HOẠT TẢI CẦU TRỤCTải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm ngang.. Xác định chiều dài tính toán: Chọn phương án cột tiết diện không đổi.. Chiều dài tính
Trang 1I. HOẠT TẢI CẦU TRỤC
Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm ngang.
Bk=3900 Bk=3900
1000 R=3200
800 R=3200
1800
L=5000 L=5000
y4
y1
Fmax
CT-1
CT-2
Hình Đường ảnh hưởng của phản lực gối tựa
Vị trí : tung độ đường ảnh hưởng
y1=0,2 ; L
R L
y1= −(0,8+ )
L
y2 = −(0,8)
⇒∑y i = y1 + y2 + y3 + y4 = 2,4 y3 = 1;
R L
y4 = −( )
• Áp lực đứng lên vai cột:
- Áp lực đứng lớn nhất : D max = n.n c P max ∑y i
- Áp lực đứng nhỏ nhất : D min = n.n c P min ∑y i
Trong đó : n= 1,1 : hệ số độ tin cậy;
nc = 0,85: hệ số tổ hợp;
P max = 70,7kN : lực thẳng đứng tiêu chuẩn lớn nhất của cầu trục
P min = 21,1 kN: lực thẳng đứng tiêu chuẩn nhỏ nhất.
( tra catalo thép)
Trang 2Dmin= 1,1.0,85.21,1.(0,2+0,84+1+0,36) = 47,34 (kN)
Do Dmax ,Dmin đặt lệch tâm so với trục cột một khoảng (e) nên ngoài việc gây nén còn gây momen uốn cho cột:
e = L1 – 0,5h= 1 – 0,5x0,5=0,75 (m)
Mmax= Dmax.e =158,65.0,75 = 118,9(kNm)
Mmin = Dmin.e = 47,34.0,75 = 35,5 (kNm)
• Lực hãm ngang
) ( 2 , 2 ) (
05 , 0
n
G Q T
o
xecon
Trong đó: Q= 80kN
Gxecon = 8.0(kN)
no = 2: số bánh xe ở một bên cầu trục
• Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột:
T= 1,1.0,85.2,2.(0,2+0,84+1+0,36) = 4,93(kN)
II.THIẾT KẾ CHI TIẾT CẤU KIỆN
I. TIẾT DIỆN CỘT
1. Xác định chiều dài tính toán:
Chọn phương án cột tiết diện không đổi Giả thiết tỉ lệ độ cứng xà và cột là bằng nhau, ta có:
32 , 0 24
7 , 7 1
=
=
H
I L
I
38 , 1 14 , 0 32 , 0
56 , 0 32 , 0 14 , 0
56 ,
+
+
= +
+
=
⇒
n
n
µ
Vậy chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung là: lx = µH = 1,38.7,7 =10,6(m) Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung lấy bằng khoảng cách giữa hệ giằng cột và mặt móng (giả thiết bố trí giằng cột tại cao trình +3.500)⇒ly = 3,5 (m)
2. Chọn và kiểm tra tiết diện:
Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn cặp nội lực tính toán:
M = -97,72 (kN.m)
N = -197,96 (kN)
Q = -39,73(kN)
( Đây là nội lực tại tiết diện chân cột)
Trang 3Chiều cao tiết diện cột từ điều kiện độ cứng:
) 4 , 0 5 , 0 ( 7 , 7 20
1 15
1 20
1 15
=
h
(m)
Chọn h = 50(cm)
Bề rộng tiết diện cột chọn theo điều kiện độ cứng và cấu tạo:
bf = (0,3÷0,5)h =(0,3÷ 0,5)50=(15÷25) (cm)
Chọn bf = 30 (cm)
Diện tích tiết diện cần thiết của cột xác định sơ bộ:
91 , 36 50 19796
977200 7
, 2 25 , 1 2100 1
19796 7
, 2 25
,
=
=
Nh
M f
N
A
c
yc
γ
(cm2)
Bề dày bản bụng:
tw
) ( 6 , 0 100
1 70
1
cm
h≥
100
1 70
1
cm
≥
=
⇒chọn tw = 1(cm)
Bề dày bản cánh:
tf: đảm bảo điều kiện truyền lực giữa cánh và bụng, không gây ra ứng suất phụ phát sinh lớn: tw
≤
tf
≤ 2,1 <=> 1≤tf
≤ 2,1
=>chọn tf = 1(cm)
Vậytết diện cột:
- Bản cánh: Af = 1x30 = 30 (cm)
- Bản bụng: Aw = 1x48 = 48(cm)
Diện tích toàn tiết diện:
A =
w
f A
2
=2.30 +48 = 108(cm2)
MẶT CẮT TIẾT DIỆN CỘT
Trang 43. Tính các đặc trưng hình học của tiết diện:
+Mômen quán tính của tiết diện:
) ( 45236 12
48 ).
1 30 ( 12
50 30 12
) (
12
4 3
3 3
3
cm h
t b h b
) ( 4504 12
1 48 12
30 1 2 12
12
.
cm t
h b t
+Bán kính quán tính:
).
( 45 , 6 108 4504
).
c ( 4 , 20 108 45236
cm A
I i
m A
I i
y y
x x
=
=
=
=
=
=
+MôMen uốn:
) c ( 4 , 1809 50
45236 2
m h
I
+Độ mảnh tính toán và độ mảnh quy đổi của tiết diện:
72 , 1 10 1 , 2
2100 26
, 54 26
, 54 45 , 6 350
60 , 1 10 1 , 2
2100 49
, 50 49
, 50 20,4 1030
6
6
=
=
=
⇒
=
=
=
=
=
=
⇒
=
=
=
E
f i
l
E
f i
l
y y y
y y
x x x
x x
λ λ λ
λ λ λ
+Độ lệch tâm tương đối và độ lệch tâm quy đổi:
Độ lệch tâm tương đối:
(cm) 95 , 2 1809,4
108 19796
977200
x
W
A N
M m
+Từ mx = 2,95 ,
60 , 1
=
x
λ Với Af/Aw=0,5:
x x
η = ( 1 , 75 − 0 , 1 ) − 0 , 02 ( 5 − )
=
39 , 1 60 , 1 ).
95 , 2 5 (
02 , 0 ) 95 , 2 1 , 0 75 , 1
m
η = ( 1 , 9 − 0 , 1 ) − 0 , 02 ( 6 − )
=(1,9−0,1.2,95)−0,02.(6−2,95)1,60=1,51
Trang 5Với Af/Aw=30/48 = 0,625 nội suy ta có η=1,42
Độ lệch tâm quy đổi:
20 19 , 4 95 , 2 42 , 1
=>không cần kiểm tra bền
4 Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn:
+Kiểm tra theo công thức:
c e
A
N
γ ϕ
σ = <
Với
60 , 1
=
x
λ
; me =4,19 tra bảng phụ lục ta được ϕe
= 0,281 (bảng 4.9 trang 314 -SBT thiết kế KC Thép – Trần Thị Thôn)
) / ( 2100 652
108 281 , 0
cm daN f
A
N
c e
ϕ
σ
Vậy thỏa độ ổn định tổng thể
5. Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng cột:
Bản cánh:
2100
10 1 , 2 60 , 1 1 , 0 36 , 0 5
, 14 1
1 30 5 ,
0
<
=
−
=
f
b t
b
Vậy thỏa điều kiện ổn định cục bộ
Bản bụng: do mx= 4,19>1 và
2 60 ,
1 <
=
x
λ
nên:
2100
10 1 , 2 60 , 1 15 , 0 3 , 1 15
, 0 3 ,
=
f
E t
h
x w
Ta có:
48 1
48
=
=
w
w
t h
Vậy có:
25 , 53
<
=
w
w w
w
t
h t
h
nên thỏa điều kiện ổn định cục bộ Không cần kiểm tra lại các điều kiện ổn định tổng thể
IV.TIẾT DIỆN VAI CỘT
Trang 61 Lựa chọn tiết diện
Mômen uốn và lực cắt tại tiết diện ngàm:
M= ( Dmax + Gdct).e = ( 136,17+4,8).75=10572,7(kN.cm) V= Dmax + Gdct = 136,17+4,8 = 140,97 (kN);
- Chọn bề rộng bản cánh dầm vai bằng bề rộng cánh cột: bf = 30 (cm)
- Giả thiết bề rộng cánh dầm cầu trục bdct = 25 (cm)
- Chiều dày bản bụng và bản cánh:
+ Chọn sơ bộ bề dày bản cánh dầm vai:
cm
t f dv = 1
+ Bề dày bản bụng:
) ( 15 , 0 1 3460 )
1 2 25 (
10 97 , 140 )
2 (
10
.
2
cm f
t b
V t
c c f dct
+
= +
≥
γ Chọn tw = 1 (cm)
Chiều cao bản bụng dầm vai:
62 , 17 1 1200 1 2
14097 3 2
=
c v
dv w
dv w
f t
V h
γ
(cm)
Chọn
dv
w
h
= 25 (cm)
Tính các đặc trưng hình học của tiết diện:
A = 1.25 + 2.1.25 = 75(cm2)
) 6 , 39232 12
48 ).
1 25 ( 12
50 25 12
) (
12
4 3
3 3
3
cm h
t b h
b
Wx =2Ix/h=2.39232,6/50 = 1569(cm3)
5 , 612 2
) 1 50 (
25 1 2
f f
dv
f
t h b t
S
(cm3)
2. Kiểm tra ứng suất tương đương:
426 6
, 186 3 277
1
2
σtđ
(daN/cm2)< 1,15fγc = 2415 (daN/cm2) (đạt)
Trang 7Trong đó:
277 50
1569
25 869550
dv x
dv w
h W
Mh
σ
(daN/cm2)
6 , 186 1
6 , 39232
5 , 612 11954
w x
f
t I
QS
τ
(daN/cm2)
3. Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng dầm:
Bản cánh:
8 , 15 2100
10 1 , 2 5 , 0 12
1
) 1 25 ( 5 ,
0
<
=
−
=
f
b t
b
=>thỏa điều kiện ổn định cục bộ.
Bản bụng:
79 2100
10 1 , 2 5 , 2 48 1
=
<
=
=
w
w
t
h
=>thỏa điều kiện ổn định cục bộ
4 Tính toán đường hàn liên kết dầm vai vào bản cánh cột:
- Lực tác dụng lên đường hàn:
Lực cắt: V = N = 140,97 (kN) Mômen: M = N.a = 140,97.50 = 7047(kN.cm)
(a=50cm: lấy từ mép cột trong đến tâm dầm cầu trục)
- Chọn chiều cao đường hàn:
hfmax = 1,2.tmin = 1,2.10 = 12 (mm)
hfmin = 5 (mm): căn cứ vào tmax = 10 (mm) Chọn hf = 12 (mm)
- Các đặc trưng hình học của tiết diện đường hàn góc:
Diện tích tiết diện đường hàn:
Aw = βf hf.∑lw = 0,7.1,2.[2.(25-1) + 2.(48-1)] = 119,3 (cm2) Mômen quán tính của tiết diện đường hàn:
Iw = 2.0,7.[1,23.24/12 + 1,2.24.41,22 + 1,2.473/12] = 59272 (cm4) Mômen chống uốn của tiết diện đường hàn:
Ww = 2Iw / h = 2.59272 / 50 = 2370,8 (cm3)
- Kiểm tra ứng suất trong đường hàn:
Trang 82 2
2 2
3 , 119
14097 8
, 2370
704700
+
=
+
=
W W
Q W
M
σ
= 319,8 (daN/cm2) < 1800.1 Vậy liên kết hàn góc đủ bền
Kích thước cặp sườn gia cường cho bụng dầm vai:
- Gia cường cho bụng dầm vai
Chiều cao hs =
dv w
h
= 25(cm)
Bề rộng bs = 250/30 + 50 = 58 (mm) = 6 (cm)
Bề dày:
44 , 0 10 1 , 2
2100 7
2
≥
E
f b
(cm) Chọn ts = 0,7(cm)