thiết kế cầu trục 2 móc cẩu, chạy điện có sức nâng của móc chính là 50t, chế độ làm việc trung bình, với trường hợp nhịp nhà xưởng là 24m

thiết kế cầu trục 2 móc cẩu, chạy điện có sức nâng của móc chính là 50t, chế độ làm việc trung bình, với trường hợp nhịp nhà xưởng là 24m

Chiều cao ray và đệm giả định hr = 200 mm

Chiều cao dầm cầu chạy hdcc =1/10 B = 600 mm

Không bố trí đoạn cột chon dưới đất hm = 0

Chiều cao gabarit của cầu trục Hk = 3150 mm

3 Xác định kích thước theo phương ngang nhà

 Chọn khe hở an toàn giữa cầu trục và cột D =60 mm

 Khoảng cách tim ray đến trục định vị

 Vậy trị số chiều cao tiết diện cột dưới đã đạt yêu cầu

5 Kích thước dàn mái và cửa mái

II XÁC ĐỊNH TẢI TRỌN TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG

1 Tải trọng thường xuyên

Trọng lượng các lớp mái

Lớp mái

Trọng lượng (daN/

Các lớp vữa tô trác tổng chiều dày 4

Vậy tĩnh tãi phân bố về các khung ngang như sau

2 Tải trọng sữa chữa mái:

3 Áp lực của cầu trục lên vai cột

Các tải trọng này được xác định theo công thức

5250

6000 6000

4600 1400

5250 750

y1=1

4 Lực xô ngang của cầu trục

Tổng hợp lực hãm ngang tác động lên toàn cầu trục

C =-0.43

h3=750 h4=2200 h1=750 ho=2200

+0.8

C =-0.67+0.7

-0.8 -0.6

-0.6 -0.6

 Tải trọng gió tác dụng đều trên cột

 Toàn bộ tải trọng gió tác động từ đáy vì kèo lên đỉnh mái được quy về các

tải trọng tập trung đặt tại đáy vì kèo

q1=(q tt

+g1tt

q2=g2tt B=18∗6=108 daN /m

Có thể xem q=q1+q2=31 kN /mphân bố đều trên toàn bộ khung

Lực dọc trong cột trên của khung bằng

Nội lực do tải trọng là lực phân bố đều

Hệ cơ bản: như hình dưới

Từ giả thuyết dơn giản hóa, ẩn phản xứng Δ triệt tiêu, hai ẩn φ1= φ2

Biểu đồ đơn vị M´ 1 và biểu đồ moment do tải ngoài gây ra trên hệ cơ bản M P0

Biểu đồ đơn vị M´ 1 do φ=1gây ra như hình dưới

Các thông số để tra bảng theo giả thuyết

Biểu đồ moment do tải trọng tác dụng lên hệ cơ bản:

Do cột có liên kết 2 đầu ngàm cứng và không có tải trọng tác dụng nên moment bằng 0 Thanh xà có sơ đồ tính là thanh ngang ngàm 2 đầu, chịu tải trọng phân bố đều, biểu đồ moment có giá trị tại gối và giữa nhịp như sau:

E J cd

Vẽ biểu đồ moment trong hệ ban đầu

Giá trị moment ở chân cột

A A

B

C2124.978

107.010

113.808

107.022

 Nội lực do tải trọng là moment lệch tâm

Các thông số để tra bảng theo giả thuyết

66.33226.668

A A

16.138407.307

17.493

12.6245.076

 Áp lực đứng của cầu trục D max , D min lên vai cột

Moment lệch tâm được xác định như sau:

Hệ cơ bản

Phương trình chính tắc:

r11Δ+R 1 p=0

Biểu đồ đơn vị M´ 1 và biểu đồ moment do tải ngoài gây ra trên hệ cơ bản M P0

Biểu đồ đơn vị M´ 1 do Δ=1gây ra như hình dưới

Tra bảng theo phục lục 17 ta được

Biểu đồ moment do tải trọng tác dụng lên hệ cơ bản:

Tra bảng theo phục lục 16 ta được

Moment ở tiết diện II-II trên vai cột thuộc phần cột dưới:

M III − AB=M max+M II− AB=−435.49+125.454=−310.036 kNm

M III −DC=M min+M II −DC=110.045−31.704=78.341 kNm

Moment tại chân cột:

M A=M III −AB+QIII− AB H d=−310.036+44.586∗10=135.824 kNm

M D=M III −DC+QIII− DC H d=78.341−11.267∗10=−34.329 kNm

78.341 31.704

17.871

34.329

310.036

125.454 70.724

135.824

Xác định r11, R1p

Dung mặt cắt bao quanh thanh xà và cân bằng lực theo phương ngang ta tìm được

r11:

213.211

312.326

123.1609.698

43.057

 Nội lực do áp lực ngang T= 31.84 kN của cầu trục tác dụng lên cách vai

cột một khoảng 0.6 m

Hệ cơ bản

Phương trình chính tắc:

r11Δ+R 1 p=0

Biểu đồ đơn vị M´ 1 và biểu đồ moment do tải ngoài gây ra trên hệ cơ bản M P0

Biểu đồ đơn vị M´ 1 do Δ=1gây ra như hình dưới

Tra bảng theo phục lục 17 ta được

Biểu đồ moment do tải trọng tác dụng là lực T lên hệ cơ bản:

Tra bảng theo phục lục 15 ta được

Do tải trọng không tác dụng trực tiếp lên xà ngang nên quan niệm độ cứng của xà

ngang bằng vô cùng, dẫn đén các chuyển vị xoay ở đỉnh cột triệt tiêu Hệ chỉ còn

lại ẩn chuyển vị ngang ở đỉnh cột

Phương trình chính tắc:

r11Δ+R 1 p=0

Biểu đồ đơn vị M´ 1 và biểu đồ moment do tải ngoài gây ra trên hệ cơ bản M P0

Biểu đồ đơn vị M´ 1 do Δ=1gây ra như hình dưới

Tra bảng theo phục lục 17 ta được

K B '=−5.6581

Từ đó ta tính được:

Biểu đồ moment do tải trọng tác dụng lên hệ cơ bản:

Tra bảng theo phục lục 16 ta được

A D

38.137 56.714

126.453

19.066 16.586

A D

6.516100.315

Nội lực tính toán được xác định từ bảng tổ hợp

Phần cột trên: cặp nội lực nguy hiểm

Phần cột dưới:

Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh mái

 Xác định chiều dài tính toán của cột

 Chiều dài tính toán của cột trong mặt phẳng khung

 Đối với phần cột trên: l 2 x=μ2H t=2.2195∗4.4=9.766 m

 Đối với phần cột dưới: l 1 x=μ1H d=1.6513∗10=16.513 m

 Chiều dài tính toán của cột ngoài mặt phẳng khung

 Đối với phần cột trên: l 2 y=H t−hdc=4.4−0.6=3.8 m

 Đối với phần cột dưới: l 1 y=Hd=10 m

1 Thiết kế tiết diện cột trên

 Cặp nội lực nguy hiểm

0.5 ]¿ 10 4 =102.25 cm 2

 Chọn tiết diện cột trên dạng chữ H đối xứng, tổ hợp hàn từ 3 thép bảng

Các kích thước tiết diện được chọn sơ bộ như sau

b Kiểm tra tiết diện đã chọn

 Các đặc trưng hình học của tiết diện

c Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn

 Độ lệch tâm tương đối m tính theo công thức

 Hệ số uốn dọc φ 2 ycho trường hợp cột đặc, chịu nén lệch tâm xác định thông qua các tham số λ 2 y=61.3794 trong bảng tra như sau φ 2 y=0.8172

 Cặp nội lực nguy hiểm đang xét là từ tổ hợp của các tải trọng 1+2+4+6+8, taxác định được moment tương ứng ở đầu kia cuộc (cùng tổ hợp trên) là -43.427 kNm

Thiết kê cột dưới

 Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh cầu trục

Vậy cặp lực dung trong thiết kế cột dưới như sau

 Cặp nội lực tính toán cho nhánh cầu trục

 Cặp nội lực tính toán cho nhánh mái

Lực cắt lớn nhất tại chân cột Q= 85.234 kN

a Sơ bộ tiết diện cột dưới

 Khoảng cách trọng tâm 2 nhánh của cột dưới giả sử C=h= 1m

 Khoảng cách tử trục trọng tâm toàn tiết diện đến trục nhánh mái ( nhánh 1)

 Khoảng cách tử trục trọng tâm toàn tiết diện đến trục nhánh cầu trục ( nhánh2)

 Chọn kích thước các nhánh như sau:

 Nhánh 1 (nhánh mái) tiết diện [ tổ hợp gồm một bản thép lưng ─12x360 mm

và hai thép góc L80x80x8

 Nhánh 2 (nhánh cầu trục), tiết diện I tổ hợp hàn đối xứng gồm ba bản thép ghép lại Bản bụng có kích thước ─12x360 mm, bản cánh có kích thước

─20x150 mm

 Các đặc trưng hình học của tiết diện đã chọn

 Đối với nhánh mái

 Diện tích tiết diện nhánh A f 1=1.2∗36 +2∗12.3=67.8 cm2

 Moment tĩnh của tiết diện nhánh đối với mép ngoài của tiết diện

(ở trên ta giả định các điểm liên kết thanh giằng vào nhánh cột cách nhau 100cm)

 Đối với nhánh cầu trục

 Diện tích tiết diện nhánh A f 2=1.2∗36+2∗2∗15=103.2 cm2

 Moment quán tính của nhánh đối với trục x (vuông góc với mặt phẳng khung)

 Khoảng cách giữa trọng tâm nhánh cầu trục và nhánh mái

b Kiểm tra tiết diện đã chọn

 Xác định lại lực dọc trong mỗi nhánh

 Đối với nhánh mái

Ta có λ x 1=49.407, λ y1=73.497, suy ra λ max1=73.497, tra bảng ta có hệ số uốn dọc φ=¿

0.7596 Công thức kiểm tra ổn định nhánh mái ngoài mặt phẳng khung

 Đối với cầu trục

Ta có λ x 2=30.221, λ y 2=62.586 suy ra λ max2=62.586, tra bảng ta có hệ số uốn dọc φ=¿

0.8117 Công thức kiểm tra ổn định nhánh mái ngoài mặt phẳng khung

 Kiểm tra ổn định của cột dưới trong mặt phẳng khung

 Trong mặt phẳng khung cột dưới làm việc như thanh tiết diện rỗng chịu nén lệch tâm Chúng ta sẽ kiểm tra theo hai cặp lực nguy hiểm đã nêu trên

Hệ số uốn dọc φ x 1cho trường hợp cột rỗng, chịu nén lệch tâm xác định thông

qua các tham số λ´x 1 và m1 trong bảng tra như sau

 Hệ số uốn dọc φ x 2cho trường hợp cột rỗng, chịu nén lệch tâm xác định thông

qua các tham số λ´x 2 và m2 trong bảng tra như sau

φ x 2=0.5181

c Kiểm tra thanh bụng đã chọn

 Bố trí hệ thanh bụng như hình bên, khoảng cách nút a = 100 cm

 Chiều dài thanh xiên

l gx=√1002+97.742=139.83 cm

 Chọn thanh bụng xiên là thép [10 (A=10.9 cm2, r min=1.37), thanh bụng ngang

là U8

 Với λ xtd=37.567, tra bảng ta được φ x=0.9123

 Lực cắt quy ước trong cột bằng

 Hệ số uốn dọc thanh giằng xiên tra bảng theo λ maxtx ta được φ=0.5778

 Hệ số điều kiện làm việc của thanh xiên γ=0.75 (do độ lệch tâm giữa trục

liên kết và trục thực của thanh xiên)

 Kiểm tra điều kiện ổn định của thanh xiên

 Liên kết hàn giữa thanh xiên và nhánh cột có thể tính đơn giản như sau

 Chọn mũi hàn N42, chiều cao đường hàn hd = 8 mm

Như vậy chiều dài cần thiết của đường hàn là

 Thanh bụng ngang [8 do chịu lực Qqư nội lực khá nhỏ nên chỉ cần chọn tiết

diện theo độ mảnh cho phép, đường hàn chọn theo cấu tạo h f=6 mm

 Kiểm tra lại giả thuyết tỷ lệ độ cứng cột trên và côt dưới

Thiết kế chi tiết cột

a Tính mối nối hai cột

 Lực dọc tương ứng cho mỗi cánh của cột trên

 Đường hàn liên kết bản bụng dầm vai vào bản lưng nhánh mái

 Chiều cao đường hàn cần thiết xác định như sau:

h h ≥ N nh2/2

2 β h l h R g h= 430.525/2

 Vậy chọn hh theo điều kiện chống rỉ hh = 4mm và lh = 50 cm

 Đường hàn liên kết bản K với bản bụng dầm vai (bốn đường hàn) sẽ chịu lực

N nh 2 truyền xuống Ta chọn hh theo điều kiện chống rỉ hh = 4cm và lh = 50 cm

 Đường hàn liên kết bản bụng dầm vai vào bản bụng nhánh cầu trục (bốn đường hàn) sẽ chịu lực D max+G dcc cùng phản lực từ dầm vai do N nh 2 gây ra

Chiều cao đường hàn cần thiết xác định như sau

 Lực nén lớn nhất phát sinh bên nhánh mái

N nén=max¿

Với

C=97.74 cm: Khoảng cách giữa trọng tâm nhánh cầu trục và nhánh mái

nhánh cầu trục

Do vậy

 Chọn kích thước bản đế nhánh mái là 500x200 và nhánh cầu trục là 250x500

bố trí sao cho tâm bản đế trùng với tâm tiết diện nhánh máivà tiết diện nhánhcầu trục

Bản đế nhánh mái có hai dầm đế song song theo phương mặt phẳng khung

 Xác định moment uốn lớn nhất trong các ô bản

 Ô bản 1: giá trị moment uốn lớn nhất

 Xác định kích thước dầm đế

 Dầm đế được quan niệm như một dầm đơn giản có mút thừa, diện truyền tải vào dầm đế có dạng như hình vẽ Để đơn giản, ta quan niệm dầm đế chịu tải trọng phân bố đều q dđ=1.187∗14.75=17.508 kN /cm

 Chiều cao dầm đế được chọn đủ bố trí đường hàn liên kết giữa dầm đế và chân cột

 Phản lực lớn nhất tại gối của dầm đế, chính là tại đường hàn liên kết dầm vớisống thép góc

17.508∗20∗7.562

 Phản lực này truyền vào chân cột thông qua đường hàn góc liên kết dầm đế với sống thép góc Với chiều cao đường hàn hh = 12mm, chiều dài đường hàn sống cần thiết được xác định như sau

c Tính toán sườn ngăn

 Sơ đồ tính sườn ngăn là console ngàm vào bản lưng nhánh mái, có nhịp là 104.38 mm

 Tải trọng truyền vào sườn ngăn bằng

1.187∗20.5=24.334 kN /cm

 Moment lớn nhất trong sườn ngăn xuất hiện tại ngàm và bằng

 Chọn bề dày sườn 10 mm Chiều cao sườn xác định như sau

h s=√6 M δ s R=√6∗1325.6171∗21 =19.461cm

 Chọn chiều cao sườn bằng chiều cao của dầm đế và bằng 30 cm

 Kiểm tra đường hàn góc liên kiết bản lưng nhánh mái và sườn ngăn với hh = 10mm

 Đường hàn liên kết dầm đế vào bản đế, chịu tải 17.508 kN /cm

 Chiều cao đường hàn cần thiết

 Chọn chiều đường hàn hh= 12 mm

 Đường hàn liên kết sườn ngăn vào bản đế, chịu tải 17.508 kN /cm

 Chiều cao đường hàn cần thiết

 Chọn chiều đường hàn hh= 12 mm

 Đường hàn bản lưng vào bản đế lấy theo cấu tạo

e Thiết kế bulông neo

 Nhánh mái

 Lực kéo lớn nhất trong nhánh mái là N nhổ=1122.216kN

 Chọn bulong neo có độ bền lớp 8.8 cường đôi tính toán của bulong khi chịu kéo là 40 kN/cm2 Diện tích tiết diện cần thiết của buloong là

 Lực kéo lớn nhất trong nhánh mái là N nhổ=1440.419 kN

 Chọn bulong neo có độ bền lớp 8.8 cường đôi tính toán của bulong khi chịu kéo là 40 kN/cm2 Diện tích tiết diện cần thiết của buloong là