Giáo trình kết cấu kim loại máy trục -Phần II KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA CÁC MÁY TRỤC - Chương 6

Chia sẻ: Truong Van Phi Phi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

294
lượt xem 114
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

CẦN TRỤC THÁP §6.1.ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI. 6.1.1 – Định nghĩa. Loại cần trục có cần mà cần được lắp ở phần trên của cột cao gọi là cần trục tháp. Cần trục tháp xây dựng là những cần trục tự di chuyển hoặc không di chuyển được đặt trên mặt đất hoặc trên sườn các tòa nhà xây dựng; các cần trục tháp này có thể tự nâng lên cao cùng với công trình trong xây dựng phổ biến nhất là các cần trục tháp chạy trên đường ray. Các thông số cơ bản của cần trục tháp xây...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình kết cấu kim loại máy trục -Phần II KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA CÁC MÁY TRỤC - Chương 6

Chöông 6 CAÀN TRUÏC THAÙP §6.1.ÑÒNH NGHÓA VAØ PHAÂN LOAÏI. 6.1.1 – Ñònh nghóa. Loaïi caàn truïc coù caàn maø caàn ñöôïc laép ôû phaàn treân cuûa coät cao goïi laø caàn truïc thaùp. Caàn truïc thaùp xaây döïng laø nhöõng caàn truïc töï di chuyeån hoaëc khoâng di chuyeån ñöôïc ñaët treân maët ñaát hoaëc treân söôøn caùc toøa nhaø xaây döïng; caùc caàn truïc thaùp naøy coù theå töï naâng leân cao cuøng vôùi coâng trình trong xaây döïng phoå bieán nhaát laø caùc caàn truïc thaùp chaïy treân ñöôøng ray. Caùc thoâng soá cô baûn cuûa caàn truïc thaùp xaây döïng loaïi di ñoäng coù söùc caåu töø 0,5 ÷ 25 taán cho trong caùc soå tay caàn truïc. 6.1.2 – Phaân loaïi. Caàn truïc thaùp noùi chung thöôøng coù 2 loaïi: a) Caàn truïc coù thaùp quay: (hình 6.1) Loaïi naøy caàn ñöôïc quay cuøng vôùi coät, coøn coät (thöôøng goïi laø thaùp) thì noái cöùng vôùi beä quay. Beä quay naøy ñaët treân khung di chuyeån nhôø oå ñôõ caàn vaø thieát bò quay. Taát caû caùc cô caáu vaø ñoái troïng cuûa caàn truïc ñöôïc boá trí caân baèng treân beä quay. b) Caàn truïc coù thaùp khoâng quay: (hình 6.2). Loaïi naøy caàn coù coâng son ñoái troïng baét vôùi keát caáu hình noùn – pheãu; pheãu naøy töïa tröôït treân phaàn baát ñoäng phía treân cuûa thaùp vaø coù theå quay töông ñoái so vôùi truïc thaúng ñöùng cuûa noù. Öu ñieåm cô baûn cuûa caàn truïc thaùp so vôùi caùc loaïi caàn truïc coù caàn khaùc laø coù theå ñaët vaø di ñoäng deã daøng gaàn vôùi vò trí laøm vieäc khi xaây döïng treân cao, nhôø keát caáu cuûa caàn truïc thaùp kieåu chöõ T. Maët khaùc vôùi keát caáu kieåu chöõ T caàn truïc thaùp raát thuaän lôïi khi laép raùp caùc coâng trình kieåu hình hoäp. Do vaäy caàn truïc thaùp ñöôïc duøng roäng raõi trong caùc coâng trình xaây döïng nhaø cöûa, trong coâng nghieäp thuûy coâng cuõng nhö trong ngaønh ñoùng taøu. Hình 6.1. – Caàn truïc thaùp kieåu thaùp quay, coù caàn naèm Caùc thoâng soá cô baûn cuûa caàn ngang thay ñoåi taàm vôùi nhôø xe con mang haøng. truïc coù caàn noùi chung vaø caàn truïc thaùp 301
noùi rieâng, bao goàm : taàm vôùi cuûa caàn R; chieàu cao naâng haøng H, söùc naâng Q vaø moâmen haøng M = Q.R. Caùc trò soá R, H, Q nhaän ñöôïc phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän laøm vieäc cuûa caàn truïc vaø troïng löôïng haøng hoaëc cuûa caáu kieän laép gheùp. Momen haøng M = Q.R laø thoâng soá chuû yeáu cuûa caàn truïc bôûi vì ñoù laø thoâng soá cô baûn ñeå xaùc ñònh caùc kích thöôùc vaø loaïi tieát dieän caùc boä phaän cuûa caàn truïc. Ngöôøi ta duøng trò soá M laøm ñaïi löôïng ñaëc tröng cho caàn truïc thaùp. Thí duï: caàn truïc coù söùc naâng Q = 5 taán khi taàm vôùi R = 20m thì M = 100T.m vaø ngöôøi ta kyù hieäu caàn truïc thaùp coù M = 100T.m laø KБ – 100. Ñeå giaûm bôùt soá Hình 6.2 – Caàn truïc thaùp kieåu thaùp khoâng quay coù caàn naèm ngang thay löôïng caàn truïc saûn xuaát ñoåi taàm vôùi nhôø xe con mang haøng. ra, ngöôøi ta thoáng nhaát quy chuaån 8 loaïi kích thöôùc cô baûn vaø 4 loaïi bieán theå cuûa noù khi thieát keá caàn truïc thaùp. Chieàu cao naâng cuûa caàn truïc thaùp xaây döïng ñaït tôùi 100m, coøn moâmen haøng M cuûa moät vaøi loaïi naëng duøng trong coâng nghieäp ñaït tôùi 1400T.m. Coù moät soá caàn truïc loaïi naëng, thöïc hieän ñieàu khieån töø xa baèng voâ tuyeán ñieän, söû duïng ñeå töï ñoäng hoùa vieäc vaän chuyeån vaät lieäu hoaëc caùc caáu kieän xaây döïng töø kho baõi ñeán coâng trình laép gheùp. Beân caïnh hai loaïi treân coøn coù caàn truïc thaùp töï naâng ñöôïc xeáp vaøo nhoùm rieâng (tr.306).[12]. C n tr c thaùp coøn raát nhieàu caùch phaân loaïi khaùc nöõa, xem hình (6.3a) vaø hình (6.3b). §6.2 – TAÛI TROÏNG TÍNH TOAÙN VAØ TOÅ HÔÏP CUÛA CHUÙNG. Khi tính toaùn caàn truïc thaùp ngöôøi ta thöôøng tính theo traïng thaùi giôùi haïn veà ñoä beàn vaø tính oån ñònh cuûa chuùng, vaø khoâng tính ñeán ñoä beàn moûi bôûi vì caàn truïc thaùp thöôøng laøm vieäc ôû cheá ñoä nheï vaø trung bình. 6.2.1 – Caùc taûi troïng tính toaùn: a) Taûi troïng thaúng ñöùng do troïng löôïng baûn thaân: 302
Taûi troïng naøy xaùc ñònh theo hình veõ keát caáu, xuaát phaùt töø vieäc so saùnh vôùi caùc keát caáu töông töï ñaõ coù, cuõng coù theå xaùc ñònh gaàn ñuùng theo caùc coâng thöùc kinh nghieäm hoaëc baèng ñoà thò Hình 6.3.a – Phaân loaïi caàn truïc thaùp, (tr.6).[22]. a – theo hình thöùc keát caáu caàn; b – theo hình thöùc keát caáu thaùp; c – theo phöông phaùp caân baèng troïng löôïng heä caàn; d – theo phöông phaùp gaù ñaët caàn truïc; e – theo kieåu thieát bò di chuyeån; g – toå hôïp caàn truïc. 303
Hình 6.3.b – Phaân loaïi caàn truïc thaùp (tieáp theo), (tr.7).[22]. 304
(ñoà thò quan heä giöõa troïng löôïng baûn thaân vôùi söùc naâng Q). Moät soá coâng thöùc kinh nghieäm xaùc ñònh troïng löôïng baûn thaân caàn truïc: Troïng löôïng cuûa caàn truïc khi khoâng coù vaät daèn (balaùt): – Ñoái vôùi caàn truïc coät coù ñoä cao trung bình khi H = (1 ÷ 1,5)R vaø M = Q.R = 350T.m thì coù theå laáy: G = (0,7 ÷ 1,3)Q.R (Taán) (6.1) – Ñoái vôùi caàn truïc coät kieåu oáng xeáp choàng leân nhau, khi H = 2R vaø M = Q.R = (14 ÷ 150) T.m thì coù theå laáy: G = (0,8 ÷ 3,6)Q.R (Taán) (6.2) Trong 2 coâng thöùc treân, trò soá lôùn öùng vôùi caàn truïc coù moâmen haøng nhoû. Neáu caàn truïc coù xe con naâng haøng di ñoäng treân caàn thì troïng löôïng baûn thaân cuûa noù seõ taêng theâm 15%. Troïng löôïng cuûa keát caáu theùp tính theo % troïng löôïng toaøn boä caàn truïc tuøy theo loaïi keát caáu: – Caàn truïc coù coät quay : (55 ÷ 60) %, – Caàn truïc coù coät khoâng quay : (60 ÷ 65) %, – Caàn truïc coät kieåu oáng xeáp hoaëc laø quay ôû phía döôùi : (70 ÷ 80 )%. Trong ñoù troïng löôïng baûn thaân cuûa caàn tính theo ñôn vò chieàu daøi ñoái vôùi loaïi coù söùc naâng Q töø (3 ÷ 15) Taán laø (0,2 ÷ 0,4) T/m. b) Taûi troïng tính toaùn do troïng löôïng baûn thaân: G = n1.Gbt; q = n1.qbt (6.3) ôû ñaây: n1 = 1,1 laø heä soá vöôït taûi; Gbt; qbt laø troïng löôïng bình thöôøng cuûa keát caáu theùp. c) Taûi troïng tính toaùn thaúng ñöùng do troïng löôïng haøng: Q = n2.QH (6.4) vôùi n2 – heä soá vöôït taûi xaùc ñònh theo baûng (6.1), QH – troïng löôïng ñònh möùc cuûa haøng. Baûng 6.1 – heä soá vöôït taûi n2 Söùc naâng cuûa caàn truïc, Taán Cheá ñoä laøm vieäc cuûa caàn truïc. Ñeán 1,5 1,5 ÷ 5 >5 Nheï 1,25 1,15 1,1 Trung bình 1,35 1,25 1,2 d) Taûi troïng ñoäng quaùn tính: Taûi troïng quaùn tính sinh ra khi taêng hoaëc giaûm toác ñoä trong thôøi gian haï haøng hoaëc phanh caùc cô caáu, cuõng nhö do söï va ñaäp vaø va chaïm lôùn ôû choã noái ray hoaëc trong cô caáu truyeàn ñoäng do khe hôû cuûa caùc caëp laép gheùp taêng leân vì maøi moøn trong quaù trình laøm vieäc. Caùc taûi troïng naøy gaây ra caùc boä phaän cuûa caàn truïc öùng suaát bieán ñoåi trong moät giôùi haïn roäng vaø thöôøng vöôït quaù trò soá öùng suaát sinh ra do troïng löôïng cuûa haøng. Vì vaäy khi tính toaùn caàn truïc thaùp xaây döïng, ngöôøi ta khoâng aùp duïng phöông phaùp thoâng thöôøng laø xeùt ñeán ñaëc ñieåm ñoäng löïc cuûa taûi troïng thaúng ñöùng baèng caùch nhaân taûi troïng tónh vôùi heä soá ñoäng. Khi tính toaùn caàn truïc thaùp ôû traïng thaùi laøm vieäc ngöôøi ta ñeà caäp tröïc tieáp ñeán taûi troïng quaùn tính sinh ra trong thôøi gian naâng hoaëc haï haøng Po vaø khi quay caàn truïc coù mang haøng Pq (xem hình 6.4). Taûi troïng quaùn tính Pqt taùc duïng taïi ñieåm tính toaùn baèng: Pqt = m.γ (6.5) ôû ñaây, m – khoái löôïng töøng phaàn cuûa caàn truïc quy veà ñieåm tính toaùn; γ – gia toác daøi tính toaùn taïi ñieåm naøy. Ñeå ñôn giaûn tính toaùn, ngöôøi ta quy ñoåi khoái löôïng cuûa töøng phaàn rieâng bieät veà moät hoaëc 2 ñieåm. 305
Ta xaùc ñònh 3 loaïi taûi troïng quaùn tính sau ñaây: *) Taûi troïng quaùn tính khi naâng hoaëc haï haøng xuaát hieän do söï dao ñoäng cuûa khoái löôïng caàn truïc vaø haøng, goàm: – Taûi troïng naèm ngang do caùc phaàn dao ñoäng cuûa caàn truïc maø khoái löôïng cuûa chuùng ñöôïc qui ñoåi veà ñuoâi caàn m1 (hình 6.4a, b). – Taûi troïng thaúng ñöùng do caùc phaàn dao ñoäng cuûa caàn truïc qui ñoåi veà ñaàu caàn m2 vaø do haøng cuøng vôùi moùc caâu m3 (hình 6.4a, b). Hình 6.4 Sô ñoà xaùc ñònh taûi troïng ñoäng quaùn tính a, b – Taûi troïng quaùn tính khi naâng hoaëc haï haøng; c, d - Taûi troïng quaùn tính khi quay. Trò soá cuûa khoái löôïng qui ñoåi xaùc ñònh theo coâng thöùc: m1 = Σm.k G' ÔÛ ñaây, m = – laø khoái löôïng cuûa phaàn qui ñoåi veà ñieåm tính toaùn; k – laø heä soá qui ñoåi. g *) Taûi troïng quaùn tính khi quay caàn truïc coù haøng xuaát hieän khi taùc duïng khoâng caân baèng cuûa khoái löôïng haøng, caàn, ñoái troïng trong thôøi gian taêng toác vaø haõm cô caáu quay. Ñeå ñôn giaûn tính toaùn khoái löôïng phaân boá cuûa caàn ta thay theá baèng moät khoái löôïng qui ñoåi ñaët ôû ñaàu caàn (hình 6.4.c, d), trong ñoù trò soá cuûa khoái löôïng qui ñoåi tính theo coâng thöùc: m1 = Σm.k; maø heä soá k xaùc ñònh töø coâng thöùc: 306
ΣI o k= (6.6) m.l 2 vôùi ΣIo: toång moâmen quaùn tính cuûa caàn vaø taát caû caùc boä phaän lieân keát vôùi noù ñoái vôùi truïc quay cuûa caàn truïc; l – chieàu daøi cuûa caàn caàn truïc. Gia toác tính toaùn cuûa khoái löôïng baát kyø naøo xaùc ñònh theo coâng thöùc: γ = ε.Ri (6.7) ôû ñaây, ε laø gia toác goùc tính toaùn cuûa caàn truïc, 1/s2; Ri laø khoaûng caùch töø khoái löôïng thöù i ñang khaûo saùt tôùi truïc quay cuûa caàn truïc. *) Taûi troïng quaùn tính khi laép raùp vaø vaän chuyeån. Khi laép raùp taûi troïng quaùn tính laáy baèng 30% troïng löôïng caùc phaàn ñöôïc naâng leân cuûa caàn truïc. Coøn khi vaän chuyeån thì laáy baèng 40% ÷ 50%. e) Caùc löïc ngang. Caùc thaønh phaàn naèm ngang cuûa taát caû caùc taûi troïng sinh ra do söï nghieâng cuûa caàn truïc vì khi ñaët ñöôøng ray hoaëc cheá taïo caàn truïc khoâng chính xaùc taïo ra cuõng nhö do söï bieán daïng ñaøn hoài cuûa maët ñöôøng vaø keát caáu caàn truïc. Taát caû caùc thaønh phaàn löïc ngang naøy ñöôïc tính theo coâng thöùc, trong ñoù khoâng tính ñeán heä soá vöôït taûi: Pn = G.i hoaëc Pn = Q.i (6.8) ôû ñaây: i = (50/B) laø ñoä nghieâng Hình 6.5 – Aùp löïc gioù phaân boá theo chieàu cao. lôùn nhaát coù theå cuûa caàn truïc. B – chieàu roäng baùnh xe cuûa caàn truïc (mm). f) Taûi troïng gioù: *) Taûi troïng gioù taùc duïng leân caàn truïc khi khoâng laøm vieäc: Taûi troïng naøy phaûi ñeà caäp tôùi khi tính toaùn keát caáu theùp, cô caáu quay, cô caáu di chuyeån, cô caáu thay ñoåi taàm vôùi, thieát bò ñoái troïng vaø oån ñònh baûn thaân caàn truïc. Khi naøy aùp löïc gioù q0 xaùc ñònh phaûi theo khu vöïc gioù nôi ñaët caàn truïc (q0 tra trong caùc taøi lieäu khu vöïc gioù cuûa Nha khí töôïng). Neáu ta khoâng bieát roõ khu vöïc ñaët caàn truïc thì coù theå laáy q0 = 70 kG/m2. Taûi troïng gioù phaân boá ω taùc duïng leân dieän tích chaén gioù cuûa keát caáu caàn truïc theo töøng khu vöïc gioù ôû ñoä cao 10 meùt: ω = q0 .kH.C.β (6.9) trong ñoù, kH : Heä soá xeùt ñeán söï taêng aùp löïc gioù theo ñoä cao tính töø maët ñaát, xem baûng (6.2). 307
C : 0,35 ÷ 2,4 : Heä soá khí ñoäng hoïc phuï thuoäc vaøo daïng vaø kích thöôùc cuûa caàn truïc vaø vaän toác cuûa gioù. β : 1,1 ÷ 2,05 : Heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng ñoäng löïc hoïc gaây ra do taùc duïng xung löïc q. Trò soá ω nhaän ñöôïc thöôøng khoâng ñoåi trong giôùi haïn chieàu cao 10m. Baûng 6.2 – Heä soá kH theo khu vöïc ñoä cao. Chieàu cao treân 0÷10 10÷20 20÷30 30÷40 40÷50 50÷60 60÷70 70÷80 80÷90 90÷100 maët ñaát (m) 1,0 1,32 1,5 1,7 1,8 1,9 2,0 2,12 2,18 2,24 kH *) Taûi troïng gioù taùc duïng leân caàn truïc trong traïng thaùi laøm vieäc: taûi troïng naøy ñöôïc ñeà caäp tôùi khi tính keát caáu theùp, cô caáu quay, coâng suaát ñoäng cô vaø oån ñònh cuûa caàn truïc. Khi naøy heä soá vöôït taûi laáy baèng n =1. + Taûi troïng phaân boá cuûa gioù leân haøng: ωh = q0.C.kH (6.10) 2 ôû ñaây, q0 = 15 kG/m ; q0 khoâng phuï thuoäc vaøo khu vöïc ñaët caàn truïc; C = 1,2, neáu ñöôøng bao cuûa haøng khoâng tìm ñöôïc. Taûi troïng gioù toaøn boä taùc duïng leân caùc boä phaän cuûa caàn truïc (hoaëc haøng) ôû khu vöïc ñoä cao ñaõ cho: Pg = ω.F (6.11) 2 ôû ñaây : ω : laø taûi troïng phaân boá cuûa gioù, kG/m F : dieän tích chaén gioù cuûa caùc boä phaän caàn truïc hoaëc cuûa haøng (m2) Ñoái vôùi haøng thì F laáy theo thöïc teá hay coù theå theo soá lieäu thoáng keâ, khi khoâng coù caùc soá lieäu naøy thì laáy theo troïng löôïng haøng (xem chöông 4 – Phaàn I). Sô ñoà taûi troïng gioù taùc duïng leân caàn truïc xem hình (6.5). 6.2.2 – Toå hôïp taûi troïng. Caùc taûi troïng taùc duïng leân caàn truïc xaùc ñònh ñoái vôùi taát caû caùc traïng thaùi coù theå dieãn ra cuûa caàn truïc (xem baûng 6.3) nhö: traïng thaùi khoâng laøm vieäc kyù hieäu IIIa; traïng thaùi khoâng laøm vieäc ñang tieán haønh laép raùp kyù hieäu IIIb; traïng thaùi laøm vieäc, kyù hieäu II. Baûng 6.3 – Taûi troïng tính toaùn vaø toå hôïp taûi troïng khi tính ñoä beàn vaø oån ñònh cuûa caàn truïc thaùp xaây döïng. Caùc daïng taûi troïng Toå hôïp taûi troïng IIa IIb IIc IId IIIa IIIb Troïng löôïng baûn thaân caùc boä phaän G 1,1G 1,1G 1,1G 1,1G 1,1G 1,5G Troïng löôïng haøng (khoâng keå cô caáu ngoaïm haøng) Q n 2Q n 2Q n 2Q n 2Q – – Taûi troïng quaùn tính khi Naâng hoaëc haï + + + – – – caùc cô caáu laøm vieäc Quay coù haøng + + – – – – Trong mp treo haøng. + + + Löïc ngang do nghieâng – – – caàn truïc. ⊥ vôùi mp treo haøng. + – – – – – AÙp löïc gioù Pg nPgII nPgII nPgII nPgIII nPgIII – Taûi troïng laép raùp vaø vaän chuyeån + – – – – – 308
Chuù thích baûng (6.3) 1 – Caùc toå hôïp taûi troïng qui öôùc duøng cho caùc boä phaän cuûa keát caáu theùp nhö sau: IIa, IIb, IIc, cho thanh bieân cuûa caàn coät, thaùp, beä quay: IIc cho caùc thanh buïng cuûa caàn; IId cho caùc thanh buïng cuûa thaùp. 2 – Daáu “+”chæ taûi troïng coù ñeå yù ñeán; daáu “–”chæ taûi troïng khoâng caàn ñeå yù ñeán. 3 – Chieàu cuûa aùp löïc gioù Pg laáy töông töï nhö chieàu cuûa löïc ngang sinh ra do caàn truïc bò nghieâng. §6.3 – ÑAËC ÑIEÅM TÍNH TOAÙN VAØ THIEÁT KEÁ KEÁT CAÁU THEÙP. 6.3.1 – Phöông phaùp tính toaùn: Tính toaùn vaø thieát keá keát caáu theùp cuûa caàn truïc thaùp tieán haønh theo phöông phaùp traïng thaùi giôùi haïn, hieän nay ngöôøi ta ít söû duïng phöông phaùp tính theo öùng suaát cho pheùp. Khaû naêng chòu ñöïng cuûa keát caáu theùp kieåm tra theo coâng thöùc: σ < R = RH .k.m (6.12) H ôû ñaây, R : söùc beàn ñònh möùc hay giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu; m : heä soá ñieàu kieän laøm vieäc xaùc ñònh theo coâng thöùc: m = m1 m2 m3; vôùi m1: heä soá xeùt ñeán möùc ñoä haïn cheá do hoûng hoùc; m2: heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa söï bieán daïng caùc caáu kieän thaønh moûng (do uoán, neùn); m3 : heä soá ñieàu kieän laép raùp, xeùt ñeán öùng suaát phuï trong thanh. Baûng 6.4 – Heä soá laøm vieäc m1, m2, m3. Tt Tra cöùu m1 theo: ñaëc ñieåm traïng thaùi laøm vieäc caùc boä phaän. m1 Caùc boä phaän maø söï phaù hoûng cuûa chuùng coù theå daãn ñeán söï hö hoûng caùc boä phaän lieân 01 0,9 keát hoaëc laøm caàn truïc bò laät ñoå. 02 Caùc boä phaän maø söï hö hoûng cuûa chuùng khoâng gaây hö hoûng cho caùc boä phaän laân caän. 1,0 Trong traïng thaùi khoâng laøm vieäc cuõng nhö khi laép raùp, vaän chuyeån ñoái vôùi taát caû caùc 03 1,05 boä phaän. Tra cöùu m2 theo: tieát dieän cuûa caùc boä phaän. m2 01 Keát caáu taám thaønh daøy ñeán 4 mm. 0,9 02 Theùp goùc ñeàu caïnh tôùi 63x6 vaø khoâng ñeàu caïnh 90x56x6 0,9 03 Caùc boä phaän töø theùp oáng ñöôøng kính tôùi 40 mm hoaëc chieàu daøy tôùi 3 mm. 1,0 04 Theùp chöõ U vaø chöõ I loaïi N°8 1,0 05 Ñoái vôùi caùc boä phaän coøn laïi. 1,0 Tra cöùu m3 theo: hình daïng cuûa caùc boä phaän. m3 Heä thanh giaèng khoâng lieân keát vôùi khu vöïc laân 01 0,8 Thanh giaèng töø theùp goùc ñeàu caïnh caän baèng baûn tieáp ñieåm. ñôn chieác coá ñònh ôû moät caùnh. Nhö treân nhöng coù lieân keát vôùi khu vöïc laân caän 02 0,9 baèng baûn tieáp ñieåm. 03 Theùp chöõ U coá ñònh ôû taám buïng 0,9 04 Nhö treân nhöng choã coá ñònh laø baûn caùnh 0,75 05 Chæ coá ñònh nhôø caùnh nhoû 0,75 Theùp goùc khoâng ñeàu caïnh 06 Coá ñònh ôû caùnh lôùn 0,85 07 Ñoái vôùi caùc boä phaän coøn laïi 1,0 309
Thí duï: söùc beàn tính toaùn cuûa theùp CT3 (RH = 2400 kG/cm2, k = 0,9 neân R=RH .k.m) – Ñoái vôùi thanh bieân laøm baèng theùp oáng söï phaù huûy cuûa noù coù theå laøm ñoå caàn truïc thì: R = 2400.0,9.0,9 = 1950 kG/cm2 m = 0,9.1.1 = 0,9; – Ñoái vôùi thanh cheùo cuûa daøn maét löôùi khoâng lieân keát vôùi caùc thanh khaùc baèng baûn tieáp ñieåm, coá ñònh vôùi thanh khaùc baèng baûn tieáp ñieåm, coá ñònh vôùi thanh khaùc chæ nhôø moät caùnh, theùp goùc daøy 5 mm: R = 2400.0,9.0,72 = 1550 kG/cm2 m = 1.0,9.0,8 = 0,72; 6.3.2 – Tính oån ñònh cuûa caàn truïc thaùp: Tính oån ñònh cuûa caàn truïc thaùp xaây döïng ñöôïc kieåm tra baèng caùch sau ñaây: + OÅn ñònh khi coù haøng: xaùc ñònh ôû traïng thaùi caàn truïc laøm vieäc, luùc ñoù coù haøng treo treân moùc, höôùng gioù vaø caàn truïc nghieâng veà phía haøng (hình 6.6). Tröôøng hôïp naøy coøn goïi laø oån ñònh haøng cuûa caàn truïc. Kieåm tra oån ñònh theo coâng thöùc sau: Gka1 - M g − M g ≥ Q.l1 (6.13) k h + OÅn ñònh baûn thaân cuûa caàn truïc: xaùc ñònh trong traïng thaùi khoâng laøm vieäc, luùc ñoù khoâng coù haøng treo ôû moùc, höôùng gioù vaø ñoä nghieâng veà phía ñoái troïng cuûa caàn truïc (hình 6.6) theo coâng thöùc: Gk.a2 ≥ M g (6.14) k ôû ñaây: Gk: troïng löôïng caàn truïc; a1: khoaûng caùch naèm ngang tính töø troïng taâm cuûa caàn truïc ñeán ñieåm laät, khi xaùc ñònh Hình 6.6 – Sô ñoà tính toaùn oån ñònh caàn truïc thaùp. coù tính ñeán söï nghieâng veà phía a – Traïng thaùi coù haøng; b – Traïng thaùi khoâng coù haøng. haøng. ÔÛ hình veõ (6.6) coù a1 = (b+c).cosαo. a2: khoaûng caùch töø troïng taâm caàn truïc ñeán ñieåm laät khi xaùc ñònh coù tính tôùi söï nghieâng veà phía ñoái troïng. ÔÛ hình veõ (6.6) coù: a2 = (b – c’).cosαo. l1: khoaûng caùch theo phöông naèm ngang tính töø ñieåm laät 1 (truïc laät) ñeán phöông cuûa caùp treo haøng (caùnh tay ñoøn gaây laät cuûa troïng löôïng haøng); l1 = [(a-b) + h.sinαo].cosαo. M gk vaø M gh : momen laät do taûi troïng gioù taùc duïng leân caàn truïc vaø haøng; Q = QHn – taûi troïng tính toaùn do troïng löôïng haøng coù keå ñeán heä soá vöôït taûi n (baûng 6.5). Baûng 6.5 – Trò soá n ñeå kieåm tra oån ñònh haøng. Troïng löôïng haøng QH (taán) < 1,5 1,5 ÷ 5 >5 Heä soá vöôït taûi n 1,6 1,5 1,4 §6.4 – TÍNH TOAÙN COÄT (THAÙP) Caùc löïc trong töøng phaàn cuûa coät vaø caàn ñöôïc xaùc ñònh theo toå hôïp taûi troïng IIa, IIb, IIc (xem baûng 6.3). Tieán haønh tính toaùn theo caùc löïc cuûa toå hôïp taûi troïng baát lôïi nhaát. Ñoái vôùi caùc tröôøng hôïp phöùc taïp vaø coù khaû naêng laøm cong coät vaø caàn thì neân tính theo heä thoáng bieán daïng. 310
6.4.1-Xaùc ñònh öùng löïc trong coät do taûi troïng thaúng ñöùng. a) Ñoái vôùi coät khoâng quay (xem 6.7). Hình 6.7 – Sô ñoà tính phaûn löïc ôû oå chaën A vaø B cuûa coät taïi ñaàu treân cuûa choùp quay (cuõng laø ñaàu treân cuûa thaùp) vaø phaûn löïc A cuûa con laên giöõa phaàn quay vôùi coät (thaùp). a – Tröôøng hôïp nhaùnh caùp cuoái cuøng cuûa pa laêng naâng haøng vaø naâng caàn coù phöông thaúng ñöùng. b – Tröôøng hôïp nhaùnh caùp cuoái cuøng cuûa pa laêng naâng haøng vaø naâng caàn coù phöông baát kyø; c – Xaùc ñònh taûi troïng leân thaùp khoâng quay. Caùc taûi troïng ngoaøi laø: Sn – Löïc keùo cuûa palaêng giöõ caàn; Sn.k – Löïc keùo cuûa thanh giaèng coâng son ñoái troïng; Y, X – Löïc thaønh phaàn ôû khôùp baûn leà cuûa caàn; Y’, X’ – Löïc thaønh phaàn ôû khôùp noái vôùi coâng son ñoái troïng; Gk – Troïng löôïng baûn thaân cuûa choùp quay; – löïc keùo thaúng ñöùng ôû nhaùnh cuoái cuûa palaêng Sn mηc caàn; – löïc keùo ôû nhaùnh cuoái cuûa cuûa palaêng haøng; q Q+q nη n laø troïng löôïng cuûa moùc; Hình 6.8 – Sô ñoà xaùc ñònh moâmen uoán Thoâng thöôøng : m = 6 ÷ 8 vaø n = 2 ÷ 4 laø boäi trong maët phaúng treo haøng. suaát palaêng giöõ caàn vaø palaêng haøng; ηc = ηn = 0,95 (hieäu suaát cuûa palaêng). 311
+ Ñoái vôùi tröôøng hôïp palaêng caàn nghieâng töø ñaàu caàn xuoáng phía ñaàu coät, duøng ba phöông trình tónh hoïc: ΣMo = 0; ΣX = 0; ΣY = 0. ΣMo = Sn.h.cosδ + Y.x0 – X.y0 + X’.y0’ – Y’.x0’ – Sn.k.h.cosδ’ – C.h =0 (6.15) C = [Sn.h.cosδ + Y.x0 – X.y0 + X’.y0’ – Y’.x0’ – Sn.k.h.cosδ’]/h (6.15’) ΣX = Sn.cosδ – C – X + A + X’ – Sn.k.cosδ’ =0 (6.16) A = C + Sn.k.cosδ’ – Sn.cosδ + X – X’ (6.16’) ΣY = Gk + S n + Q + q – S .sinδ + Y + Y’ + S .sinδ’ – B =0 (6.17) n n.k mηc nη n B = Gk + S n + Q + q – S .sinδ + S .sinδ’+ Y + Y’ (6.17’) n n.k mηc nη n + Trong tröôøng hôïp khi giaèng caàn nghieâng töø phía ñaàu coät xuoáng phía ñaàu caàn thì trò soá Sn.sinδ seõ coù daáu ngöôïc laïi (xem phöông trình 6.17). b) ÔÛ coät khoâng quay cuûa caàn truïc coù xe con di ñoäng treân caàn naèm ngang (hình 6.7b) thì coù theâm löïc cuûa caùp keùo xe con Sx. Tính toaùn taûi troïng töông töï nhö treân chuùng ta xaùc ñònh ñöôïc caùc phaûn löïc A , B vaø C. Bieát ñöôïc caùc löïc truyeàn töø choùp quay ñeán choùp khoâng quay ta seõ xaùc ñònh ñöôïc caùc yeáu toá löïc taïi tieát dieän goái ñôõ cuûa thaùp. ΣMo = Sn.h.cosδ + ST.h.cosψ + Q + q .h.cosϕ + Y.b – X.a – Sn.k.h.cosδ’ – nη n – Q + q .h.cosϕ’ – ST .h.cosψ’ – S n .h.cosε – Y’.b’ + X’.a’ – C.h = 0 (6.18) mηc nη n C = Sn.cosδ + ST.(cosψ – cosψ’) + Q + q .(cosϕ – cosϕ’) – S n .cosε – mηc nη n – Sn.k.cosδ’ + (Y.b – X.a – Y’.b’ + X’.a’)/h (6.18’) ΣX = Sn.cosδ – C – X + A + X’ – Sn.k.cosδ’ + ST.(cosψ – cosψ’) – – Q + q .(cosϕ – cosϕ’) – S n .cosε =0 (6.19) mηc nη n A = C + Sn.k.cosδ’ + X – Sn.cosδ – X’ – ST.(cosψ – cosψ’) – – Q + q .(cosϕ – cosϕ’) + S n .cosε (6.19') mηc nη n ΣY = Gk + Y + Y’ + Sn.sinδ + Sn.k. sinδ’ + ST.(sinψ + sinψ’) + + Q + q .(sinϕ + sinϕ’) + S n .sinε – B =0 (6.20) mηc nη n B = Gk + Y + Y’ + Sn.sinδ + Sn.k. sinδ’ + ST.(sinψ + sinψ’) + + Q + q .(sinϕ + sinϕ’) + S n .sinε (6.20’) mηc nη n Bieát ñöôïc caùc löïc truyeàn töø choùp quay ñeán choùp khoâng quay ta seõ xaùc ñònh ñöôïc caùc yeáu toá löïc taïi tieát dieän goái ñôõ cuûa cuûa thaùp (hình 6.7c). *) Moâ men uoán trong maët phaúng treo (xem hình 6.8): M = C.(H+h) – A.H + 0,5Pgt.(H+h) (6.21) *) Löïc neùn danh nghóa: N = B + Gб (6.22) *) Löïc ngang: F = C + Pgt – A (6.23) 312
c) Coät quay chòu neùn: Hình 6.9 – Sô ñoà tính moâ men uoán thaùp (ñoái vôùi caàn truïc thaùp coù thaùp quay) Khi tính toaùn coät quay chòu neùn thì söï giaûm taûi moät phaàn hay toaøn phaàn do uoán trong maët phaúng cuûa caàn truïc (hình 6.9) ñöôïc giaûi quyeát khoâng tính ñeán momen bieán daïng phuï ôû cuøng trong 313
maët phaúng naøy, tröø tröôøng hôïp kieåm tra ñoä beàn cuûa caùc boä phaän trong coät döôùi taùc duïng cuûa toå hôïp taûi troïng IIc (xem baûng 6.3). ÔÛ caàn truïc coù thaùp quay, soá nhaùnh caùp ñeäm k cuûa pa laêng naâng caàn caàn thieát ñeå giaûm moâmen uoán thaùp do troïng löôïng haøng vaø troïng löôïng caàn ñöôïc xaùc ñònh ñoái vôùi moät taàm voái cuï theå cuûa caàn baèng phöông phaùp sau ñaây (xem hình 6.8). Neáu goïi löïc caêng trong pa laêng naâng caàn laø Sn; vôùi muïc ñích thoáng nhaát söû duïng caùp caùp naâng haøng vaø caùp naâng caàn thì boäi suaát m cuûa pa laêng naâng caàn ñöôïc xaùc ñònh töø ñieàu kieän: Sn = Q + q (6.24) mηc nη n S n ηn töø ñoù : (6.25) m= . .n Q + q ηc Töø vieäc caân baèng moâ men ñoái vôùi moät ñieåm treân truïc cuûa thaùp: Gp Gp G [Q+q+ c + ].RQ = [ S n (m+k) + +Gn].Rc + Q + q (rΓ + rc) (6.26) mηc nη n 2 2 2 Suy ra:   η  RQ Rc   r +r    RQ k = (Q + q ). RQ − r c  + Gc . (6.27) + Gp  −  − Gn .Rc . c − 1.m   2  n.η n     S n Rc 2 2      ôû ñaây: Gp – Troïng löôïng caùp giaèng caàn Gn – Troïng löôïng pa laêng naâng caàn, Gc – Troïng löôïng caàn, RQ, Rc, rr, rc – caùc khoaûng caùch (hình 6.9) Rc’ thöôøng baèng Rc *) Moâ men uoán ôû trong maët phaúng treo taïi maët caét cuûa goái töïc B caùch khôùp baûn leà moät khoaûng laø b: M = Sn(H + h – b)cosδ + Snasinδ + Pgt [0,5 (H + h) – b] + Y.x0 – X(H – b) m+k – Sn. Rc – Q + q (rΓ + rc) =0 (6.28) nη n m Töø coâng thöùc treân ta coù keát luaän laø khi coù caùp giöõ coät thì söï giaûm taûi moät phaàn do momen. Löïc neùn danh nghóa ôû coät: Q+q N = Y + Gб + Sn  m + k ± sin δ  + 2 (1 ± sin δ ) (6.29)   nη n m  Löïc ngang ôû goái töïa B cuûa coät : Q+q F = S n cos δ + Pgt − X + 2 (6.30) cos δ nη n Ñeå giaûm taûi cho coät coù caàn thaúng do momen sinh ra bôûi troïng löôïng caàn vaø haøng, ngöôøi ta ñöa ra caùch löïa choïn toïa ñoä naèm ngang cuûa puli ñaàu coät a. Nhö vaäy ñeå momen uoán ôû beân phaûi vaø beân traùi keå töø truïc cuûa coät baèng nhau. Ñoä cao cuûa puli ñaàu coät tính töø truïc baûn leà ñuoâi caàn h0 phaûi löïa choïn cho phuø hôïp (neân laáy baèng 0,25L). 6.4.2-Xaùc ñònh öùng löïc ôû coät do taûi troïng ngang sinh ra. Taûi troïng ngang taùc duïng leân coät goàm coù taûi troïng quaùn tính khi quay caàn coù mang haøng Pqt (xem hình 6.4c, d), taûi troïng gioù Pg (xem hình 6.5) vaø thaønh phaàn löïc ngang do söï nghieâng cuûa caàn truïc Pn . Caùc taûi troïng naøy naèm ngoaøi maët phaúng treo haøng. Xaùc ñònh ñieåm ñaët taát caùc löïc ngang nhö ôû ví duï hình (6.10), chuùng ta tìm ñöôïc: – Moâmen uoán cô baûn trong maët phaúng: M n = ∑ (Pqt y + Pg y + Pn y ) (6.31) c 314
– Löïc caét: Q = ∑ (Pqt + Pg + Pn ) (6.32) – Moâmen xoaén: M x = (Pqt rq + Pg rg + Pn rn ) (6.33) Moâmen uoán cô baûn M u c vaø momen uoán tính toaùn M u tt ñöôïc xaùc ñònh nhö trong ví duï chöông naøy. 6.4.3-Xaùc ñònh löïc neùn lôùn nhaát trong thanh bieân cuûa coät boán maët do taûi troïng thaúng ñöùng vaø naèm ngang sinh ra. Coät chòu löïc neùn N vaø momen uoán trong maët phaúng treo M u vaø ngoaøi maët t phaúng treo M u . ÔÛ coät khoâng n quay coù tieát dieän ngang hình vuoâng, löïc neùn lôùn nhaát xuaát hieän trong thanh bieân xuaát hieän ôû moät soá trong caùc tröôøng hôïp sau: – Tröôøng hôïp 1: Caàn nghieâng 45° vaø höôùng theo ñöôøng cheùo cuûa coät momen Hình 6.10 – Sô ñoà tính coät chòu taûi troïng ngang. uoán M u vaø M u , 2 thaønh t n phaàn moâmen naøy chæ do hai thanh bieân (coù tay ñoøn baèng ñöôøng cheùo cuûa hình vuoâng vôùi caïnh laø b) chòu. Löïc trong thanh bieân tìm ñöôïc laø löïc lôùn nhaát : N M ut N M un S tb = + vaø S tb = + (6.34) 1 4 1,4b 4 1,4b – Tröôøng hôïp 2: Caàn naèm doïc hoaëc thaúng goùc vôùi ñöôøng ray thì löïc lôùn nhaát trong thanh bieân tìm ñöôïc laø: N M ut + M un S tb = + (6.35) 4 2b Ñoái vôùi coät quay thì öùng löïc trong thanh bieân ñöôïc xaùc ñònh töông töï nhö ôû tröôøng hôïp thöù hai (coâng thöùc 6.35). 6.4.4-Xaùc ñònh momen xoaén ôû coät vaø caàn: Momen xoaén xuaát hieän ôû caùc tröôøng hôïp khi taûi troïng taùc duïng trong maët phaúng thaúng goùc vôùi truïc cuûa coät coù caùnh tay ñoøn r tính töø truïc naøy: M X = ∑ Ph r (6.36) 315
Taûi troïng quaùn tính Pqt taûi troïng gioù vaø taûi troïng do söï nghieâng caàn truïc taùc duïng ôû ñaàu caàn, laøm caàn vaø thaùp bò xoaén (hình 6.9). Momen xoaén do caùc löïc ngang ñöôïc xaùc ñònh theo toå hôïp taûi troïng IIa vaø IId khi khoâng tính ñeán caùc thanh giaèng giöõ coät (xem baûng 6.3 vaø hình 6.10). M X = ∑ Pg rg + Pn rn Theo toå hôïp IIa : (6.37) ôû ñaây rg vaø rn laø caùnh tay ñoøn cuûa taûi troïng gioù vaø nghieâng caàn truïc. M X = r (P2 qt + P3qt ) Theo toå hôïp IIb : (6.38) ôû ñaây P2qt , P3qt taûi troïng quaùn tính naèm ngang xuaát hieän khi quay caàn truïc. Khi caàn truïc töïa treân ba ñieåm töïa (B, C, D) (hình 6.10) thì coät cuõng seõ bò xoaén do taùc duïng cuûa momen uoán M trong maët phaúng treo haøng cuûa caàn truïc. Ñeå xaùc ñònh Mx ta thay M baèng tích soá Ny.h = M ñaët ôû trong maët phaúng thaúng ñöùng theo truïc cuûa coät (löïc Ny bieåu thò baèng neùt ñöùt). Khi naøy ôû tieát dieän oå ñôõ cuûa coät trò soá momen uoán khoâng thay ñoåi. Hôn nöõa taïi chieàu cao h tính töø chaân cuûa veà phía goái ñôõ CD coù theå xuaát hieän momen do ngaãu löïc Ny . Coù theå xem nhö laø moät trong hai löïc naøy taïo neân momen uoán M = Ny.h laøm uoán coät, coøn löïc kia laøm xoaén coät : b b (6.39) M x = Ny. = M 2 2h §6.5 – ÖÙNG LÖÏC ÔÛ CAÙC BOÄ PHAÄN CUÛA CAÀN VAØ COÄT KIEÅU MAÉT LÖÔÙI KHI CHÒU MOÂMEN XOAÉN ÖÙng löïc trong caùc thanh cuûa keát caáu khoâng gian kieåu maét löôùi xaùc ñònh baèng caùch phaân tích chuùng thaønh caùc daøn phaúng. Khi ñoù caàn phaûi xeùt ñeán söï taùc ñoäng cuûa caùc noäi löïc F1, F2 vaø F3 (hình 6.11), [01], 09]. Hình 6.11 – Sô ñoà tính daøn chòu xoaén. Caùc löïc phaân cho caùc daøn phaúng phaûi tính toaùn vaø boá trí sao cho khi goäp caùc daøn phaúng trong cuøng moät heä khoâng gian thì chuùng phaûi caân baèng nhau. Coøn ngoaïi löïc khi phaân tích chæ neân ñaët goïn vaøo moät trong caùc daøn phaúng. Thí duï: Xaùc ñònh öùng löïc trong caùc boä phaän cuûa keát caáu khoâng gian 4 maët (hình 6.11). 316
Mx Ta töôûng töôïng taùch keát caáu ra saùu daøn phaúng. Ñaët theâm ngoaïi löïc P = vaøo maét 1 vaø b 2’ cuûa daøn ñaàu. Söï xoaén cuûa daøn ñaàu muùt bò haïn cheá bôûi caùc thanh cheùo trong caùc daøn beân. ÖÙng löïc trong caùc thanh cheùo ñöôïc truyeàn ñeán daøn ñaàu taïi caùc maét soá 1 vaø 2’. Vì vaäy khi taùch daøn ñaàu muùt thì maét 1 phaûi ñaët löïc ngang F1 laø löïc chieáu cuûa thanh 1-3’ vaø theâm löïc thaúng ñöùng F2 laø löïc chieáu cuûa thanh 1-4. Töông töï nhö vaäy löïc F1 do taùc duïng cuûa thanh cheùo 2’-4 vaø F2 do thanh cheùo 2’ - 3’ ñaët vaøo maét 2’. Ñieàu kieän caân baèng cuûa daøn ñaàu muùt vieát döôùi daïng (6.41).[01]: P.b = F1. h + F2 .b (6.40) Noäi löïc F1 vaø F2 ôû maét 1 vaø 2 cuûa boán daøn ñaàu seõ taùc duïng theo chieàu ngöôïc nhau (h11-167). Ñieàu kieän caân baèng cuûa daøn beân (6.41).[01]: h F2a = F3h ; (6.41) F2 = F3 a Ñieàu kieän caân baèng cuûa daøn ñaùy: b F1a = F3b ; (6.42) F1 = F3 a Giaûi heä treân ta tìm ñöôïc F3 vaø sau ñoù laø F2 vaø F1 : a P b ; F2 = ; F1 = P . (6.43) F3 = P 2h 2 2h b Phaûn löïc ôû goái ñôõ : Rh = Pb; (6.44) R=P h Bieát caùc taûi troïng vaø phaûn löïc ta tìm ñöôïc noäi löïc trong thanh qua töøng daøn moät. Caùc löïc ñoù taùc duïng doïc theo truïc cuûa thanh. Chaúng haïn löïc neùn ôû thanh cheùo 4 -1 seõ laø: (6.45) S 4−1 = F3 cos β + F2 cos α ÔÛ caùc thanh cheùo cuûa caàn hay coät coù b = h = a vaø α = β = 45° thì öùng löïc seõ baèng: M cos α M x (6.46) S c = P cos α = x = b 1,4b Tröôøng hôïp naøy cuõng coù theå nhaän ñöôïc keát quaû neáu phaân tích MX thaønh hai caëp löïc naèm ngang taùc duïng trong boán maët phaúng: M 2S x b = M x ; S x = x (6.47) 2b Töø ñieàu kieän ΣX = 0, ta tìm ñöôïc öùng löïc ôû thanh cheùo : S M M (6.48) Sc = X = =X cosα 2b.0,7 1,4b ÖÙng löïc trong caùc thanh bieân do MX gaây ra khoâng lôùn vaø phuï thuoäc vaøo heä thoáng maét löôùi. Chaúng haïn nhö keát caáu hình (6.11) coù thanh bieân khoâng laøm vieäc. ÔÛ caùc daøn tam giaùc coù thanh giaèng thì ôû thanh bieân coù öùng löïc do MX gaây ra. Nhöõng phaàn cuûa keát caáu coù kích thöôùc ngang khoâng lôùn thöôøng chòu taûi troïng lôùn nhaát do momen xoaén (thí duï nhö ñuoâi cuûa caàn truïc). Do vaäy ôû ñoaïn naøy ngöôøi ta thöôøng thay keát caáu daøn baèng moät taám lieàn. Nhöõng daøn khoâng coù thanh cheùo, chòu xoaén keùm hôn loïai daøn coù thanh cheùo. Bôûi vaäy loaïi naøy thöôøng chæ duøng cho nhöõng caàn thaúng. Trong tröôøng hôïp khoâng gian taïo thaønh bôûi nhieàu taám, ôû moãi phaàn ñöôøng thaúng cuûa daøn seõ thay baèng moät hôïp löïc cuûa taát caû caùc löïc coù lieân quan maø caùc löïc naøy ñaët ôû caùc maét cuûa daøn. 317
Neáu theo chieàu daøi cuûa keát caáu, tieát dieän cuûa thanh bieân vaø caùc thanh cheùo khoâng thay ñoåi thì chæ caàn xaùc ñònh öùng löïc do xoaén ôû nhöõng caùc taám ñaàu muùt cuûa caàn hoaëc thaùp laø ñuû. Thí duï 2: Kieåm tra tieát dieän cuûa thaùp kieåu maét löôùi (hình 6.11) theo phöông phaùp traïng thaùi giôùi haïn vôùi caùc soá lieäu sau ñaây: Löïc ngang Q = 0,9 taán, momen xoaén MX = 8,4 T.m Thaùp goàm 4 maët cheá taïo töø theùp goùc 125x8 coù Z0 = 3,36 cm. Chieàu roäng maët thaùp hr = br = 150 cm (theo caïnh theùp goùc). Kích thöôùc thaùp tính theo kích thöôùc ñöôøng truïc hình hoïc cuûa daøn: b = h = 150 – 2.3,36 = 143 cm. Daøn daïng maét löôùi tam giaùc coù thanh giaèng cheá taïo töø theùp goùc ñeàu caïnh 70x6. Dieän tích F = 8,15 cm2, baùn kính quaùn tính rX = 2,15 cm, rmin = 1,38 cm. Moãi thanh giaèng baét vôùi thanh bieân baèng moät buloâng, chieàu daøi cuûa taám lt = 145 cm. Goùc nghieâng cuûa thanh cheùo so vôùi phöông ngang laø α = 45°. Chieàu daøi cuûa thanh cheùo lc = 203 cm. Xaùc ñònh öùng löïc ôû caùc thanh cheùo cuûa daøn: – ÖÙng löïc do löïc caét ngang, theo coâng thöùc : Q 0,9 = 0,64 Taán SQ = = 2 cosα 2.0,71 – ÖÙng löïc do momen xoaén, theo coâng thöùc: (Theo ñieàu kieän maët caét ngang cuûa daøn laø hình vuoâng b = h; α = 45°) M 7,4 = 4,2 Taán SX = X = 1,4b 1,4.1,43 – ÖÙng löïc toång coäng ôû thanh cheùo : S c = S Q + S X = 0,64 + 4,2 = 4,84 Taán Chieàu daøi tính toaùn cuûa thanh cheùo trong keát caáu khoâng gian coù lieân keát vôùi caùc vuøng laân caän baèng caùc maét: ltt = µ x l c . Khi lieân keát caùc thanh cheùo vôùi thanh bieân bôûi 1 ñinh taùn hoaëc buloâng thì µX phuï thuoäc l vaøo trò soá c : rmin lc 203 = 147 ; µx = 0,85; ⇒ ltt = 0,85. 203 = 173 = rmin 1,38 l 173 = 125 < 150 neân ϕ = 0,43 λ = tt = rmin 1,38 Kieåm tra oån ñònh thanh cheùo cuûa daøn : Sc 48400 = 1390 kG/cm2 < R = ϕF 0,45.8,15 ôû ñaây, cöôøng ñoä giôùi haïn R = RH.k.m1.m2.m3 = 2400.0,9.0,9.1.0,9 = 1750 kG/cm2 §6.6 – XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC LEÂN GOÁI ÑÔÕ CUÛA CAÀN TRUÏC: Khi quay caàn coù haøng, taûi troïng thaúng ñöùng vaø ngang taùc duïng leân chaân ñôõ (goái ñôõ) cuûa caàn truïc thay ñoåi veà trò soá, bôûi vì khi naøy ñieåm ñaët hôïp löïc cuûa taát caû caùc taûi troïng thaúng ñöùng thay ñoåi. Khung di chuyeån cuûa caàn truïc coi nhö raát cöùng vaø do vaäy ñöôøng bò bieán daïng. Maët khaùc, do maët ñöôøng khoâng hoaøn toaøn baèng phaúng neân caàn truïc coù theå chæ töïa treân ba baùnh xe, thaäm chí chæ töïa treân hai baùnh xe (xem hình 6.12). 318
Trò soá löïc taùc duïng leân caùc chaân ñôõ trong caùc tröôøng hôïp naøy tính theo coâng thöùc ôû baûng (6.6). Keát caáu theùp cuûa khung di chuyeån ñöôïc tính theo trò soá lôùn nhaát cuûa aùp löïc taùc duïng leân chaân ñôõ. Hình 6.12 – Sô ñoà xaùc ñònh aùp löïc leân chaân ñôõ. Baûng 6.6. Coâng thöùc duøng ñeå xaùc ñònh aùp löïc leân chaân ñôõ cuûa caàn truïc. Soá chaân Vò trí cuûa caàn ôû treân Phaûn löïc ôû chaân ñôõ ñôõ hình veõ Rmax R1 R2 a – doïc hoaëc ngang Q + ΣG ΣM Q + ΣG ΣM 4 − ñöôøng ñi 2 B 2 B b – theo ñöôøng ΣM Q + ΣG ΣM Q + ΣG ΣM 4 cheùo cuûa khung (khi − 0,7 − 0,7 1, 4 B 2 B 2 B A = B) c-theo ñöôøng cheùo Q + ΣG ΣM Q + ΣG ΣM + − 4  cuûa khung 2 2 B2 B2 d-trong 3 chaân cuûa Q + ΣG ΣM Q + ΣG ΣM Q + ΣG ΣM + 3 caàn truïc, caàn naèm − − 3 2B 3 2B 2 3 ngang truïc ñöôøng. Chuù thích: Q +ΣG – toaøn boä taûi troïng thaúng ñöùng; ΣM – toång momen ñoái vôùi truïc (truïc naøy vuoâng goùc vôùi maët phaúng caàn truïc vaø qua taâm cuûa keát caáu ñôõ (khung)). §6.7 – KEÁT CAÁU KIM LOAÏI CUÛA CAÀN TRUÏC THAÙP: 6.7.1 – Keát caáu caàn cuûa caàn truïc: Boä phaän cô baûn cuûa caàn truïc thaùp laø caàn vaø coät (thaùp). Chuùng laøm vieäc theo neùn hoaëc neùn keát hôïp vôùi uoán, khi thieát keá chuùng caàn phaûi ñuû ñoä cöùng khi chòu löïc. Thöôøng caàn vaø coät ñöôïc cheá taïo töø caùc loaïi theùp ñònh hình oáng, trong caùc tröôøng hôïp kích thöôùc cuûa caàn truïc lôùn thöôøng duøng keát caáu kieåu daøn khoâng gian coù 4 hoaëc 3 maët cheá taïo töø theùp goùc hoaëc theùp oáng (hình 6.13). Chieàu cao cuûa caàn truïc coù theå seõ giaûm ñi neáu ta boá trí ñieåm treo caàn ôû vò trí thích hôïp treân taàm vôùi cuûa caàn. Trong nhöõng tröôøng hôïp thay ñoåi taàm vôùi cuûa caàn nhôø xe con di ñoäng ôû maët döôùi cuûa 319
caàn thì ñieåm treo hôïp lyù nhaát khi tæ soá l1 /l2 laáy giaù trò naøo ñoù ñeå cho momen uoán ôû goái ñôõ cuûa caàn luùc xe con ôû ñaàu muùt cuûa caàn baèng moâmen sinh ra khi xe con ôû vò trí giöõa cuûa caàn. Thöôøng thöôøng chieàu daøi cuûa phaàn coâng son gaàn baèng 1/3 chieàu daøi toaøn boä caàn. Trong thöïc teá ngöôøi ta thöôøng thieát keá caàn coù nhieàu ñieåm treo vì raát khoù ñieàu chænh ñeå cho caùc caùp giöõ caàn chòu löïc nhö nhau. Vò trí ñieåm treo cuûa caàn coù ba maët neân choïn sao cho caùc thanh bieân phía treân gioáng nhau chòu keùo laø chuû yeáu. Sô ñoà cuûa caàn truïc thaùp nhö trình baøy ôû hình (6.13a, b) ñöôïc söû duïng roäng raõi. Ñoái vôùi caàn truïc coù coät quay thöôøng keát caáu theo sô ñoà hình (6.13c, d). Treân hình (6.13d) laø loaïi caàn coù ñuoâi cong; treân phaàn cong coù raõnh ñeå ñaët caùp naâng caàn, moät ñaàu cuûa caùp ñöôïc baét chaët vôùi ñieåm treân cuûa cung cong. Nhôø coù phaàn cung cong naøy maø caùnh tay ñoøn cuûa löïc naâng caàn khoâng thay ñoåi, laøm cho vieäc naâng caàn ñöôïc deã daøng. Ñoái vôùi loaïi caàn keát caáu ba maët thì toát nhaát laø cheá taïo töø theùp oáng vaø ñöôøng ray cuûa xe con di ñoäng thì ñaët ôû phía döôùi cuûa caàn (hình 6.14d, e, g). Vôùi keát caáu naøy caàn chòu caùc taûi troïng ngang raát toát. Moät soá tröôøng hôïp thanh bieân döôùi cuûa caàn ñöôïc keát caáu sao cho xe con coù theå di chuyeån ngay Hình 6.13 – Caùc kieåu keát caáu caàn cuûa caàn truïc thaùp. treân noù maø khoâng caàn daàm hoaëc ray (hình 6.14a). Thuaän tieän hôn caû cho vieäc söûa chöõa laø duøng caùc daàm chöõ I ñaët ôû maët döôùi cuûa caàn (hình 6.14b, e, g). Daàm vaø caùc theùp goùc cuûa caùc caàn chòu eùp, uoán maø baùnh xe con di chuyeån ôû meùp (trong hoaëc ngoaøi) cuûa thanh bieân thì caàn phaûi kieåm tra oån ñònh cuïc boä trong ñoaïn giöõa hai ñieåm treo daàm hoaëc theùp goùc, cuõng nhö söï beû cong caùnh cuûa daàm, caùnh cuûa theùp goùc thöôøng khoâng daøy 320