nhö sau: Ia ,IIa : Caàu truïc ñöùng yeân, naâng haøng töø maët neàn hoaëc haõm khi ñang haï haøng vôùi nöûa toác ñoä(Ia) vaø caû toác ñoä(IIa). Ib ,IIb : Caàu truïc mang haøng di chuyeån tieán haønh phanh caàu truïc töø töø(Ib) vaø phanh ñoät ngoät (IIb). IIc : Caàu truïc ñöùng yeân, khôûi ñoäng hoaëc haõm xe con mang haøng treân caàu. Tröôøng hôïp naøy duøng ñeå tính daàm ñaàu. - Trong tröôøng hôïp naøy ta seõ tính keát caáu kim loaïi caàu truïc theo ñoä beàn vaø oån ñònh. - Vôùi caùc tröôøng hôïp caàn phaûi tính laø IIa ,IIb ,IIc 4.1. Taûi troïng khoâng di ñoäng. - Taûi naøy do troïng löôïng baûn thaân keát caáu kim loïai, cuûa saøn laùt,haøng raøo kieåm tra, ray, truïc truyeàn cuûa cô caáu di chuyeån… ñöôïc xem nhö phaân boá ñeàu doïc theo chieàu daøi cuûa keát caáu. Coøn taûi troïng cuûa cô caáu di chuyeån caàu, buoàng laùi vaø caùc thieát bò ñieän ñöôïc xem nhö taäp trung taïi ñieåm ñaët cuûa noù. - Vì coù hieän töôïng va ñaäp trong quaù trình di chuyeån treân ñöôøng ray coù moái noái, neân taûi troïng do troïng löôïng baûn thaân keát caáu kim loïai, cuûa saøn laùt, ray phaûi tính ñeán aûnh höôûng cuûa hieän töôïng va ñaäp. - Taûi troïng khoâng di ñoäng xem nhö phaân boá ñeàu doïc theo chieàu daøi cuûa daàm vaø ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: + Khoái löôïng bieân treân, bieân döôùi, baûn thaønh: m=2.20.7850.(0,6.0,012+1,3.0,008)=5526,4Kg + Khoái löôïng ray: 63,7Kg/m. + Troïng löôïng phaân boá cuûa daàm chính: q=k1. q=434,8 kG/m. Vôùi K1=1,1: heä soá ñieàu chænh keå ñeán hieän töôïng va ñaäp khi di chuyeån theo trang 96,[1] öùng vôùi Vc=60m/ph. Sô boä tính troïng löôïng baûn thaân daàm ñaàu caàu truïc: mc =2.5.7850.(0,3.0,012+0,868.0,008) mc =683,2 kG. =>qc ==136,6 kG/m 4.2. Taûi troïng di ñoäng. - Caùc heä soá taûi troïng: - Heä soá va ñaäp kt : theo [2] kt = 1,2 - Heä soá ñoäng khi naâng haøng: theo [2] yII = 1 + 0,04.vn = 1 + 0,04.20= 1,8 - Troïng löôïng baûn thaân: Troïng löôïng baûn thaân cuûa caàu truïc (theo kinh nghieäm) G = 31600 kG - Troïng löôïng baûn thaân caàu truïc coù keå ñeán heä soá va ñaäp kt kt.G = 1,2 x 31600 = 37920 kG - Troïng löôïng xe con: Gx = 0,4 x Q = 0,4 x 25000 = 10000 kG Troïng löôïng xe con keå ñeán heä soá va ñaäp kt : kt.Gx = 1,2 x 10000 = 12000 kG - Troïng löôïng haøng naâng coù keå ñeán heä soá ñoäng yII: yII .Q = 1,48 x 25000 = 37000 kG Troïng löôïng haøng naâng coù keå ñeán heä soá va ñaäp kt : => kt.Q = 1,2 x 25000 = 30000 kG - Löïc quaùn tính khi di chuyeån caàu truïc coù gia toác: Khi caàn truïc di chuyeån coù gia toác ( khôûi ñoäng , haõm , thay ñoåi vaän toác ) seõ laøm phaùt sinh löïc quaùn tính . Taûi troïng quaùn tính lôùn nhaát coù theå xaûy ra trong tröôøng hôïp naøy coù phöông truøng vôùi phöông chuyeån ñoäng cuûa coång truïc, coù giaù trò ñöôïc xaùc ñònh baèng Pqtmax . (1) Trong ñoù : v : vaän toác di chuyeån caàu truïc : v = 60m/ph t : thôøi gian phanh coång truïc t = (3¸8 )s , ta choïn t = 4 s G : troïng löôïng coång truïc : 31600kG Q : troïng löôïng haøng: 25000 kG khi gia toác ñoät ngoät: Pmaxqt = 2.Pcaàupt = 2.14150 = 28300 kG - Löïc quaùn tính cuûa xe con mang haøng di chuyeån treân daàm chính (tính töông töï): (2) Trong ñoù : v : vaän toác di chuyeån xe con: v = 25m/ph t: thôøi gian phanh xe con t = (3¸8 )s , ta choïn t = 4 s G : troïng löôïng xe con : 10000 kG Q : troïng löôïng haøng: 25000 kG Pxe conqt : coù phöông doïc theo daàm chính. - Löïc söôøn R: - Khi caàu truïc di chuyeån leäch treân ñöôøng ray seõ xuaát hieän löïc söôøn R. Löïc naøy ñaët vaøo gôø baùnh xe theo phöông vuoâng goùc vôùi phöông di chuyeån cuûa coång truïc. Giaù trò R ñöôïc xaùc ñònh : theo [5] R=0,15xN N: aùp löïc cuûa moät baùnh xe caàu: 21400 kG R=0,15x21400=3210 kG 5.Xaùc Ñònh Noäi Löïc Trong Keát Caáu Theùp. 5.1.Xaùc ñònh noäi löïc theo toå hôïp taûi troïng IIa. Tröôøng hôïp xe con ñaët ôû giöõa daàm laø tröôøng hôïp nguy hieåm khi tính cho daàm chính: Caùc taûi troïng taùc duïng leân daàm: qdaàm = 434,8 kG/m Qhaøng+xe =25000.1,48+ 10000 = 47000 kG Hình 28: Caùc taûi troïng taùc duïng leân daàm. Bieåu ñoà noäi löïc trong daàm: Bieåu ñoà momen do caùc taûi troïng thaúng ñöùng gaây ra: Hình 30: Bieåu ñoà momen do caùc taûi troïng thaúng ñöùng gaây ra. Bieåu ñoà momen do caùc taûi troïng taùc duïng ngang gaây ra 5.2. Xaùc ñònh noäi löïc cuûa caàu truïc theo toå hôïp IIb. Tröôøng hôïp xe con ñaët ôû giöõa daàm laø tröôøng hôïp nguy hieåm khi tính cho daàm chính: Sô ñoà tính: R=561000 q=8042 q=426 Hình 42: Sô ñoà tính do caùc taûi troïng thaúng ñöùng gaây ra Xaùc ñònh caùc phaûn löïc lieân keát do caùc taûi troïng thaúng ñöùng gaây ra: HA=HB= Hình 43: Bieåu ñoà momen do caùc taûi troïng thaúng ñöùng gaây ra. Bieåu ñoà momen do taûi troïng taùc duïng ngang gaây ra treân daàm chính bao goàm taûi troïng gioù, taûi troïng quaùn tính do troïng löôïng baûn thaân daàm, taûi troïng quaùn tính do troïng löôïng xe con vaø vaät naâng: * Tröôøng hôïp tính ñieàu kieän beàn cho daàm naøy do hai ñaàu daàm chính bò haøn cöùng vôùi chaân coång neân ñeå ñôn giaûn ta ta coi daàm chính nhö bò ngaøm hai ñaàu. Coøn taûi troïng gioù taùc duïng leân chaân ta seõ xeùt trong tröôøng hôïp nguy hieåm cho chaân laø tröôøng hôïp xe con mang haøng ôû ñaàu daàm. Hình 44: Bieåu ñoà momen do caùc taûi troïng ngang gaây ra. Ngoaøi ra coøn coù do löïc quaùn tính doïc khi phanh xe laên: Hình 45: Löïc quaùn tính doïc Mu=P’’qt.h1=34821.0,855=29772Nm. Trong ñoù h1= Momen xoaén phuï do löïc quaùn tính P’qt ñaët ôû ñaàu ray: Mx=P’qt.h1=24375.0,855=20840,6Nm. 6. Kieåm Tra Beàn Cho Daàm Chính 6.1. Toå hôïp taûi troïng IIa. 6.1.1.Khi xe con ôû vò trí giöõa daàm. Tieát dieän nguy hieåm nhaát laø tieát dieän giöõa daàm: Hình 72: Tieát dieän giöõa daàm khi xe con ôû giöõa daàm Phaân toá A,C laø phaân toá nguy hieåm nhaát vì chòu neùn vaø keùo lôùn nhaát. Xeùt phaân toá A: smax=sA= Do phaân toá chòu uoán xieân neân smax=½smin½=154,4N/mm2<[s]=180N/mm2. Vôùi [s]=180N/mm2 tr144[5] Xeùt tieát dieän ñaàu daàm: do momen uoán taïi tieát dieän naøy baèng 0 neân ta khoâng caàn kieåm tra beàn cho öùng suaát phaùp. ÖÙng suaát tieáp: tmax=. Vaäy: tmax<[t]=0,6.[s]=108N/mm2. (8.8a)tr164[6] 6.1.2.Khi xe con ôû vò trí ñaàu daàm tieát dieän nguy hieåm nhaát laø tieát dieän giöõa daàm vaø ôû ñaàu daàm: Tieát dieän giöõa daàm Hình 73: Tieát dieän giöõa daàm khi xe con ôû ñaàu daàm Caùc phaân toá chòu öùng suaát phöùc taïp, phaân toá nguy hieåm nhaát laø phaân toá AvaøC. Xeùt phaân toá A: sA= sA <[s]=180N/mm2 Xeùt phaân toá C: sC= sC <[s]=180N/mm2 Tieát dieän taïi ñaàu daàm: Hình 74: Tieát dieän taïi ñaàu daàm khi xe con ôû ñaàu daàm Caùc phaân toá chòu öùng suaát phöùc taïp, phaân toá nguy hieåm nhaát laø phaân toá AvaøC. Xeùt phaân toá A: sA= sA <[s]=180N/mm2 Xeùt phaân toá C: sC= sA <[s]=180N/mm2 6.2. Toå hôïp taûi troïng IIb 6.2.1khi xe con ôû vò trí giöõa daàm: Tieát dieän nguy hieåm nhaát laø tieát dieän giöõa daàm: Hình 75: Tieát dieän giöõa daàm khi xe con ôû giöõa daàm Phaân toá A,C laø phaân toá nguy hieåm nhaát vì chòu neùn vaø keùo lôùn nhaát. Xeùt phaân toá A: sA= sA <[s]=180N/mm2 Xeùt phaân toá C: sC= sC <[s]=180N/mm2 Xeùt tieát dieän ñaàu daàm: Hình 76: Tieát dieän ñaàu daàm khi xe con ôû giöõa daàm Xeùt phaân toá A: sA= sA <[s]=180N/mm2 Xeùt phaân toá C: sC= sC <[s]=180N/mm2 Khi xe con ôû vò trí ñaàu daàm: Tieát dieän taïi giöõa daàm: Hình 77: Tieát dieän giöõa daàm khi xe con ôû ñaàu daàm Caùc phaân toá chòu öùng suaát phöùc taïp, phaân toá nguy hieåm nhaát laø phaân toá AvaøC. Xeùt phaân toá A: sA= sA <[s]=180N/mm2 Xeùt phaân toá C: sC= sC <[s]=180N/mm2 Tieát dieän taïi ñaàu daàm: Hình 78: Tieát dieän ñaàu daàm khi xe con ôû ñaàu daàm Xeùt phaân toá A: sA= sA <[s]=180N/mm2 Xeùt phaân toá C: sc = sc <[s]=180N/mm2 6.3.Toå hôïp taûi troïng IIc 6.6.3.1.Khi xe con ôû vò trí giöõa daàm: Tieát dieän nguy hieåm nhaát laø tieát dieän giöõa daàm: Hình 79: Tieát dieän giöõa daàm khi xe con ôû giöõa daàm Phaân toá A,C laø phaân toá nguy hieåm nhaát vì chòu neùn vaø keùo lôùn nhaát. sA = = sA =sC <[s]=180N/mm2 6.6.3.2.Khi xe con ôû vò trí ñaàu daàm: Tieát dieän giöõa daàm: Hình 80: Tieát dieän giöõa daàm khi xe con ôû ñaàu daàm Caùc phaân toá chòu öùng suaát phöùc taïp, phaân toá nguy hieåm nhaát laø phaân toá AvaøC. Xeùt phaân toá A: sA= sA <[s]=180N/mm2 Xeùt phaân toá C: sc = sc <[s]=180N/mm2 7. Kieåm Tra Chaân Caàu truïc Tröôøng hôïp nguy hieåm nhaát cho chaân caàu laø khi xe con ôû vò trí ñaàu daàm vì luùc naøy chaân coång chòu neùn vaø uoán lôùn nhaát. Chaân caàu truïc ñöôïc tính kieåm tra theo ñieàu kieän beàn vaø oån ñònh vôùi kích thöôùc keát caáu ñaõ choïn tröôùc. Hình 83: Bieåu ñoà chòu löïc cuûa chaân caàu truïc 7.1.Toå hôïp taûi troïng IIa: Xeùt tieát dieän phía treân chaân caàu truïc: Phaân toá A vaø C laø nguy hieåm nhaát: sA= sA <[s]=180N/mm2 sC= sC <[s]=180N/mm2 Xeùt tieát dieän phía döôùi chaân caàu truïc: Phaân toá A vaø C laø nguy hieåm nhaát: sA= sA <[s]=180N/mm2 sC = sC <[s]=180N/mm2 7.2. Toå hôïp taûi troïng IIb: Xeùt tieát dieän phía treân chaân caàu truïc: Phaân toá A vaø C laø nguy hieåm nhaát: sA= sA <[s]=180N/mm2 sc= sC <[s]=180N/mm2 Xeùt tieát dieän phía döôùi chaân caàu truïc: Phaân toá A vaø C laø nguy hieåm nhaát: sA= = sA <[s]=180N/mm2 sC= = sC <[s]=180N/mm2 7.3.Toå hôïp taûi troïng IIc: Xeùt tieát dieän phía treân chaân caàu truïc: Phaân toá A vaø C laø nguy hieåm nhaát: sA= sA <[s]=180N/mm2 sc= sC <[s]=180N/mm2 Xeùt tieát dieän phía döôùi chaân caàu truïc: Phaân toá A vaø C laø nguy hieåm nhaát: sA= sA <[s]=180N/mm2 sC = sC <[s]=180N/mm2 Vaäy tieát dieän ñuû beàn. 8. Kieåm Tra Öùng Suaát Tieáp Khi xe con ôû ñaàu daàm thì löïc caét lôùn nhaát ôû saùt goái töïa. Do vaäy ta phaûi kieåm tra öùng suaát tieáp taïi nhöõng tieát dieän naøy: t= (7-32)[8] Trong ñoù: bc : Beà roäng cuûa maët caét taïi ñieåm tính öùng suaát. Scx: Momen tónh cuûa phaàn dieän tích maët caét laáy töø ñieåm caàn tính öùng suaát ra ñeán meùp cuûa maët caét. Q: Löïc caét lôùn nhaát. Jx: Momen quaùn tính cuûa caû tieát dieän ñoái vôù truïc x-x. àtmax= trang 10 [5] h: Chieàu cao cuûa daàm chính. 8.1.Toå hôïp taûi troïng IIa: ÖÙng suaát tieáp do löïc caét lôùn nhaát gaây ra khi xe con ôû ñaàu daàm. t1= t1 < 8.2.Toå hôïp taûi troïng IIb: ÖÙng suaát tieáp do löïc caét lôùn nhaát gaây ra khi xe con ôû ñaàu daàm. t1= ÖÙng suaát tieáp do löïc quaùn tính xe con gaây xoaén daàm: tx = tr 105 [5] M: momen xoaén do löïc quaùn tính xe con gaây neân (ñaõ tính trong toå hôïp IIb) M=20840,6 Nm. F=33520mm2 di=16mm tx = ÖÙng suaát tieáp toång:t= t1+tx=10,4+19,4=29,8N/mm2<108N/mm2. tr106[5] Vaäy tieát dieän ñuû beàn. 8.3.Toå hôïp taûi troïng IIc: ÖÙng suaát tieáp do löïc caét lôùn nhaát gaây ra khi xe con ôû ñaàu daàm. t1= t1 < Vaäy tieát dieän ñuû beàn. 9. Kieåm Tra Ñoä Voõng Cuûa Daàm. - Ñoä voõng cuûa daàm döôùi taùc duïng cuûa xe laên vaø vaät naâng: f= (6-81)[8] vôùi : P”: Aùp Löïc cuûa baùnh xe taùc duïng leân daàm. L : Khaåu ñoä cuûa coång truïc. E : Modul ñaøn hoài cuûa theùp CT3 J : Momen quaùn tính cuûa tieát dieän. - Ñoä voõng cho pheùp cuûa daàm: ïfï=>f. (7-17)[8] Vaäy daàm thoûa dieàu kieän veà ñoä voõng. 10. Kieåm Tra OÅn Ñònh 10.1. OÅn ñònh toång theå cuûa daàm. Ñieàu kieän oån ñònh: s = (7-73)[8] Trong ñoù: js :heä soá giaûm öùng suaát cho pheùp khi kieåm tra oån ñònh toång theå. Ñoái vôùi daàm toå hôïp ta coù coâng thöùc tính nhö sau: js = x. Jx,Jy:momen quaùn tính lôùn nhaát vaø nhoû nhaát cuûa tieát dieän daàm vôùi truïc quaùn tính chính trung taâm. h: chieàu cao daàm l :khoûang caùch giöõa caùc gaân taêng cöùng. x: laø heä soá ñöôïc tra baûng (7.5)(7.6)[8] phuï thuoäc vaøo a. a=1,6 Jk:momen choáng xoaén töï do cuûa tieát dieän daàm: Jk=mm4 àa =1,6. js =0,046. M=Mx max=6027100KG.cm: Momen uoán lôùn nhaát trong caùc tröôøng hôïp tính cho daàm chính xuaát hieän taïi giöõa daàm. W=Wx=11,6.103 cm3: Momen choáng uoán taïi tieát dieän giöõa daàm. s= js.[s]=0,44.1714=1508KG/cm2. s < js.[s]. Vaäy daàm thoaû ñieàu kieän oån ñònh veà uoán. 10.2. OÅn ñònh cuïc boä caùc chi tieát daàm chòu uoán - Nhö ñaõ noùi ôû treân ñeå ñaûm baûo ñoä oån ñònh cuïc boä cuûa thaønh ñöùng ta haøn nhöõng vaùch taêng cöùng theo chieàu cao daàm. - Khoûang caùch giöõa caùc gaân naøy laø 2000mm .Tieát dieän giöõa daàm coù aûnh höôûng chính laø moâment uoán, coøn aûnh höôûng cuûa löïc caét coù theå boû qua. Hình 84: Boá trí caùc gaân taêng cöùng 10.2.1.Phöông phaùp boá trí gaân taêng cöùng: Boá trí caùc vaùch ngaên trong daàm bao goàm vaùch ngaên kín, vaéch ngaên ngaén. Khoaûng caùch giöõa caùc vaùch ngaên kín laø: 2000mm Khoaûng caùch giöõa caùc vaùch ngaên kín vaø caùc vaùch ngaên ngaén laø: 1000mm Kích thöôùc cô baûn cuûa gaân cöùng: Chieàu cao: 1418mm. Chieàu roäng: 532mm Chieàu roäng phaàn nhoâ ra cuûa gaân ñöùng: (7-82)[8] bg≥ Choïn bg=90mm. Beà daøy: dg/.Choïn dg =7mm. (7-83)[8] Momen quaùn tính cuûa gaân ñöùng: Jg=3.h0. d3t =3.1418. 123 = 7350912m m4 (7.84)[8] Kích thöôùc cô baûn cuûa gaân ngaén: Chieàu cao: 484mm. Chieàu roäng: 532mm. Beà daøy: dg =7mm. 10.2.2. Kieåm tra oån ñònh cuïc boä thaønh daàm: Ñeå ñaûm baûo ñoä oån ñònh cuûa thaønh ñöùng ta haøn nhöõng taám theùp theo chieàu cao daàm khoaûng caùch giöõa caùc taán theùp ñoù laáy baèng: l=2000mm Hình 85: Sô ñoà kieåm tra oån ñònh cuûa thaønh daàm Taïi tieát dieän coù löïc caét Qmax Hình 86: öùng suaát tieáp vaø öùng suaát phaùp cuûa gaêng taêng cöùng - ÖÙng suaát tieáp tôùi haïn cuûa taám chöõ nhaät ngaøm hai phía vôùi taám bieân vaø ngaøm hai phía vôùi caùc gaân chòu taùc duïng cuûa öùng suaát tieáp phaân boá ñeàu taát caû caùc phía: tth= (7.88)[8] Trong ñoù: a=2000mm laø khoaûng caùch giöõa caùc taám gaân ñöùng. b=1418mm: chieàu cao taám thaønh daàm. d=12mm: chieàu daøy taám thaønh. Þ tth= tth= 123,7N/mm2. - ÖÙng suaát tieáp lôùn nhaát ôû trong taám do taûi troïng ngoaøi: t==36,2N/mm2. (7.90)[8] Q: löïc caét lôùn nhaát taïi tieát dieän ñaàu daàm. h: chieàu cao cuûa taám. - Heä soá an toaøn veà oån ñònh cuïc boä: no= (7.89)[8] - Heä soá an toaøn beàn: n=1,4. no > n. (ñk 7.89)[8] Vaäy taám thaønh thoaû maõn ñieàu kieän oån ñònh cuïc boä veà öùng suaát tieáp. Taïi tieát dieän coù momen lôùn nhaát. ÖÙng suaát phaùp tôùi haïn cuûa taám sth= (7.92)[8] k=4540 : heä soá phuï thuoäc vaøo möùc ñoä ngaøm cuûa taám d, h0 : chieàu daøy vaø chieàu roäng taám kieåm tra. 10.3. Kieåm tra oån ñònh cuûa taám bieân. Taám bieân cuûa daàm hai thaønh chòu neùn ñöôïc khaûo saùt nhö moät taám tyø boán phía coù hai phía chòu neùn phaân boá: Hình 87: Bieåu ñoà chòu löïc cuûa taám bieân ÖÙng suaát tôùi haïn: sth= N/mm2 (7.104)[8] Trong ñoù: d= 16mm: chieàu daøy bieân döôùi. b=B=532mm: khoaûng caùch giöõa 2 thaønh daàm. sth= Tính ñeán möùc ñoä ngaøm ñaøn hoài veà hai phía ñoái vôùi taám thaønh thì: sth= N/mm2 (7.105)[8] Ñieàu kieän ñaûm baûo oån ñònh cuïc boä: B[70.db (tr76)[5] 532[70.16=1120mm. Vaäy thoûa ñieàu kieän cuïc boä. ÖÙng suaát lôùn nhaát trong taám bieân do ngoaïi löïc gaây ra: smax=178,5N/mm2. Heä soá an toaøn veà oån ñònh cuïc boä: no= (tr73)[5] no> n. (tr73)[5] Vaäy taám bieân ñaûm baûo ñieàu kieän oån ñònh cuïc boä. 11. Tính Moái Gheùp Haøn Caùc thanh bieân vaø caùc thanh ñöùng cuûa daàm chính, daàm phía döôùi chaân coång ñöôïc gheùp laïi baèng caùc moái haøn goùc. Chieàu cao mieäng haøn (h) laáy baèng h=8mm Tính moái haøn giöõa taám bieân treân vaø taám thaønh ñöùng. Löïc caét lôùn nhaát naèm ôû tieát dieän goái töïa cuûa daàm, vì theá ta tính moái haøn ôû maët caét goái töïa. Löïc taùc duïng leân moät ñôn vò chieàu daøi moái haøn nhö sau : P= Vôùi Sx :moâment tónh cuûa thanh bieân treân ñoái vôùi x-x. Sx=mm3 Ñeå ñaûm baûo ñoä beàn cuûa moái haøn khoâng keùm beàn caùc chi tieát haøn laøm baèng theùp CT3 coù ñoä beàn sb=380N/mm2, ta duøng loïai que haøn 42 coù ñoä beàn sb=420N/mm2. ÖÙng suaát caét cho pheùp cuûa moái haøn döôùi taùc duïng cuûa caùc taûi troïng chính : [t]=0,6.[s]=0,6.180=108 N/mm2 Chieàu daøi moái haøn caàn thieát treân 1 meùt chieàu daøi daàm ôû goái töïa : l = Caùch haøn : vì daàm hoäp coù tính chaát ñoái xöùng vaø daøi neân khi haøn chuù yù haøn ñoái xöùng vaø haøn phaân ñoïan. Chieàu daøi moái haøn laø 60mm, khoûang caùch giöõa caùc moái haøn laø 50mm. Moái haøn thaønh ñöùng cuûa daàm ñaët caùch goái töïa moät ñoaïn l2=4500mm.Caùc thanh bieân cuûa daàm ñöôïc noái ngoaøi moái noái ñoù ñeå traùnh caùc moái noái choàng leân nhau. Moái haøn cuûa caùc thaønh ñöùng tính theo uoán khi baùnh xe naèm treân moái noái: Hình 88: Sô ñoà tính moái gheùp haøn do caùc taûi troïng ñöùng gaây ra. *Momen uoán taïi tieát dieän coù moái noái laø: Mu= *Momen uoán do taûi troïng quaùn tính gaây ra khi phanh xe con: Mqt=29772Nm *Momen uoán do taûi troïng quaùn tính cuûa daàm gaây ra; Mqtd=18464Nm *Momen uoán do taûi troïng quaùn tính khi naâng haøng gaây ra; Mqth=231032,8Nm Toång momen uoán: M=Mu+Mqt=2863282,5Nm. Momen choáng uoán cuûa tieát dieän: W=21,48.106mm3. ÖÙng suaát uoán trong moái haøn: su=N/mm2. ÖÙng suaát uoán cho pheùp cuûa moái haøn: [s]h=0,9. [s]=0,9.180=162N/mm2. su<[s]h. Vaäy moái haøn thoûa ñieàu kieän beàn. 12 . Tính Ñoä Beàn Cuûa Ray Döôùi Xe Laên Ray laø moät daàm lieân tuïc ñaët treân caùc goái ñôõ.Döôùi xe laên ta ñaët ray loaïi KP-80 theo GOCT 4121-62. Hình 89: Maët caét ray. Ray ñöôïc haøn cöùng vôùi thanh bieân treân cuûa daàm .Ñeå giaûm öùng suaát trong ray vaø trong thanh bieân treân cuûa daàm chính ngöôøi ta haøn theâm caùc thanh theùp phuï. Chieàu cao caùc thanh theùp phuï: H1=. Choïn H1=484mm. H=1450mm: chieàu cao daàm. Caùc gaân taêng cöùng ngaén (vaùch ngaên) coù taùc duïng laøm giaûm öùng suaát trong ray. khoûang caùch lôùn nhaát giöõa hai gaân taêng cöùng (gaân ngaén vaø gaân daøi) laø a1=993mm. Ta coù sô ñoà tính ray: Hình 90: Sô ñoà tính ray Moâment uoán khi xe laên naèm giöõa hai vaùch naøy coù keå ñeán ñoä cöùng cuûa ray vaø thanh bieân treân : Mu= a=200cm: khoaûng caùch nhòp. P=18700KG: aùp löïc cuûa baùnh xe laên. Moâment choáng uoán cuûa ray ñoái vôùi truïc x-x theo GOCT 4121-62 : Wx=241cm3. ÖÙng suaát uoán trong ray : su= ÖÙng suaát uoán cho pheùp:[su]r =2700KG/cm2. su<[su]r Vaäy ray thoûa ñieàu kieän beàn. 13 Thanh Giaèng Chaân Caàu Truïc Hình 91: Thanh giaèng caàu truïc Ñaëc tính hình hoïc cuûa thanh giaèng caàu truïc: Thanh giaèng coù tieát dieän hình vaønh khaên : F= p/4.(D2-d2) = Wx=Wy=0,1.D3.(1-h4)= 0,1.1603[1-(150/160)4]=93193,8mm3 Khoái löôïng sô boä thanh giaèng Gg=7850.10-6.2433,5.4,785=9,14KG=91,4N Theo tính toùan ôû phaàn treân thanh giaèng chòu lôùn nhaát bôûi 1 löïc laø Ng=38023,5N ÖÙng suaát neùn trong thanh giaèng : sn= Vaäy sn<[s1]=160N/mm2 Xem nhö troïng löôïng thanh giaèng phaân boá ñeàu treân caû chieàu daøi thanh giaèng Thanh giaèng chòu taûi phaân boá ñeàu q : qg= ÖÙng suaát uoán lôùn nhaát : Mu= ÖÙng suaát uoán lôùn nhaát theo phöông y-y : su= ÖÙng suaát toång : s=sn+su=15,63+0,61=16,24N/mm2 Vaäy s<[s]=180N/mm2 ,thanh giaèng laøm vieäc ñaûm baûo. 14. Tính OÅn Ñònh Cuûa Caàu Truïc Coång truïc phaûi ñöôïc kieåm tra theo caû hai phöông song song vaø vuoâng goùc vôùi ñöôøng ray döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng naâng danh nghóa, taûi troïng gioù lôùn nhaát ôû traïng thaùi laøm vieäc vaø taûi troïng quaùn tính. 14.1. Theo phöông vuoâng goùc vôùi ñöôøng ray (trong maët phaúng khaåu ñoä) Caùc löïc taùc duïng leân chaân caàu truïc laø: Phaûn löïc taïi caùc goái töïa: HB=116842,7N. HA=264508,7N. VA=52291,6N. Nhìn vaøo sô ñoà tính ta thaáy caùc löïc gioù vaø löïc quaùn tính coù xu höôùng laøm caàn truïc bò laät. Coøn caùc löïc coøn laïi coù taùc duïng giöõ caàn truïc ñöùng vöõng. Momen taïi ñieåm A do caùc löïc gioù vaø löïc quaùn tính: M1= Momen taïi ñieåm A do caùc löïc giöõ caàn truïc ñöùng vöõng. M2= Heä soá oån ñònh cuûa coång truïc ñöôïc xaùc ñònh: k1= k1>[k]=1,4. Vaäy coång truïc laøm vieäc oån ñònh. 14.2. Theo phöông song song vôùi ñöôøng ray: Heä soá oån ñònh cuûa caàu truïc ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: k2= Trong ñoù: G: troïng löôïng caàu truïc. Q: troïng löôïng haøng. l: chieàu roäng cuûa caàu truïc trong maët phaúng ray. Pqt:löïc quaùn tính khi phanh cô caáu di chuyeån coång. Pqt= v: vaän toác di chuyeån caàu truïc. t: thôøi gian phanh caàu truïc. k2>[k]=1,5. Vaäy caàu truïc laøm vieäc oån ñònh.