Đồ án Môn học: kết cấu kim loại máy trục

Phần I: Giới thiệu chung I – Giới thiệu: Máy trục (máy nâng chuyển) là những máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối tượng công tác nhờ các thiết bị mang hàng trực tiếp hoặc gián tiếp. Phạm vi sử dụng của máy trục rất rộng như: Phục vụ công tác xếp dỡ hàng hóa ở cảng biển, cảng sông, các phân xưởng trong nhà máy cơ khí, nhà máy luyện kim, khai khoáng, các công trình xây dựng … Ngoài ra, còn một số máy trục còn phục vụ công tác chở người như: thang máy, cầu treo trong các khu du lịch. Với nền kinh tế phát triển như hiện nay, việc công nghiệp hóa, hiện đại hóa cần phải tiến sang một bước cao hơn. Vấn đề đưa máy móc vào trong sản xuất thay thế sức người ngày càng được hoàn thiện hơn. Công lao hàng đầu phải kể đến ngành cơ khí, đã cho ra đời những loại máy móc phục vụ cho nền kinh tế trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa không những trong nước mà trên toàn cả thế giới. Những năm trước đây, máy trục còn được chế tạo với sức nâng nhỏ, không lớn lắm mà kích thước thì rất lớn, cồng kềnh. Trong những năm gần đây, ngành cơ khí đã cho ra đời những loại máy trục có sức nâng lớn và rất lớn (lên đến hàng ngàn tấn), nhưng kết cấu bền vững, kích thước lại nhỏ gọn hơn. Vấn đề nào đã giúp cho ngành cơ khí có những bước tiến mạnh mẽ như vậy? Đó chính là quá trình nghiên cứu tính toán độ bền, độ ổn định, độ cứng kết cấu thép của toàn bộ cần trục. bên cạnh đó không thể không có những kinh nghiệm thực tế mà chúng ta đúc rút được từ những cần trục ra đời trước đó. Để giúp cho chúng ta biết được phương pháp tính toán kết cấu kim loại máy trục thì môn học KẾT CẤU THÉP đóng vai trò rất quan trọng. Đặc điểm của kết cấu thép là: Có khả năng chịu lực lớn; độ tin cậy cao; trọng lượng nhẹ; tính công nghiệp hóa cao;tính cơ động trong việc vận chuyển và lắp ráp; tính kín và tính dễ liên kết cao. Mặt khác, kết cấu thép là loại kết cấu đặc trưng trong máy trục. Nhưng vấn đề cần lưu ý khi chúng ta sử dụng kết cấu thép trong máy trục là nó dễ bị gỉ, chịu lửa kém và giá thành cao. II – Giới thiệu về cần trục chân đế: Cần trục chân đế là loại máy trục được sử dụng để phục vụ công việc xếp dỡ hàng hóa trên các bến cảng hoặc kho bãi. Cần trục chân đế có sức nâng từ Q = 3.2 T đến 40 T; chiều cao nâng H = 4060 m; vận tốc di chuyển của cần trục là vdc = 2025 m; tốc độ quay n = 12 vòng/phút. Để đảm cho mã hàng được di chuyển theo phương ngang khi nâng hạ cần chúng ta có thể sử dụng phương pháp cân bằng bằng hệ palăng cáp hoặc dùng cơ cấu 4 khâu bản lề (cần có vòi). Cân bằng cần trục chân đế bằng đối trọng. Căn cứ vào thiết bị đỡ quay, cần trục chân đế được chia làm 2 loại: Cần trục chân đế kiểu mâm quay Cần trục chân đế kiểu cột quay. Căn cứ vào kết cấu thép hệ cần chía làm 2 loại: Cần trục chân đế hệ cần không có vòi Cần trục chân đế hệ cần – vòi. III – Tổng thể cần trục chân đế kiểu mâm quay hệ cần – vòi: Chú thích: 1-Cơ cấu di chuyển; 2-Chân đế; 3-Vành răng cố định; 4-Cabin điều khiển; 5-Cụm móc treo; 6-cần; 7-Vòi; 8-Cáp giằng vòi; 9-Cáp nâng hàng; 10-Đối trọng cân bằng hệ cần; 11-Giá đỡ chữ A; 12-Buồng máy; 13-Đối trọng cân bằng cơ cấu quay; 14-Bánh răng hành tinh; 15-Lan can để sửa chữa; 16-Cụm puly đầu vòi; 17-Puly đầu cần; 18-Thanh răng; 19-Cầu thang; 20-Thanh giằng chân đế. Phần II: Tính toán thiết kế hệ cần – vòi I – Lựa chọn kết cấu thép hệ cần – vòi: Cần trục chân đế làm việc ở các bến cảng, kho bãi; khoảng không gian làm việc phải rộng; để dảm bảo cho mã hàng được di chuyển theo phương ngang khi nâng hạ cần thay đổi tầm với đươc thuận lợi, ta dùng giằng vòi là giằng mềm (tức là dùng dây cáp để giằng vòi). Để đảm bảo cho cần và vòi có khả năng chống lại moment xoắn do các tải trọng tác dụng lên hệ cần – vòi khi cần trục làm việc; ta dùng kết cấu thép hệ cần – vòi là kết cấu hộp (được hàn từ các tấm thép lại với nhau hoặc các tấm thép được liên kết với nhau bằng mối ghép bulông). Kết cấu hệ cần – vòi như hình vẽ: Chú thích: 1-Cần; 2-vòi; 3-Cáp giằng vòi. Vật liệu để chế tạo cần trục là thép CT3; các đặc trung của thép CT3: Modun đàn hồi khi kéo: E = 2,1.106 kG/cm2 Modun 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: () = 18 (KG/mm2) II- Các thông số của cần trục chân đế kiểu mâm quay (kiểu KIROV): Sức nâng: Q = 16 T Tầm với: Rmax = 30 m Rmin = 8 m Chiều cao nâng: H = 24 m Chiều dài cần: L = 27 m Chiều dài vòi: Lv = a+b = 11 m Trọng lượng cần: Gc = 14 T Trọng lượng vòi: Gv = 4 T Tốc độ quay: n = 1,5 vòng/phút Vận tốc nâng: vn = 50 m/phút Vận tốc di chuyển: vdc = 22 m/phút Chế độ làm việc: Trung Bình CĐ = 25% III- Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng: Bảng tổ hợp tải trọng: Khi cần trục làm việc,cần trục phải chịu tác dụng của nhiều loại tải trọng khác nhau. Bao gồm cả tải trọng động và tải trọng tĩnh. Tải trọng có thể tác dụng thường xuyên hoặc không thường xuyên; tác dụng theo phương ngang hoặc phương thẳng đứng. Từ sự phức tạp đó, để thuận lợi cho việc tính toán, người ta chia ra thành các trường hợp tải trọng. Một trường hợp tải trọng bao gồm nhiều tổ hợp tải trọng. Loại tải trọng Trường hợp tải trọng I II III Tổ hợp tải trọng Ia Ib IIa IIb III Trọng lượng bản thân các cấu kiện G G G G G Trọng lượng hàng nâng có tính đến hệ số động . Q Q - Lực quán tính khi khởi động(hãm) cơ cấu thay đổi tầm với. - - - Fqttv - Góc nghiêng của cáp treo hàng - I - II - Tải trọng gió tác dụng len kết cấu - - PgII PgII PgIII Các trường hợp tải trọng: - Trường hợp tải trọng I: Máy trục làm việc bình thường trong điều kiện tải trọng tiêu chuẩn. Các tải trọng tác dụng lên máy trục là các tải trọng tiêu chuẩn.Tải trọng động được quy về tải trọng tương đương. Trường hợp này để tính toán máy trục theo độ bền và độ bền mỏi.- Trường hợp II: Tải trọng cực đại ở trạng thái làm việc. Đó là các tải trọng giới hạn tác dụng lên máy trục khi làm việc ở điều kiện nặng nhất với tải trọng nâng đúng tiêu chuẩn.Trường hợp này để tính toán máy trục theo độ bền và độ ổn định. - Trường hợp III: Tải trọng cực đại ở trạng thái không làm việc. Các tải trọng như: Trọng lượng bản thân, tải trọng gió bão, tải trọng lắc động và sóng. Trường hợp này để tiến hành kiểm tra độ bền kết cấu và ổn định cần trục. b- Tổ hợp tải trọng: - Tổ hợp Ia, IIa: Cần trục đứng yên, chỉ có một cơ cấu nâng làm việc. Khởi động(phanh hãm) cơ cấu nâng một cách từ từ (Ia), hay đột ngột (IIa). - Tổ hợp Ib, IIb: Cần trục dứng yên, chỉ có một cơ cấu thay dổi tầm với làm việc. Khởi động (phanh hãm) cơ cấu thay đổi tầm với một cách từ từ (Ib), hay đột ngột (IIb). - Tổ hợp III: Cần trục không làm việc, chịu tác dụng của gió bão. IV- Tính toán kết cấu thép vòi: 1- Tại tầm với lớn nhất - Tính theo tổ hợp IIa: a- Các thông số: b = 750 a = 8 m d = 300 b = 3 m g = 200 Lv = 11 m b- Các lực tác dụng lên vòi: - Trọng lượng bản thân: Gv = 4 T = 4000 kG Coi trọng lượng bản thân vòi là phân bố đều trên suốt chiều dài của vòi. Và được phân tích thành 2 thành phần Gvx và Gvy. Ta có: - Trọng lượng hàng tương đương: Qtd = = 1,3.16000 = 208000 kG Với (Tra bảng 4.3; trang 264; sách KCKLMT) chế độ làm việc Trung Bình. - Lực căng cáp nâng hàng theo hướng cuốn cáp là: Sc = = 21225 kG Ta có sơ đồ tính toán: Theo sơ đồ trên ta có: - - - - c- Xác định các phản lực lên gối tựa:+ Vì: ; ; + vì: ; ; +Xét tại mặt cắt 1-1, cách A về bên phải một khoảng z: Mx = -(Qy.z + Gvy.z.z/ 2) z=0 Þ Mx = 0 z=8 Þ Mx = - 167300 kGm Q = -(Qy+Gvy.Z) z=0 Þ Q = - 19546 KG z=8 Þ Q = - 22280 kG N=Qx+Gvx.z z=0 Þ N = 7114kG z=8Þ N = 8110 kG + Xét tại mặt cắt (2-2); cách C một khoảng z: Mx = - (Rcy.Z+ Gvy.Z.Z/ 2) z=0 Þ Mx=0 z=3 Þ Mx= - 167300 kGm Q = (Rcy+Gvy.z) Z=0 Þ Q = 56280 kG Z=3 Þ Q = 57305 kG N = Rcx-Gvx.Z Z=0 Þ N = 97480 kG Z=3 Þ N = 97107 kG . Ta có biểu đồ nội lực như sau: - Tính theo tổ hợp IIb: a- Trong mặt phẳng thẳng đứng: Các lực tác dụng len vòi: + Trọng lượng bản thân vòi: Gv = 4 T = 4000 kG + Trọng lượng hàng: Q = 16 T = 16000 kG + Lực căng cáp nâng hàng: Sc = = 16327 kG + Lực quán tính khi thay đổi tầm với: Fqt = 0,1.Gv = 400 kG + Coi lực quán tính là lực phân bố đều trên chiều dài của vòi: fqt = b- Ta có sơ đồ tính: Dựa vào sơ đồ tính ta có: - - - - c- Xác định các phản lực lên gối tựa:+ Vì: ; ; + vì: ; ; +Xét tại mặt cắt 1-1, cách A về bên phải một khoảng z: Mx = -(Qy.z + Gvy.z.z/ 2) z=0 Þ Mx = 0 z=8 Þ Mx = - 131214 kGm Q = -(Qy+Gvy.Z) z=0 Þ Q = - 15035 KG z=8 Þ Q = - 17770 kG N=Qx+Gvx.z z=0 Þ N = 5472 kG z=8Þ N = 6467 kG + Xét tại mặt cắt (2-2); cách C một khoảng z: Mx = - (Rcy.Z+ Gvy.Z.Z/ 2) z=0 Þ Mx=0 z=3 Þ Mx= - 131214 kGm Q = (Rcy+Gvy.z) Z=0 Þ Q = 43560 kG Z=3 Þ Q = 44585 kG N = Rcx-Gvx.Z Z=0 Þ N = 75448 kG Z=3 Þ N = 75075 kG . Ta có biểu đồ nội lực như sau: d- Trong mặt phẳng nằm ngang: - Các lực tác dụng lên vòi: + Lực ngang do mã hàng bị nghiêng: +Tải trọng gió tác dụng theo phương ngang là tải trọng phân bố đều: Pgv = pv.Fv Trong đó: - pv : là áp lực gió lên vòi. pv = q0.n.c.h.b q0: là áp suất động của gió ở độ cao 10m so với mặt đất; ở trạng thái làm việc lấy q0 = 15 kG/m2. n: là hệ số hiệu chỉnh tăng áp phụ thuộc vào độ cao so với mặt đất. Cần trục làm việc ở độ cao 20 30 m. Tra bảng 4.5, trang 91, sách KCKLMT. Ta lấy n = 1,5. c: là hệ số khí động học của kết cấu. Hệ cần vòi có kết cấu là dầm hộp. Tra bảng 4.6 trang91, sách KCKLMT. Chọn c =1.4. h: là hệ số quá tải. Tính theo phương pháp ứng suất cho phép lấy h=1. b: là hệ số kể tới tác động của gió. Chọn b = 1. pv = q0.n.c.h.b = 15.1,5.1,4 = 31,5kG/m2. - Fv : là diện tích chắn gió của vòi. Fv = 15 m2. Vậy tải trọng gió tác dụng lên vòi là: Pgv = pv.Fv = 31,5.15 = 472,5 kG. Lực gió tác dụng lên vòi phân bố đều theo chiều dài của vòi: + Lực giằng vòi Rg. + Các moment xoắn Mc và Mg tác dụng lên vòi và giằng do lực ngang T gây ra. Dựa vào sơ đồ tính ta có: Gọi độ cứng của cần và giằng vòi lần lượt là Cc và Cg ; độ cứng chống xoắn của vòi và giằng lần lượt là Gc và Gg. 2- Tại tầm với trung bình Rtb – Tính theo tổ hợp IIa: a- Các thông số: b = 750 a = 8 m d = -70 b = 3 m g = 500 Lv = 11 m b- Các lực tác dụng lên vòi: - Trọng lượng bản thân: Gv = 4 T = 4000 kG Coi trọng lượng bản thân vòi là phân bố đều trên suốt chiều dài của vòi. Và được phân tích thành 2 thành phần Gvx và Gvy. Ta có: - Trọng lượng hàng tương đương: Qtd = = 1,3.16000 = 208000 kG Với (Tra bảng 4.3; trang 264; sách KCKLMT) chế độ làm việc Trung Bình. - Lực căng cáp nâng hàng theo hướng cuốn cáp là: Sc = = 21225 kG Ta có sơ đồ tính toán: Theo sơ đồ trên ta có: - - - - c- Xác định các phản lực lên gối tựa:+ Vì: ; ; + vì: ; ; +Xét tại mặt cắt 1-1, cách A về bên phải một khoảng z: Mx = -(Qy.z + Gvy.z.z/ 2) z=0 Þ Mx = 0 z=8 Þ Mx = - 114453 kGm Q = -(Qy+Gvy.Z) z=0 Þ Q = - 13370 KG z=8 Þ Q = - 15242kG N=Qx+Gvx.z z=0 Þ N = 15934 kG z=8Þ N = 18166 kG + Xét tại mặt cắt (2-2); cách C một khoảng z: Mx = - (Rcy.Z+ Gvy.Z.Z/ 2) z=0 Þ Mx=0 z=3 Þ Mx= 114453 kGm Q = (Rcy+Gvy.z) Z=0 Þ Q = 37800 kG Z=3 Þ Q = 38502 kG N = Rcx-Gvx.Z Z=0 Þ N = -307856 kG Z=3 Þ N = - 308693 kG . Ta có biểu đồ nội lực như sau: - Tính theo tổ hợp IIb: a- Trong mặt phẳng thẳng đứng: Các lực tác dụng lên vòi: + Trọng lượng bản thân vòi: Gv = 4 T = 4000 kG + Trọng lượng hàng: Q = 16 T = 16000 kG + Lực căng cáp nâng hàng: Sc = = 16327 kG + Lực quán tínhtiếp tuyến khi thay đổi tầm với: Fqt = 0,1.Gv = 400 kG + Coi lực quán tính là lực phân bố đều trên chiều dài của vòi: fqt = Ta có sơ đồ tính: Dựa vào sơ đồ tính ta có: - - - - * Xác định các phản lực lên gối tựa:+ Vì: ; ; + vì: ; ; +Xét tại mặt cắt 1-1, cách A về bên phải một khoảng z: Mx = -(Qy.z + Gvy.z.z/ 2) z=0 Þ Mx = 0 z=8 Þ Mx = - 90768 kGm Q = -(Qy+Gvy.Z) z=0 Þ Q = - 10285 KG z=8 Þ Q = - 12157 kG N=Qx+Gvx.z z=0 Þ N = 12258 kG z=8Þ N = 14490 kG + Xét tại mặt cắt (2-2); cách C một khoảng z: Mx = - (Rcy.Z+ Gvy.Z.Z/ 2) z=0 Þ Mx=0 z=3 Þ Mx= - 90768 kGm Q = (Rcy+Gvy.z) Z=0 Þ Q = 29905 kG Z=3 Þ Q = 30607 kG N = Rcx-Gvx.Z Z=0 Þ N = -243557 kG Z=3 Þ N = -244394 kG . Ta có biểu đồ nội lực như sau: 3- tính toán vòi tại tầm với nhỏ nhất - Tính theo tổ hợp IIa: a- Các thông số: b = 750 a = 8 m d = 610 b = 3 m g = 850 Lv = 11 m b- Các lực tác dụng lên vòi: - Trọng lượng bản thân: Gv = 4 T = 4000 kG Coi trọng lượng bản thân vòi là phân bố đều trên suốt chiều dài của vòi. Và được phân tích thành 2 thành phần Gvx và Gvy. Ta có: - Trọng lượng hàng tương đương: Qtd = = 1,3.16000 = 208000 kG Với (Tra bảng 4.3; trang 264; sách KCKLMT) chế độ làm việc Trung Bình. - Lực căng cáp nâng hàng theo hướng cuốn cáp là: Sc = = 21225 kG Ta có sơ đồ tính toán: Theo sơ đồ trên ta có: - - - - c- Xác định các phản lực lên gối tựa:+ Vì: ; ; + vì: ; ; +Xét tại mặt cắt 1-1, cách A về bên phải một khoảng z: Mx = -(Qy.z + Gvy.z.z/ 2) z=0 Þ Mx = 0 z=8 Þ Mx = - 15519 kGm Q = -(Qy+Gvy.Z) z=0 Þ Q = - 1813 KG z=8 Þ Q = - 2067 kG N=Qx+Gvx.z z=0 Þ N = 2072 kG z=8Þ N = 4970 kG + Xét tại mặt cắt (2-2); cách C một khoảng z: Mx = - (Rcy.Z+ Gvy.Z.Z/ 2) z=0 Þ Mx=0 z=3 Þ Mx= - 15518 kGm Q = (Rcy+Gvy.z) Z=0 Þ Q = 5125 kG Z=3 Þ Q = 5220 kG N = Rcx-Gvx.Z Z=0 Þ N = 2841 kG Z=3 Þ N = 1755 kG . Ta có biểu đồ nội lực như sau: - Tính theo tổ hợp IIb: a- Trong mặt phẳng thẳng đứng: Các lực tác dụng len vòi: + Trọng lượng bản thân vòi: Gv = 4 T = 4000 kG + Trọng lượng hàng: Q = 16 T = 16000 kG + Lực căng cáp nâng hàng: Sc = = 16327 kG + Lực quán tính khi thay đổi tầm với: Fqt = 0,1.Gv = 400 kG + Coi lực quán tính là lực phân bố đều trên chiều dài của vòi: fqt = b- Ta có sơ đồ tính: Dựa vào sơ đồ tính ta có: - - - - c- Xác định các phản lực lên gối tựa:+ Vì: ; ; + vì: ; ; +Xét tại mặt cắt 1-1, cách A về bên phải một khoảng z: Mx = -(Qy.z + Gvy.z.z/ 2) z=0 Þ Mx = 0 z=8 Þ Mx = - 13175 kGm Q = -(Qy+Gvy.Z) z=0 Þ Q = - 1395 KG z=8 Þ Q = - 1649 kG N=Qx+Gvx.z z=0 Þ N = 15939 kG z=8Þ N = 18837 kG + Xét tại mặt cắt (2-2); cách C một khoảng z: Mx = - (Rcy.Z+ Gvy.Z.Z/ 2) z=0 Þ Mx=0 z=3 Þ Mx= - 13175 kGm Q = (Rcy+Gvy.z) Z=0 Þ Q = 4344 kG Z=3 Þ Q = 4439 kG N = Rcx-Gvx.Z Z=0 Þ N = 2408 kG Z=3 Þ N = 3495 kG . Ta có biểu đồ nội lực như sau: V- Kiểm tra điều kiện bền của vòi: 1. Taïi maët caét B –B M = 322188( KGm ) , Q = 79825 ( KG ) , N = 33478 ( KG ) *Kích thöôùc maët caét choïn sô boä * dieän tích tieát dieän : * Xaùc ñònh momen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc X vaø Y - Xeùt taám bieân : Tònh tieán heä truïc (X1O1Y) vaø (X2O2Y) veà heä truïc OXY vôùi khoaûng caùch truïc Ta ñöôïc : - Xeùt 2 taám thaønh : Tònh tieán heä truïc (XO3Y3) vaø (XO4Y4) veà heä truïc OXY vôùi khoaûng caùch truïc: Ta ñöôïc : - Xeùt toaøn boä maët caét tieát dieän : Momen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc X Momen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc Y * vaäy ta coù : ÖÙng suaát phaùp lôùn nhaát sinh ra treân tieát dieän: - ÖÙùng suaát tieáp do Q gaây ra : Q : löïc caét lôùn nhaát taïi tieát dieän Q = 79825 ( KG ) Scx : Momen tónh caùc phaàn bò caét boû ñoái vôùi truïc X Jx : Momen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc x, Jx = 352.107 ( mm4 ) bxc : Chieàu roäng tieát dieän bò caét bcx = 2.dt = 2.15 = 30 ( mm ) - ÖÙng suaát töông ñöông < [s] = 18 KG/mm2 Vaäy tieát dieän maët caét thoûa maõn ñieàu kieän beàn VI- KIEÅM TRA ÑIEÀU KIEÄN OÅN ÑÒNH 1- Kieåm tra oån ñònh daàm chính : * OÅn ñònh cuïc boä döôùi taùc duïng öùng suaát phaùp do momen uoán M gaây ra taïi maët caét nguy hieåm : - Ñaëc tröng hình hoïc cuûa daàm taïi maët caét nguy hieåm : JX = 352.10 7 mm 4 JY = 376.10 7 mm 4 F = 51400 mm 4 Ta coù : Ñoä maûnh cuûa thanh : m = 1 ( theo [4] ) tra baûng 10-2 [7] ta ñöôïc j= 0,81 Vaäy: Daàm ñuû oån ñònh VII-: TÍNH TOAÙN KEÁT CAÁU THEÙP CAÀN 1- VÒ TRÍ TAÀM VÔÙI LÔÙN NHAÁT. TOÅ HÔÏP IIa 1. Caùc thoâng soá: d = 500 a = 18 m g = 300 b = 5 m Lc = 23 m 2. Caùc löïc taùc duïng leân caàn: Troïng löôïng baûn thaân caàn phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: qc = = 608 KG/m Phaân tích qc thaønh 2 thaønh phaàn : vuoâng goùc vôùi truïc caàn vaø doïc theo truïc caàn. + qcx = qc.sing = 608.sin 300 =304 KG/m + qcy = qc.cosg = 608.cos 300 =526 KG/m Phaûn löïc taïi choát lieân keát caàn vaø voøi: RB == 166931 KG SB = = 39183 KG Caùc phaûn löïc goái töïa: Phaûn löïc trong thanh raêng RF Mo=0 RF sin 500.b- qcy.L.L/ 2=0 RF =363234 KG +Xeùt maët caét (1-1) Mx=- qcy.z.z/ 2 Z =0 Mx=0 Z=18 Mx=-85212KG Q=- qcy.z Z=0 Q=0 Z=18Q=-9468 KG N= RB + qcxz+ SB Z=0 N=206114KG Z=18N=211586 KG +Xeùt maët caét (2-2) Mx=- qcy.(z+18).(z+18/ 2)- RFy.z Z=0Mx=-85212KG Z=5Mx=0 Q=- qcy.(z+18)+ RFy Z=0 Q=-9468 KG Z=5 Q=15727 KG N= RB + qcx .(z+18) + SB + RFx. cosd Z=0 N=206114KG Z =5N=279845 K TOÅ HÔÏP IIb 1. Trong maët phaúng thaúng ñöùng: Caùc löïc taùc duïng : Troïng löôïng baûn thaân caàn phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: qc = = 608 KG/m Phaân tích qc thaønh 2 thaønh phaàn : vuoâng goùc vôùi truïc caàn vaø doïc theo truïc caàn. + qcx = qc.sing = 608.sin 300 =304 KG/m + qcy = qc.cosg = 608.cos 300 =526 KG/m Phaûn löïc taïi choát lieân keát caàn vaø voøi: RB == 166936 KG SB= =32653 KG Löïc quaùn tính tieáp tuyeán cuûa caàn khi thay ñoåi taàm vôùi coi nhö phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: fqt = = = 608 KG/m Caùc phaûn löïc goái töïa: Phaûn löïc trong thanh raêng RF Phaûn löïc goái töïa taïi choát ñuoâi caàn Ro’ , Ro’’ Mo=0 RF sin 500.b- qcy.L.L/ 2 – Fqt.L.L/ 2 RF =40526 KG +Xeùt maët caét (1-1) Mx=-( qcy.Z.Z/ 2+ Fqt.Z.Z/ 2) Z =0 Mx=0 Z=18 Mx=-753523 KG Q=- qcy.Z+ Fqt.Z.Z/ 2 Z=0 Q=0 Z=18Q=-8372KG N= RB + qcxZ+ SB Z=0 N=176547KG Z=18N=186015 KG +Xeùt maët caét (2-2) Mx=- qcy.(Z+18).(Z+18/ 2)- RF. sin 500 .Z+ Fqt.(Z+18).(Z+18)/ 2 Z=0Mx=-75352 KG Z=5Mx=0 Q=- qcy.(Z+18)+ RF. sin 500 .Z+ Fqt.(Z+18). Z=0 Q=-17677 KG Z=5 Q=29827 KG N= RB + qcx .(z+18) + SB + RF. cos50 Z=0 N=186015KG Z =5N=313787 K 2. Trong maët phaúng ngang: Caùc löïc taùc duïng : taûi troïng gioù phaân boá ñeàu theo phöông ngang: Pgc = Pc.Fc Pc : aùp löïc gioù leân caàn. Pc = q0.n.c.h.b (Kg/m2) q0 : aùp suaát ñoäng cuûa gioù ôû ñoä cao 10m so vôùi maët ñaát ôû traïng thaùi laøm vieäc, q0 = 15 kg/m2. n : heä soá hieäu chænh taêng aùp löïc phuï thuoäc vaøo ñoä cao so vôùi maë ñaát, n=1,5 ( baûng 1.6 [1] ). c : heä soá khí ñoäng hoïc , c = 1,4 ( baûng 1.7 [1] ). h : heä soá quaù taûi, tính theo phöông phaùp öùng suaát cho pheùp h =1 b : heä soá ñoäng löïc, b = 1 Fc : dieän tích chaén gioù cuûa caàn, Fc =30 m2. Pgc = 945 KG qg = = 41 KG/m2 Khi löïc ngang T taùc duïng ôû ñaàu voøi seõ gaây ra uoán vaø xoaén caàn cuõng nhö giaèng voøi. Momen töông hoã töø voøi truyeàn leân caàn do löïc ngang T gaây ra : MB = 63938 (KGm) Caùc phaûn löïc goái töïa: Phaûn löïc taïi choát chaân caàn Q= qg.L M= MB- qg.L.L/ 2 2- VÒ TRÍ TAÀM VÔÙI TRUNG BÌNH. TOÅ HÔÏP IIa 1. Caùc thoâng soá: d = 650 a = 18 m g = 500 b = 5 m Lc = 23 m 2. Caùc löïc taùc duïng leân caàn: Troïng löôïng baûn thaân caàn phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: qc = = 608 KG/m Phaân tích qc thaønh 2 thaønh phaàn : vuoâng goùc vôùi truïc caàn vaø doïc theo truïc caàn. + qcx = qc.sing = 608.sin 500 =465 KG/m + qcy = qc.cosg = 608.cos 500 =390 KG/m Phaûn löïc taïi choát lieân keát caàn vaø voøi: RB == 114172 KG SB = = 39183 KG Caùc phaûn löïc goái töïa: Phaûn löïc trong thanh raêng RF Mo=0 RF sin 650.b- qcy.L.L/ 2=0 RF =22763 KG +Xeùt maët caét (1-1) Mx=- qcy.z.z/ 2 Z =0 Mx=0 Z=18 Mx=-63180KG Q=- qcy.z Z=0 Q=0 Z=18Q=-7020 KG N= RB + qcxz+ SB Z=0 N=153355KG Z=18N=161725 KG +Xeùt maët caét (2-2) Mx=- qcy.(z+18).(z+18/ 2)- RFy.z Z=0Mx=-63180KG Z=5Mx=0 Q=- qcy.(z+18)+ RFy Z=0 Q=-13609 KG Z=5 Q=11609 KG N= RB + qcx .(z+18) + SB + RFx. cosd Z=0 N=171345KG Z =5N=173670 KG TOÅ HÔÏP IIb 1. Trong maët phaúng thaúng ñöùng: Caùc löïc taùc duïng : Troïng löôïng baûn thaân caàn phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: qc = = 608 KG/m Phaân tích qc thaønh 2 thaønh phaàn : vuoâng goùc vôùi truïc caàn vaø doïc theo truïc caàn. + qcx = qc.sing = 608.sin 500 =465 KG/m + qcy = qc.cosg = 608.cos 500 =390 KG/m Phaûn löïc taïi choát lieân keát caàn vaø voøi: RB == 99001 KG Löïc quaùn tính tieáp tuyeán cuûa caàn khi thay ñoåi taàm vôùi coi nhö phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: fqt = = = 60,86 KG/m Caùc phaûn löïc goái töïa: Phaûn löïc trong thanh raêng RF Caùc phaûn löïc goái töïa: Phaûn löïc trong thanh raêng RF Phaûn löïc goái töïa taïi choát ñuoâi caàn Ro’ , Ro’’ Mo=0 RF sin 650.b- qcy.L.L/ 2 – Fqt.L.L/ 2 RF =26312 KG +Xeùt maët caét (1-1) Mx=-( qcy.Z.Z/ 2+ Fqt.Z.Z/ 2) Z =0 Mx=0 Z=18 Mx=-73209 KG Q=- qcy.Z-Fqt.Z.Z/ 2 Z=0 Q=0 Z=18Q=-8115KG N= RB + qcxZ+ SB Z=0 N=131654KG Z=18N=137234 KG +Xeùt maët caét (2-2) Mx=- qcy.(Z+18).(Z+18/ 2)+ RF. sin 650 .Z- Fqt.(Z+18).(Z+18)/ 2 Z=0Mx=-73029 KG Z=5Mx=0 Q=- qcy.(Z+18)- RF. sin 650 .Z+ Fqt.(Z+18). Z=0 Q=15371 KG Z=5 Q=13476 KG N= RB + qcx .(z+18) + SB + RF. cos65 Z=0 N=148353KG Z =5N=153468 KG 2- VÒ TRÍ TAÀM VÔÙI NHOÛ NHAÁT. TOÅ HÔÏP IIa 1. Caùc thoâng soá: d = 720 a = 18 m g = 800 b = 5 m Lc = 23 m 2. Caùc löïc taùc duïng leân caàn: Troïng löôïng baûn thaân caàn phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: qc = = 608 KG/m Phaân tích qc thaønh 2 thaønh phaàn : vuoâng goùc vôùi truïc caàn vaø doïc theo truïc caàn. + qcx = qc.sing = 608.sin 800 =598 KG/m + qcy = qc.cosg = 608.cos 800 =105KG/m Phaûn löïc taïi choát lieân keát caàn vaø voøi: RB == 15367 KG SB = = 39183 KG 3. Caùc phaûn löïc goái töïa: Phaûn löïc trong thanh raêng RF Phaûn löïc goái töïa taïi choát ñuoâi caàn Ro’ , Ro’’ Caùc phaûn löïc goái töïa: Phaûn löïc trong thanh raêng RF Mo=0 RF sin 800.b- qcy.L.L/ 2=0 RF =5640 KG +Xeùt maët caét (1-1) Mx=- qcy.z.z/ 2 Z =0 Mx=0 Z=18 Mx=-17010KG Q=- qcy.z Z=0 Q=0 Z=18Q=-1890KG N= RB + qcxz+ SB Z=0 N=54550KG Z=18N=65314 KG +Xeùt maët caét (2-2) Mx=- qcy.(z+18).(z+18/ 2)- RFy.z Z=0Mx=-17010KG Z=5Mx=0 Q=- qcy.(z+18)+ RFy Z=0 Q=-3664 KG Z=5 Q=3139 KG N= RB + qcx .(z+18) + SB + RFx. cosd Z=0 N=66293KG Z =5N=68283 KG TOÅ HÔÏP IIb 1. Trong maët phaúng thaúng ñöùng: Caùc löïc taùc duïng : Troïng löôïng baûn thaân caàn phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: qc = = 608 KG/m Phaân tích qc thaønh 2 thaønh phaàn : vuoâng goùc vôùi truïc caàn vaø doïc theo truïc caàn. + qcx = qc.sing = 608.sin 800 =598 KG/m + qcy = qc.cosg = 608.cos 800 =105 KG/m Phaûn löïc taïi choát lieân keát caàn vaø voøi: RB == 15032 KG SB = = Löïc quaùn tính tieáp tuyeán cuûa caàn khi thay ñoåi taàm vôùi coi nhö phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: fqt = = = 60.86 KG/m Caùc phaûn löïc goái töïa: Phaûn löïc trong thanh raêng RF Phaûn löïc goái töïa taïi choát ñuoâi caàn Ro’ , Ro’’ Mo=0 RF sin 720.b- qcy.L.L/ 2 – Fqt.L.L/ 2 RF =8909 KG +Xeùt maët caét (1-1) Mx=-( qcy.Z.Z/ 2+ Fqt.Z.Z/ 2) Z =0 Mx=0 Z=18 Mx=-26869 KG Q=- qcy.Z-Fqt.Z.Z/ 2 Z=0 Q=0 Z=18Q=-2985KG N= RB + qcxZ+ SB Z=0 N=54215KG Z=18N=64979 KG +Xeùt maët caét (2-2) Mx=- qcy.(Z+18).(Z+18/ 2)+ RF. sin 720 .Z- Fqt.(Z+18).(Z+18)/ 2 Z=0Mx=-26869KG Z=5Mx=0 Q=- qcy.(Z+18)- RF. sin 720 .Z+ Fqt.(Z+18). Z=0 Q=5788 KG Z=5 Q=4958 KG N= RB + qcx .(z+18) + SB + RF. cos72 Z=0 N=6526KG Z =5N=6816 KG VIII- KIEÅM TRA ÑIEÀU KIEÄN BEÀN VAØ OÅN ÑÒNH CAÀN Ñeå tieán haønh kieåm tra beàn caàn ta thöïc hieän 3 maët caét : Maët caét ñi qua vò trí choát kieân keát caàn vaø thanh keùo doái troïng ( maët caét coù noäi löïc sinh ra lôùn nhaát ) Maët caét ñi qua vò trí choát kieân keát caàn vaø voøi Maët caét ñi qua vò trí choát kieân keát ñuoâi caàn . Ta ñaët caùc taám laùt lieân tuïc treân taám bieân chòu neùn caûn trôû söï xoay cuûa tieát dieän daàm neân coù theå boû qua böôùc kieåm tra oån ñònh toång theå cuûa caàn khi chòu xoaén 1. Maët caét ñi qua vò trí choát kieân keát caàn vaø thanh keùo doái troïng * Kích thöôùc hình hoïc maët caét : Ta coù: : M X = 109512 kGm Q Y = 23592 kG M Y = 66809344 kGm Q X = 5404,9 kG M Z = 70606247 kGm N Z = -71644 kG ÖÙng suaát, löïc neùn, löïc caét sinh ra töø maët caét Dieän tích tieát dieän : * xaùc ñònh momen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi caùc truïc X vaø Y - Xeùt 2 taàm bieân : Tònh tieán heä truïc (X1O1Y) vaø (X2O2Y) veà heä truïc OXY vôùi khoaûng caùch truïc Ta ñöôïc - Xeùt 2 taám thaønh : Tònh tieán heä truïc (XO3Y3) va ø(XO4Y4) veà heä truïc OXY vôùi khoaûng caùch truïc Ta ñöôïc : - xeùt toaøn boä maët caét tieát dieän Momen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc X Momen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc Y Momen quaùn tính choáng xoaén töï do cuûa tieát dieän : Vôùi : γ =1 : Heä soá hieäu chænh vôùi daàm haøn . b = B0 + 15 = 1190 + 15 = 1205 mm h = H0 +15 = 1600 + 15 = 1615