Tính toán thiết kế kết cấu thép

Chương 4: Tính Toán Thiết Kế Kết Cấu Thép 4.1 Các thông số cơ bản để tính toán kết cấu thép: Kết cấu thép là phần chịu lực chính của toàn bộ cầu chuyển tải, đây là phần có tỉ trọng về khối lượng lớn nhất, khoảng 6080% tổng khối lượng cầu chuyển tải. Cho nên việc tính toán kết cấu thép có ý nghĩa rất quan trọng, nó quyết định đến sự an toàn khi làm việc của bản thân cầu chuyển tải và các cơ cấu khác. Kết cấu thép cầu chuyển tải có dạng hộp được cấu tạo từ các tấm thép và các đoạn dầm liên kết với nhau bằng mối ghép bulông hay hàn. 4.1.1 Các thông số kích thước: - Chiều dài toàn dầm: Ltoàn dầm=69 (m) - Khẩu độ ray: L=24 (m) - Khoảng cách giữa hai chân: 16,5 (m) - Tầm với làm việc max tính từ tâm ray phía biển: 50 (m) - Tầm với làm việc max tính từ tâm ray phía bờ: 15 (m) 4.1.2 Các thông số về khối lượng: - Khối lượng toàn bộ cầu chuyển tải: Gc (T) - Khối lượng xe con và cụm tời nâng hàng: Gx=30,1 (T) - Khối lượng nhà tời nâng cần: 5,54 (T) - Khối lượng dầm chính phía biển: 86,530 (T) - Khối lượng dầm chính phía bờ: 67,4 (T) 4.1.3 Các thông số về vật liệu: Vật liệu kết cấu thép cầu chuyển tải là thép CT3 có các đặc trưng cơ tính sau: - Môđun đàn hồi khi kéo: E = 2,1.106 kG/cm2 - Môđun đàn hồi trượt: G = 0,81. 106 kG/cm2 - Giới hạn chảy: = 2400 – 2800 kG/cm2 - Giới hạn bền: = 3800 – 4200 kG/cm2 - Độ dai va đập: ak = 50 – 100 J/ cm2 - Khối lượng riêng: = 7,83 T/ m3 - Độ dãn dài khi đứt: = 21% - Ứng suất cho phép lớn nhất: () 4.2 Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng tính toán kết cấu thép: 4.2.1 Trường hợp tải trọng: Khi cầu trục làm việc, nó chịu nhiều loại tải trọng khác nhau tác dụng lên kết cấu. Các tải trọng có thể tác động thường xuyên hoặc không thường xuyên, theo qui luật hoặc không theo qui luật, tải trọng tĩnh hoặc động, tải trọng tác động theo phương thẳng đứng hoặc phương ngang… Từ sự phối hợp đa dạng của các loại tải trọng, người ta chia ra các trường hợp tải trọng tính toán như sau: a. Trường hợp tải trọng I: Tải trọng bình thường ở trạng thái làm việc, phát sinh khi máy làm việc ở điều kiện bình thường. Trường hợp này dùng để tính bền các chi tiết theo mỏi. Các tải trọng thay đổi được qui đổi thành tải trọng tương đương. b. Trường hợp tải trọng II: Tải trọng lớn nhất ở trạng thái làm việc, phát sinh khi cầu trục làm việc ở điều kiện nặng nhất. Các tải trọng này gồm các lực cản tĩnh cực đại, tải trọng động cực đại khi mở (hoặc phanh) máy (hoặc cơ cấu) đột ngột… Trường hợp này dùng để tính các chi tiết theo điều kiện bền tĩnh. c. Trường hợp tải trọng III: Tải trọng cực đại ở trạng thái không làm việc. Các tải trọng tác dụng lên cầu chuyển tải gồm có: trọng lượng bản thân cầu chuyển tải, gió bão tác dụng lên cầu chuyển tải ở trạng thái không làm. Trường hợp này dùng để tiến hành kiểm tra độ bền kết cấu và tính ổn định cần trục ở trạng thái không làm việc. 4.2.2 Bảng tổ hợp các trường hợp tải trọng: Ở trạng thái làm việc của máy trục, người ta tổ hợp các tải trọng tác dụng lên kết cấu và chia thành các tổ hợp tải trọng sau: - Tổ hợp Ia, IIa: hai tổ hợp này tương ứng với trường hợp cầu chuyển tải và xe con đứng yên, chỉ có cơ cấu nâng làm việc, tính toán khi khởi động (hoặc hãm) cơ cấu nâng một cách từ từ (Ia) hoặc đột ngột (IIa). - Tổ hợp Ib, IIb: hai tổ hợp này ứng với trường hợp cầu chuyển tải đứng yên, xe con mang hàng di chuyển, khởi động (hoặc phanh) từ từ (Ib), hoặc đột ngột (IIb). Trong trường hợp này, cơ cấu nâng không làm việc hoặc làm việc với gia tốc ổn định. - Tổ hợp III: cầu chuyển tải không làm việc, chịu tác dụng của tải trọng gió bão. Loại tải trọng Các trường hợp tải trọng I II III Tổ hợp tải trọng Ia Ib IIa IIb III Trọng lượng cầu Gc Gc Gc Gc Gc Gc Trọng lượng xe tời Gx có tính đến hệ số kđ Gx Kđ.Gx Gx Kđ.Gx Gx Trọng lượng hàng nâng Q (cả thiết bị mang hàng) có tính đến hệ sô kđ, Kđ. Kđ.Q _ Lực quán tính ngang khi hãm cơ cấu di chuyển xe con Pxqt – Pxqt – Pxqt _ Tải trọng gió _ _ PIIg PIIg PIIIg 4.3 Xác định các thành phần trong bảng tổ hợp tải trọng: 4.3.1 Trọng lượng bản thân cần trục, xe con và hàng: a. Trọng lượng bản thân cần trục: Trọng lượng bản thân cầu chuyển tải bao gồm trọng lượng phần kết cấu thép, nhà tời nâng hạ dầm biển, thiết bị điện, cabin điều khiển… Dựa vào hồ sơ kỹ thuật của các loại cầu chuyển tải thông dụng có cùng sức nâng và hồ sơ mời thầu, ta ước tính sơ bộ trọng lượng của cầu chuyển tải: Gc (T). - Trọng lượng chân phía trước: - Số lượng thanh giằng: + 6 thanh giằng số hiệu L125x75x7, chiều dài 7710 mm + 6 thanh giằng số hiệu L125x75x7, chiều dài 30628 mm + 6 thanh giằng số hiệu L125x75x7, chiều dài 38524 mm - Theo bảng báo giá thép định hình của Công ty TNHH Thương Mại Thép Nam Việt, loại thép L125x75x7 có khối lượng 11 kg/m. => Tổng trọng lượng các thanh giằng: =7055,93 kG. - Diện tích mặt cắt trung bình của thanh: =138190 () - Chiều dài tổng thể của chân phía trước: =38524 (mm) - Trọng lượng riêng của thép CT3: =7,83 T/ m3 => Tổng trọng lượng của chân phía trước: =.(+..)=53613,96 (kG) Trong đó: + =1,1: hệ số tăng trọng lượng do các mối hàn, các tai chịu lực khi lắp ráp, các tấm ốp gia cường khi lắp ráp với các bộ phận của khác. - Trọng lượng chân phía sau: - Số lượng thanh giằng: + 4 thanh giằng số hiệu L100x75x7, chiều dài 38385 mm + 2 thanh giằng số hiệu L125x75x7, chiều dài 38385 mm + 1 thanh giằng số hiệu L125x75x7, chiều dài 20000 mm - Theo bảng báo giá thép định hình của Công ty TNHH Thương Mại Thép Nam Việt, loại thép L100x75x7 có khối lượng 7,53 kg/m. => Tổng trọng lượng các thanh giằng: =3292,353 kG. - Diện tích mặt cắt trung bình của thanh: =133542 () - Chiều dài tổng thể của chân phía sau: =38385 (mm) - Trọng lượng riêng của thép CT3: =7,83 T/ m3 => Tổng trọng lượng của chân phía sau: =.(+..)=47772 (kG) - Trọng lượng dầm ngang trên phía trước: - Số lượng thanh giằng: + 5 thanh giằng số hiệu L100x75x7, chiều dài 20520 mm => Tổng trọng lượng các thanh giằng: =772,578 kG. - Diện tích mặt cắt trung bình của thanh: =112800 () - Chiều dài tổng thể của dầm ngang trên phía trước: =20520 (mm) => Tổng trọng lượng của dầm ngang trên phía trước: =.(+..)=20785,97 (kG) - Trọng lượng dầm ngang trên phía sau: - Số lượng thanh giằng: + 2 thanh giằng số hiệu L125x75x7, chiều dài 7800 mm + 2 thanh giằng số hiệu L125x75x7, chiều dài 15000 mm + 6 thanh giằng số hiệu L125x75x7, chiều dài 20310 mm + 1 thanh giằng số hiệu L125x75x7, chiều dài 20460 mm => Tổng trọng lượng các thanh giằng: =2067,12 kG. - Diện tích mặt cắt trung bình của thanh: =130650 () - Chiều dài tổng thể của dầm ngang trên phía sau: =20460 (mm) => Tổng trọng lượng của dầm ngang trên phía sau: =.(+..)=25297,233 (kG) - Trọng lượng dầm ngang dưới: - Số lượng thanh giằng: + 7 thanh giằng số hiệu L100x75x7, chiều dài 20750 mm => Tổng trọng lượng các thanh giằng: =1093,73 kG. - Diện tích mặt cắt trung bình của thanh: =207600 () - Chiều dài tổng thể của dầm ngang dưới: =20750 (mm) => Tổng trọng lượng của dầm ngang dưới phía sau: =.(+..)=38305,323 (kG) b. Trọng lượng xe con: Đây là loại cầu chuyển tải có kết cấu xe con khác hẳn so với những cần trục trước đây. Cụm tời nâng hàng của cầu chuyển tải không được đặt cố định lên kết cấu thép mà đặt thẳng lên xe con làm cho trọng lượng của xe con tăng lên đáng kể: Gx=30,1 (T) 4.3.2 Trọng lượng hàng nâng và bộ phận mang hàng: - Tổng trọng lượng hàng nâng và bộ phận mang hàng: Q=80 (T) - Trọng lượng hàng tương đương: = 0,8.80=64 (T) (4.1)[05] Trong đó: + : trọng lượng hàng tương đương khi tính kết cấu thép + =0,8: số tương đương phụ thuộc vào chế độ làm việc của máy trục, tra bảng (4.1)[05] - Hệ số động khi nâng (hạ) hàng : (1.06.2)[05] Trong đó: + v: vận tốc nâng hàng của cơ cấu nâng 4.3.3 Lực quán tính ngang khi hãm cơ cấu di chuyển xe con: (4.18)[05] Trong đó: + =30,1 (T): khối lượng xe con + =80 (T): khối lượng hàng và bộ phận mang + j=1,63 (): gia tốc khi khởi động (hãm) xe con Thay vào: =(30,1 + 80).10 .1,63=179463 (N)=17946 (KG) 4.3.4 Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu: (4.4)[05] Trong đó: + : áp lực gió tác dụng lên máy trục, kG + F=F+=610 (m): diện tích chắn gió tính toán của kết cấu và vật nâng (trong trạng thái làm việc), m - Diện tích chắn gió của vật nâng F=30 m, tra theo bảng (4.2)[05] - Diện tích chắn gió của kết cấu: =1 . 580=580 (m) (4.5)[05] Trong đó: + =1: hệ số độ kín đối với thép hộp + = 580 m: diện tích bao của kết cấu được tính gần đúng thông qua các mặt cắt giả định trước và kích thước hình học của cầu chuyển tải - Aùp lực gió tác dụng lên máy trục: (4.6)[05] Trong đó: + =25 : áp lực gió trung bình ở trạng thái trung bình đối với cần trục cảng + n=1,01,9: hệ số hiệu chỉnh áp lực gió tính đến sự tăng áp lực gió theo chiều cao, tra bảng (4.5)[05] + c=1,2: hệ số khí động học của kết cấu, tra bảng (4.6)[05] +=1,25: hệ số kể đến tác dụng động của gió lên kết cấu, tra bảng đối với cần trục có độ cứng vững cao + =1: hệ số vượt tải, lấy đối với phương pháp ứng suất cho phép Thay vào (4.6): 56,25 Thay vào (4.4): =34312,5 (KG) 4.4 Tính toán các đặt trưng hình học của tiết diện chân cầu chuyển tải: Dùng phần mềm Sap2000, giải bài toán tải trọng để xác định đường ảnh hưởng của xe con khi di chuyển trên dầm chính, ta nhận thấy: vị trí xe con đỗ ngay trên chân phía trước của cầu chuyển tải là bất lợi nhất. Đồng thời lúc này hướng gió cũng được giả định là thổi theo phương ngang, có chiều từ sau ra trước để gây bất lợi nhất cho khả năng làm việc của kết cấu. Hình 4.1: Sơ Đồ Tổng Thể Của Cầu Chuyển Tải Dựa vào hồ sơ kỹ thuật của nhà chế tạo, sơ bộ ta lựa chọn các tiết diện chân như sau (chi tiết xem phần bản vẽ Kết Cấu Thép): a. Chân phía nước: - Mặt cắt A-A: Hình 4.2: Mặt Cắt Chân Trước - Diện tích tiết diện: + Tấm biên trên: =35600 () + Tấm biên dưới: =35600 () + Tấm thành: =57000 () - Tổng diện tích: F = = 128200 () - Momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: + Tấm biên trên: =50374000 () + Tấm biên dưới: =356000 () + Tấm thành: =41752500 () - Tổng momen tĩnh: S = = 92482500 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =721,39 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: + Tấm biên trên: () + Tấm biên dưới: () + Tấm thành: () - Tổng momen quán tính: =4,477.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =62060742,84 () - Momen quán tính đối với trục y – y: + Tấm biên trên: =0,94.10 () + Tấm biên dưới: =0,94.10 () + Tấm thành: () - Tổng momen quán tính: =7,4615. () - Momen chống uốn đối với trục y – y: =83,837.10 () - Mặt cắt B-B: - Mặt cắt tiết diện: F=134120 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=106727650 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =795,76 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =9,589.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =243873602,2 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =8,2722.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =92,946.10 () - Mặt cắt C-C: - Mặt cắt tiết diện: F=140080 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=129986480() - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =927,94 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =3,9137.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =91463425,81 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =6,9286.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =77,849.10 () - Mặt cắt D-D: - Mặt cắt tiết diện: F=144800 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=134688000() - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =930,16 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =5,5536.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =120745160,7 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =10,8802.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =122,249.10 () - Mặt cắt E-E: - Mặt cắt tiết diện: F=143640 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=131477800 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =915,33 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =4,7727.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =105424867,7 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =9,6474.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =108,4.10 () - Mặt cắt F-F: - Mặt cắt tiết diện: F=141880 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=126764580 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =893,46 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =4,4938.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =101773728,6 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =9,9319.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =109,34.10 () - Mặt cắt J-J: - Mặt cắt tiết diện: F=140120 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=122091780 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =871,33 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =4,228.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =98167162,83 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =7,3835.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =82,96.10 () - Mặt cắt K-K: - Mặt cắt tiết diện: F=138400 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=117600000 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =849,71 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =4,0459.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =96343826,09 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =9,1398.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =102,694.10 () - Mặt cắt L-L: - Mặt cắt tiết diện: F=136640 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=113080320 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =827,57 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =3,73.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =9121058,25 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =8,5602.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =96,182.10 () - Mặt cắt M-M: - Mặt cắt tiết diện: F=134880 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=108638080 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =805,44 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =3,493.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =88,817.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =8,303.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =93,292.10 () - Mặt cắt N-N: - Mặt cắt tiết diện: F=134120 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=106727650 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =795,76 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =9,589.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =243873602,2 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =8,2722.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =92,946.10 () - Mặt cắt O-O: - Mặt cắt tiết diện: F=131400 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=100082500 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =761,66 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =3,0521.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =81,131.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =7,8124.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =87,78.10 () - Mặt cắt P-P: - Mặt cắt tiết diện: F=131400 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=100082500 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =761,66 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =3,0521.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =81,131.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =7,8124.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =87,78.10 () - Mặt cắt Q-Q: - Mặt cắt tiết diện: F=128200 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=92482500 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =721,39 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =4,477.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =243873602,2 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =7,4615. () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =83,837.10 () - Mặt cắt R-R: - Mặt cắt tiết diện: F=126000 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=87406000 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =2,4389.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =71,22.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =7,0959.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =79,729.10 () - Mặt cắt S-S: - Mặt cắt tiết diện: F=124200 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=83351500 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =671,1 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =0,7782.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =23,496.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =6,8684.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =77,173.10 () b. Chân phía bờ: - Mặt cắt A-A: Hình 4.3: Mặt Cắt Chân Sau - Mặt cắt tiết diện: F=124160 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=87406000 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =5,857.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =76,88.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =3,733.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =62,908.10 () - Mặt cắt B-B: - Mặt cắt tiết diện: F=125960 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=106727650 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =5,997.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =78,464.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =4,022.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =65,686.10 () - Mặt cắt C-C: - Mặt cắt tiết diện: F=127760 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=129986480 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =6,136.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =80,048.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =4,324.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =68,505.10 () - Mặt cắt D-D: - Mặt cắt tiết diện: F=129560 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=134688000 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =6,276.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =81,632.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =4,639.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =71,364.10 () - Mặt cắt E-E: - Mặt cắt tiết diện: F=137800 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=131477800 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =6,914.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =88,884.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =6,247.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =84,968.10 () - Mặt cắt F-F: - Mặt cắt tiết diện: F=133160 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=126764580 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =6,554.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =84,8.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =5,307.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =77,203.10 () - Mặt cắt G-G: - Mặt cắt tiết diện: F=134800 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=122091780 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =6,681.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =86,244.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =5,629.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =79,917.10 () - Mặt cắt H-H: - Mặt cắt tiết diện: F=136440 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=117600000 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =6,808.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =87,687.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =5,962.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =82,664.10 () - Mặt cắt I-I: - Mặt cắt tiết diện: F=138120 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=113080320 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =6,939.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =89,165.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =6,315.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =85,513.10 () - Mặt cắt J-J: - Mặt cắt tiết diện: F=139760 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=106727650 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =7,066.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =90,608.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =6,672.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =88,329.10 () - Mặt cắt K-K: - Mặt cắt tiết diện: F=141440 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=100082500 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =7,196.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =92,087.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =7,049.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =91,248.10 () - Mặt cắt L-L: - Mặt cắt tiết diện: F=149560 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=100082500 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =7,824.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =99,232.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =9,084.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =105,9.10 () - Mặt cắt M-M: - Mặt cắt tiết diện: F=144720 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=92482500 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =7,45.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =94,973.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =7,821.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =97,048.10 () - Mặt cắt N-N: - Mặt cắt tiết diện: F=137280 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=87406000 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =6,873.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =88,426.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =6,137.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =84,084.10 () - Mặt cắt O-O: - Mặt cắt tiết diện: F=129800() - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=83351500 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =6,294.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =81,844.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =4,681.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =71,748.10 () c. Dầm ngang dưới: Dầm ngang dưới được chế tạo với tiết diện đều nên ta chỉ cần xác định đặc trưng hình học của một mặt cắt. Các mặt cắt còn lại chỉ khác nhau ở các gần tăng cứng và các tai chịu lực: Hình 4.4: Mặt Cắt Dầm Ngang Dưới - Mặt cắt tiết diện: F=207600 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=100082500 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =13,64.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =150.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =6,018.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =104,1.10 () d. Dầm ngang trên: Dầm ngang trên chịu tác dụng chủ yếu của momen uốn nên tiết diện dầm được chế tạo có xu hướng to dần về phía giữa dầm, do đó đối với dầm này ta sẽ quan tâm chủ yếu đến tiết diện giữa dầm là chỗ có momen uốn lớn, tiết diện đầu dầm là chỗ có momen uốn nhỏ nhưng tiết diện dầm cũng nhỏ. - Mặt cắt đầu dầm: - Mặt cắt tiết diện: F=200900 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=117600000 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =19,87.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =177,1.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =6,167.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =104,8.10 ( - Mặt cắt giữa dầm: Hình 4.5: Mặt Cắt Dầm Ngang Trên ở Giữa Dầm - Mặt cắt tiết diện: F=251500 () - Tổng momen tĩnh của tiết diện đối với trục x1 – x1: S=129360000 () - Tọa độ trọng tâm của tiết diện đối với trục x1 – x1: =693,7 () - Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x: =43,31.10 () - Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x-x: =290,3.10 () - Momen quán tính đối với trục y – y: =8,159.10 () - Momen chống uốn đối với trục y-y: =136,6.10 () 4.5 Xác định nội lực trong kết cấu: Dùng phần mềm Sap2000 để xác định nội lực trong kết cấu với dữ liệu được xác định ở các phần trước. Các giả thiết cơ bản trong bài toán như sau: - Các thanh giằng trong kết cấu thép cầu chuyển tải được xem là các thanh dàn, chỉ chịu tác dụng của lực dọc trục. - Các cụm chân cầu chuyển tải được xem như các gối cố định chỉ xoay được theo trục x (trục đối xứng ngang của cầu chuyển tải) do khi thực hiện gấp hàng cầu chuyển tải được cố định trên cầu cảng. - Sơ đồ tính của cầu chuyển tải được xây dựng với các phần tử thanh được đặt tại đường tâm của kết cấu thực. Hình 4.6: Chuyển Vị Của Cầu Chuyển Tải (tl:1:3000) 4.5.1 Chân phía trước: - Mặt cắt A-A: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =15632 () + =92482500 () + =117012 () + =20 () + =472086142 () + =62060742,84 () + =735298381 () + =83,837.10 () + =2424840 () + =4,477.10 () + =128200 () + =7,4615. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,8 () + =3,62 () => =4,42 () + =39,29 () => =40,03 () Vậy mặt cắt A-A đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt B-B: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =15632 () + =106727650 () + =114070 () + =20 () + =239028492 () + =243873602 () + =766562898 () + =92,946.10 () + =2397381 (N) + =9,589.10 () + =134120 () + =8,2722. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,86 () + =3,67 () => =4,53 () + =27,1 () => =28,21 () Vậy mặt cắt B-B đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt C-C: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =15632 () + =129986480 () + =109027() + =20 () + =141449762() + =91463425,81 () + =820150280 () + =77,849.10 () + =2350317 (N) + =3,9137.10 () + =140080 () + =6,9286. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =1,29 () + =5,11 () => =6,4 () + =28,86 () => =30,92 () Vậy mặt cắt C-C đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt D-D: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =15632 () + =134688000 () + =106253 () + =20 () + =348303204 () + =120745160,7() + =849632720 () + =122,249.10 () + =2324423 (N) + =5,5536.10 () + =144800 () + =10,8802. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,94 () + =3,29 () => =4,23 () + =25,88 () => =26,89 () Vậy mặt cắt D-D đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt E-E: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =15632 () + =131477800 () + =23687 () + =20 () + =324859206() + =105424867 () + =862354408 () + =108,4.10 () + =2314910 (N) + =4,7727.10 () + =143640() + =9,6474. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =1,07 () + =0,8 () => =1,87 () + =27,15 () => =27,34 () Vậy mặt cắt E-E đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt F-F: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =15632 () + =126764580 () + =25198 () + =20 () + =261064971 () + =101773728 () + =901403789() + =109,34.10 () + =2280451 (N) + =4,4938.10 () + =141880 () + =9,9319. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =1,1 () + =8,01 () => =9,11 () + =26,88 () => =31,17 () Vậy mặt cắt F-F đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt J-J: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =15632 () + =122091780 () + =26710 () + =20 () + =197270737 () + =98167162 () + =940453171 () + =82,96.10 () + =2245992 (N) + =4,228.10 () + =140120 () + =7,3835. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =1,12 () + =1,1 () => =2,22 () + =29,36 () => =29,61 () Vậy mặt cắt J-J đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt K-K: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =15632 () + =117600000 () + =28221 () + =20 () + =131269194 () + =96343826 () + =979502553 () + =102,694.10 () + =2211533 (N) + =4,0459.10 () + =134400 () + =9,1398. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =1,13 () + =0,9 () => =2,03 () + =27,35 () => =27,57 () Vậy mặt cắt K-K đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt L-L: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =15632 () + =113080320() + =29732 () + =20 () + =55456113 () + =9121058,25 () + =1018551935 () + =96,282.10 () + =2177074 (N) + =3,73.10 () + =136640 () + =8,5602. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =1,18 () + =0,98 () => =2,16 () + =32,59 () => =32,8 () Vậy mặt cắt L-L đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt M-M: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =15632 () + =108638080 () + =31243 () + =20 () + =20356967 () + =88,817. 10 () + =1057601316 () + =93,292.10 () + =2142615 (N) + =3,493.10 () + =134880 () + =8,303. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =1,21 () + =1,02 () => =2,23 () + =27,45 () => =27,72 () Vậy mặt cắt M-M đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt N-N: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =15632 () + =106727650 () + =32755 () + =20 () + =96184157 () + =243873602 () + =1096657965 () + =92,946.10 () + =2108149 (N) + =9,589.10 () + =134120 () + =8,2722. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,43 () + =1,05 () => =1,48 () + =27,91 () => =28,02 () Vậy mặt cắt N-N đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt O-O: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =15632 () + =100082500 () + =6139 () + =20 () + =66469096 () + =81,131. 10 () + =1169638287 () + =87,78.10 () + =1961717(N) + =3,0521.10 () + =131400 () + =7,8124. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =1,28 () + =0,19 () => =1,47 () + =29,07 () => =29,18 () Vậy mặt cắt O-O đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt P-P: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =15632 () + =100082500 () + =4471 () + =20 () + =50519757 () + =81,131. 10 () + =1208687669 () + =87,78.10 () + =1927265 (N) + =3,0521.10 () + =131400 () + =7,8124. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =1,28 () + =0,14 () => =1,42 () + =29,06 () => =29,16 () Vậy mặt cắt P-P đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt Q-Q: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =15632 () + =92482500 () + =2803 () + =20 () + =40739708 () + =62060742,84 () + =1247737051 () + =83,837.10 () + =1892813 (N) + =4,477.10 () + =128200 () + =7,4615. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,8 () + =0,08 () => =0,88 () + =30,3 () => =30,3 () Vậy mặt cắt Q-Q đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt R-R: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =15632 () + =87406000 () + =1135() + =20 () + =39087438 () + =71,22. 10 () + =1286786432 () + =79,729.10 () + =1858361 (N) + =2,4389.10 () + =126000 () + =7,0959. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =1,4 () + =0,03 () => =1,43 () + =31,43 () => =31,52 () Vậy mặt cắt R-R đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt S-S: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =15632 () + =83351500 () + =532 () + =20 () + =37435168 () + =23,496.10 () + =1325835814 () + =77,173.10 () + =1823909 (N) + =0,7782.10 () + =124200 () + =6,8684. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =4,18 () + =0.01 () => =4,19 () + =33,45 () => =34,32 () Vậy mặt cắt S-S đảm bảo điều kiện bền do . 4.5.2 Chân phía sau: - Mặt cắt A-A: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =9869 () + =87406000 () + =9142 () + =20 () + = 51316900 () + =76,88. 10 () + =236113374 () + =62,908.10 () + = 42360(N) + =5,857.10 () + =124160 () + =3,733. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0, 368 () + =0,535() => =0,903 () + =4,76 () => =5,01 () Vậy mặt cắt A-A đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt B-B: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =9869 () + =106727650 () + =12746 () + =20 () + = 31030506 () + =78,464. 10 () + =211932996 () + =65,686.10 () + =12328 (N) + =5,997.10 () + =125960 () + =4,022. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,43 () + =0,845 () => =1,275 () + =3,71 () => =4,31 () Vậy mặt cắt B-B đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt C-C: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =9869() + =129986480 () + =16350 () + =20 () + =4455972 () + =80,048. 10 () + =187752618 () + =68,505.10 () + =17704 (N) + =6,136.10 () + =127760 () + =4,324. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,52 () + =1,22 () => =1,74 () + =2,93 () => =4,2 () Vậy mặt cắt C-C đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt D-D: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =9869 () + =134688000 () + =19954 () + =20 () + =55583117 () + =81,632. 10 () + =163572240 () + =71,364.10 () + =47737 (N) + =6,276.10 () + =129560 () + =4,639. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,529 () + =1,44 () => =1,969 () + =3,34 () => =4,77 () Vậy mặt cắt D-D đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt E-E: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =9869 () + =131477800 () + = 23558() + =20 () + =106710261 () + =88,884. 10 () + =139391861 () + =84,968.10 () + =77770 (N) + =6,914.10 () + =137800 () + =6,247. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,469 () + =1,23 () => =1,699 () + =3,4 () => =4,4966 () Vậy mặt cắt E-E đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt F-F: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =9869() + =126764580 () + = 40240() + =20 () + =69775400 () + =84,8. 10 () + =92235189 () + =77,203.10 () + =136340 (N) + =6,554.10 () + =133160 () + =5,307. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,477 () + =2,4 () => =2,877 () + =3,04 () => =5,83 () Vậy mặt cắt F-F đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt G-G: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =9869 () + =122091780 () + =37009 () + =20 () + =13331226 () + =86,244. 10 () + =70551805 () + =79,917.10 () + =163272 (N) + =6,681.10 () + =134800 () + =5,629. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,45 () + =2 () => =2,45 () + =2,24 () => =4,7 () Vậy mặt cắt G-G đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt H-H: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =9869 () + =117600000 () + =33669 () + =20 () + =99199248 () + =87,687. 10 () + =48147945 () + =82,664.10 () + =191098(N) + =6,608.10 () + =136440 () + =5,962. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,43 () + =1,66 () => =2,09 () + =3,11 () => =4,77 () Vậy mặt cắt H-H đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt I-I: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =9869 () + =113080320() + =30330 () + =20 () + =171902531 () + =89,165. 10 () + =25744083 () + =85,513.10 () + =218924 (N) + =6,939.10 () + =138120 () + =6,315. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,4 () + =1,35 () => =1,75 () + =3,8 () => =4,86 () Vậy mặt cắt I-I đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt J-J: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =9869 () + =106727650 () + =26991 () + =20 () + =231265935 () + =90,608. 10 () + =3340223 () + =88,329.10 () + =246751 (N) + =7,066.10 () + =139760 () + =6,672. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,37 () + = 1,07() => =1,44 () + =4,35 () => =5,01 () Vậy mặt cắt J-J đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt K-K: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =9869 () + =100082500 () + =23652 () + =20 () + =290629339() + =92,087. 10 () + =19063637 () + =91,248.10 () + =274577 (N) + =7,196.10 () + =141440() + =7,049. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,34 () + =0,83 () => =5,25 () + =5,3 () => =10,52 () Vậy mặt cắt K-K đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt L-L: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =9869 () + =100082500 () + =106365 () + =20 () + =349992743 () + =99,232. 10 () + =41467497 () + =105,9.10 () + =226697 (N) + =7,824.10 () + =149560 () + =9,084. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,31 () + =2,92 () => =3,23 () + =5,43 () => =7,79 () Vậy mặt cắt L-L đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt M-M: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =9869 () + =92482500 () + =108689 () + =20 () + =176522977 () + =94,973. 10 () + =57061374 () + =97,048.10 () + =246062 (N) + =7,45.10 () + =144720 () + =7,821. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,3 () + =3,21 () => =3,51 () + =4,14 () => =7,35 () Vậy mặt cắt M-M đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt N-N: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =9869 () + =87406000 () + =112483 () + =20 () + =106627990 () + =88,426. 10 () + =82514923 () + =84,084.10 () + =277676 (N) + =6,873.10 () + =137280 () + =6,137. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,31 () + =4 () => =4,31 () + =15,65 () => =17,34 () Vậy mặt cắt N-N đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt O-O: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =9869 () + =83351500 () + =116278 () + =20 () + =404151355 () + =81,844. 10 () + =107978342 () + =71,748.10 () + =309302 (N) + =6,294.10 () + =129800 () + =4,681. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,3 () + =5,17 () => =5,47 () + =8,82 () => =12,94 () Vậy mặt cắt O-O đảm bảo điều kiện bền do . 4.5.3 Dầm ngang dưới: - Mặt cắt đầu dầm: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =120066 () + =100082500 () + =340867 () + =20 () + =133392413 () + =150. 10 () + =53706648 () + =104,1.10 () + =9869 (N) + =13,64.10 () + =207600 () + =6,018. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =2,2 () + =14,17 () => =16,37 () + =1,45 () => =28,39 () Vậy mặt cắt đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt giữa dầm: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =0() + =10082500 () + =0 () + =20 () + =225585342 () + =150. 10 () + =15573181 () + =104,1.10 () + =0 (N) + =13,64.10 () + =207600 () + =6,018. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0 () + =0 () => =0 () + =1,65 () => =1,65 () Vậy mặt cắt đảm bảo điều kiện bền do . 4.5.4 Dầm ngang trên: - Mặt cắt đầu dầm: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =78920 () + =117600000 () + =93583 () + =20 () + =284128696 () + =177,1. 10 () + =53706649 () + =104,8.10 () + =68219 (N) + =19,07.10 () + =200900() + =6,167. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =1,21 () + =4,46 () => =5,56 () + =2,45 () => =9,93 () Vậy mặt cắt đảm bảo điều kiện bền do . - Mặt cắt giữa dầm: - Các thông số hình học và nội lực của tiết diện: + =92660 () + =129360000 () + =206244 () + =20 () + =111 6070428() + =290,3. 10 () + =747576303 () + =136,6.10 () + =68219 (N) + =43,31.10 () + =251500 () + =8,159. () - Xác định ứng suất tương đương trong tiết diện: + =0,69 () + =8,17 () => =8,86 () + =9,58 () => =18,09 () Vậy mặt cắt đảm bảo điều kiện bền do . 4.6 Phương pháp bố trí gân tăng cứng thành dầm: Đối với dầm hai thành (tiết diện hình hộp) để tăng cứng cho tấm thành và các tấm biên, đồng thời tăng độ cứng chống xoắn tiết diện ngang của dầm: gân tăng cứng được bố trí là các vách ngăn. Các vách ngăn là các tấm thép được bố trí trong lòng của dầm hàn với các tấm thành và tấm biên. Các gân tăng cứng thành dầm sẽ chia tấm thành dầm thành các khoang nhỏ. Khi mất ổn định cục bộ, các khoang không ảnh hưởng lẫn nhau. Vì vậy cần tiến hành kiểm tra ổn định cục bộ của các khoang nhỏ được giới hạn bởi các gân tăng cứng và tấm biên: các khoang có hình chữ nhật, có kích thước tùy thuộc vào việc bố trí các gân tăng cứng thành dầm gọi là các tấm kiểm tra.Tấm kiểm tra được giới hạn bởi các gân đứng và hai tấm biên của dầm. Để tăng khả năng chống uốn theo phương ngang ta bố trí thêm các gân dọc. Tùy vào chiều cao của thành dầm mà ta chọn bố trí một gân dọc hay nhiều gân. Hình 4.7: Bố Trí Gân Tăng Cứng 4.7 Kiểm tra điều kiện ổn định: Kết cấu ở dạng cột, gần đúng ta kiểm tra ổn định của chân theo điều kiện của thanh chịu nén đúng tâm. Khả năng chịu tải giới hạn của chân được tính toán khi chân mất ổn định: (7.1)[05] Trong đó: + : diện tích tiết diện chịu nén + : hệ số chiết giảm ứng suất - Hệ số chiết giảm ứng suất được tra theo bảng (7.1)[05], phụ thuộc vào độ mảnh : (7.2)[05] Trong đó: + l=38500 (mm): chiều dài hình học của chân trước + =0,5: hệ số chiều dài tính toán phụ thuộc vào liên kết ở hai đầu chân (hình 7.6 [05]) + r: bán kính quán tính của tiết diện: (7.3)[05] Dựa vào kết cấu của chân cẩu, ta chọn mặt cắt A-A (mặt cắt ở trên cùng của chân và có tiết diện nhỏ nhất) để kiểm tra điều kiện ổn định: + =15632 () + =92482500 () + =117012 () + =20 () + =472086142 () + =62060742,84 () + =735298381 () + =83,837.10 () + =2424840 () + =4,477.10 () + =128200 () + =7,4615. () - Bán kính quán tính của tiết diện đối với trục x-x: =590,94 (mm) - Bán kính quán tính của tiết diện đối với trục y-y: =763,47 (mm) - Độ mảnh của chân theo trục x-x: =32,57 - Độ mảnh của chân theo trục y-y: =25,21 Chọn giá trị lớn nhất =32,57, tra bảng (7.1)[05], dùng phương pháp nội suy, ta tìm được hệ số =0,94. Ứng suất sinh ra trong tiết diện: Vậy chân cẩu đảm bảo điều kiện ổn định. 4.8 Tính toán kiểm tra bền mối ghép bulông: Do những thành tựu về hàn mà phương pháp liên kết bằng bulông ngày càng ít được sử dụng. Liên kết bulông được sử dụng trong các cấu kiện lắp ráp. Ngoài ra còn sử dụng cho các liên kết sử dụng trong thời gian ngắn. Việc liên kết các kết cấu thép của cần trục chịu tải trọng động và dao động hay dùng bulông tinh và bulông có độ bền cao, đảm bảo cho mối nối có độ tin cậy lớn. Để đảm bảo khả năng chịu lực và độ tin cậy cao trong suốt quá trình làm việc, ta sử dụng loại bulông có cường độ cao. Loại bulông này được làm từ thép hợp kim 40X, sau đó được gia công nhiệt. Giống như các loại buông thường (bulông thô), độ chính xác của bulông có cường độ cao không cao, nhưng do bulông được làm từ thép có cường độ cao nên ta có thể vặn đai ốc rất chặt (bằng clê lực) làm cho thân bulông chịu kéo và gây lực ép rất lớn lên các chi tiết ghép. Các bulông được bố trí như sau: Hình 4.8: Sơ Đồ Bố Trí Bu-Lông Mối ghép bulông được sử dụng để liên kết các chân với các dầm ngang của cần trục. Mối ghép chịu các lực N, Mx, My. Do đó, ứng suất trong các bulông lắp ráp được xác định như sau: + =472086142 () + =735298381 () + =2424840 () + =4,477.10 () + =128200 () + =7,4615. () + n=56 bulông Lấy tọa độ của bulông xa nhất (960,780) để kiểm tra bền: =18,02 (N/mm2) - Ứng suất có kể đến tải trọng tính toán của bulông: (N/mm2) Trong đó: + k0=1,31,5: hệ số dự trữ để mối nối không bị tách do tải trọng động + k1=1,41,5: hệ số tính đến sự phân bố ứng suất không đều trên các bulông Vậy mối ghép đảm bảo điều kiện bền. 4.9 Tính toán và kiểm tra mối hàn: - Hiện nay, trong ngành Cơ khí chế tạo máy có nhiều phương pháp liên kết các kết cấu thép lại với nhau, nhưng trong đó phương pháp hàn là ưu việt nhất và được sử dụng phổ biến nhất vì nó có rất nhiều ưu điểm: dễ dàng trong việc gia công chế tạo, giá thành rẻ hơn rất nhiều so với các phương pháp khác, có thể nối ghép hầu hết các chi tiết lại với nhau (chỉ trừ một số chi tiết có kích thước quá bé, chi tiết có bề mặt ghép quá phức tạp, chi tiết được làm bằng loại vật liệu không thể hàn), khả năng chịu lực của mối ghép hàn gần như tương đương với khả năng chịu lực của vật liệu chế tạo chi tiết ghép … - Như vậy mối ghép hàn cần phải được thực hiện tại một số vị trí sau đây: + Tại vị trí liên kết giữa tấm biên (biên trên, biên dưới) với tấm thành: mối hàn được thực hiện là mối hàn góc (hàn 2 tấm thép vuông góc nhau). Hình 4.9: Mối Hàn Góc + Tại vị trí liên kết nối giữa các tấm thép với nhau : mối hàn được thực hiện là mối hàn giáp mối, chịu đồng thời lực cắt và mômen uốn. Hình 4.10: Mối Hàn Giáp Mối - Mối hàn liên kết giữa hai đoạn chân với nhau chịu tác dụng của ứng suất tiếp do lực cắt và lực dọc gây ra, chịu tác dụng của ứng suất pháp do mômen uốn gây ra. (Phương pháp tính tham khảo trang 66-67 tài liệu [05]) - Ứng suất tiếp do lực dọc gây ra: (N/mm2) - Ứng suất tiếp do lực cắt gây ra: =6,09 (N/mm2) - Ứng suất pháp do mômen uốn gây ra: =45,81 (N/mm2) =26353800 (mm3) Trong đó: + =2424840 () + =15632 () + =117012 () + =472086142 () + =735298381 () - Ứng suất tổng sinh ra trong mối ghép: =128,47 (N/mm2) - Độ bền tính toán của mối hàn: =0,9.180=162 (N/mm2) Với hệ số 0,9 được tra từ bảng (3.2)[05] Vậy mối hàn đảm bảo điều kiện bền.