Thuyết minh tính toán cẩu nâng chuyển - công trình cầu B1-13 Thuyết minh tính toán cẩu nâng chuyển I, Giới thiệu chung Cẩu nâng chuyển dùng để thi công cấp dầm 33m với tải trọng tiêu chuẩn 70T, thông số cẩu: - Chiều cao nâng tối đa cẩu: h=10m - Khoảng cách hai chân cẩu: L=20m - Cơ cấu di chuyển cẩu bao gồm bánh xe chủ động bánh xe bị động II Tải trọng tĩnh tải: Dầm BTCTDƯL 33m có tải trọng tiêu chuẩn 70T, trọng lợng riêng dầm ngang, xe phụ kiện khác Hoạt tải: Kiểm toán cẩu di chuyển xe cẩu sàng ngang dầm ngang III Qui trình thiết kế Qui phạm an toàn máy trục QPVN - - 1973 Qui trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 1979 Qui trình thiết kế công trình thiết bị phụ trợ thi công 22 TCVN 20089 IV Tính toán 4.1 Số liệu đầu vào: - Cẩu dùng thi công lắp phiến dầm BTCTDƯL 33m có tải trọng tiêu chuẩn 70T( đầu 35T) - Chiều cao cẩu h=10m - Khoảng cách hai tim chân cẩu L=10.53m - Giá trị tải trọng dùng tính toán nh bảng dới: TT Tên tải trọng Đơn vị Giá trị Dầm ngang cẩu Tấn/m 0.96 Hệ số TT 1.1 (c¶ mèi nèi) Xe cÈu NC KÝch + ghÕ kÝch HÖ lan can+tay TÊn TÊn TÊn/m vịn d Tấn Dầm BTCT-DƯL Ghi (n) 0.67 0.3 0.067 1.1 1.1 1.1 35 1.4 Tỉ hỵp gåm 4I600 TÝnh cho gi¸ Víi kÝch YCW-100 TÝnh cho giá 4.2 Hệ số tính toán - Với tải trọng tĩnh lấy hệ số vợt tải n=1.1 - Với tải trọng động lấy hệ số vợt tải n=1.4 4.3 Đặc trng lý vật liệu Vật liệu dùng chế tạo dùng loại thép CT3, có đặc trng lý nh sau: - Mô đuyn đàn hồi: E= 2.1e+6(kg/cm2) Cẩu nâng chuyển dầm BTCTDƯL 1 Thuyết minh tính toán cẩu nâng chuyển - công trình cầu B1-13 - Cờng độ tính toán chịu lực dọc trục thÐp: R0=2100(kg/cm2) 4.3.1 Ch©n cÈu Ch©n cÈu cã tiÕt diƯn thay đổi phù hợp với biểu đồ nội lực chân, tiết diện, giá trị dặc trng hình học mặt cắt đại diện nh hình vẽ dới: Tiết diện chân cẩu mặt cắt B-B C-C nh hình vẽ dới Đối với tiết diện mặt cắt B-B: cã - DiÖn tÝch tiÕt diÖn: F = 290.74(cm2) - Mô men quán tính theo trục x: Jx = 59408,6(cm4) - Mô men quán tính theo trục y: Jy = 357339,445(cm4) Đối với tiết diện mặt cắt C-C có: - DiƯn tÝch tiÕt diƯn: F = 184,74(cm2) - M« men quán tính theo trục x: Jx= 33933,2(cm4) - Mô men qu¸n tÝnh theo trơc y: Jy = 14004,612(cm4) 4.3.2 Dầm ngang Dầm ngang đợc cấu tạo từ thép hình Hàn Quốc loại(I588x300), đợc tăng cờng thép có giá trị đặc trng hình học nh sau: Cẩu nâng chuyển dầm BTCTDƯL Thuyết minh tính toán cẩu nâng chuyển - công trình cầu B1-13 B-B - DiƯn tÝch tiÕt diƯn: F = 499(cm2) - M« men qu¸n tÝnh theo trơc x: Jx = 337926.64(cm4) - Mô men quán tính theo trục y: Jy = 135530,5(cm4) ( đặc trng hình học đợc tính theo sơ ®å tÝnh 2I600) 4.3.3 S¬ ®å tÝnh a S¬ ®å tính toán dầm ngang, mối nối dầm ngang Sơ đồ t ính t o n dầm ngang Cẩu nâng chuyển dầm BTCTDƯL Thuyết minh tính toán cẩu nâng chuyển - công trình cầu B1-13 Sơ đồ t ính t o n mố i nố i dầm ng ang b Sơ đồ tính toán chân cẩu theo phơng ngang Sơ đồ t ính t o n c hân c ẩu Sơ đồ 2: Sơ đồ tính toán chân cẩu theo phơng song song với đờng ray Cẩu nâng chuyển dầm BTCTDƯL Thuyết minh tính toán cẩu nâng chuyển - công trình cầu B1-13 c Tính toán ổn định cẩu xét ba trờng hợp - Khi cẩu di chuyển không tải - cẩu di chuyển có tải( dầm BTCTDƯL) - Khi cẩu đứng yên, xe di chuyển ngang( sàng ngang) d Sơ đồ tính toán xe treo dầm BTCT e Sơ đồ tính toán liên kết chân cẩu dầm ngang 4.3.4 Tổ hợp tải trọng tính toán: a Tính toán dầm ngang, mối nối dầm ngang - Tĩnh tải thân dầm ngang lấy hệ số n=1.1 - Tải trọng xe con, hệ kích, ghế kích, CĐC lấy hệ số tính toán n=1.4 - Dầm bê tông cèt thÐp dù øng lùc lÊy hƯ sè tÝnh to¸n n=1.4 b Tính toán chân cẩu - Chân cẩu đợc tính toán theo phơng ngang( khung ngang) phơng dọc theo hớng di chuyển cẩu với tổ hợp tải trọng nh sau: Cẩu nâng chuyển dầm BTCTDƯL Thuyết minh tính toán cẩu nâng chuyển - công trình cầu B1-13 + Tĩnh tải thân dầm ngang lấy hƯ sè n=1.1 + T¶i träng xe con, hƯ kÝch, ghế kích, CĐC lấy hệ số tính toán n=1.4 + Dầm bê tông cốt thép dự ứng lực lấy hệ số tính toán n=1.4 c Tính toán ổn định cđa cÈu: - Trêng hỵp 1: Khi cÈu di chun không tải tổ hợp tải trọng dùng tính toán nh sau: + Xét theo phơng ngang( vuông góc với hớng di chuyển cẩu) ã Tải trọng gió theo phơng ngang, hệ số n=1.1 ã Tải trọng thân cÈu + XÐt theo ph¬ng däc( theo ph¬ng di chun cẩu) ã Tải trọng gió theo phơng dọc( theo phơng di chuyển cẩu) ã Tải trọng thân cẩu ã Lực hÃm - Trờng hợp 2: cẩu di chuyển có tải( dầm BTCTDƯL) Tổ hợp tải trọng tơng tự nh trờng hợp thêm phần tải träng cđa phÇn dÇm BTCT dù øng lùc - Trêng hợp 3: Khi cẩu đứng yên, xe di chuyển( sàng ngang dầm vào vị trí) Tổ hợp tải trọng dùng tính toán: ã Tải trọng gió theo phơng ngang dọc (theo hớng di chuyển cẩu) ã Tải trọng toàn hệ( treo dầm BTCT) tính lệch tải, phiến cuối d Tính toán xe treo dầm BTCT ã Tải trọng hệ treo dầm BTCT lấy hệ số tính toán; n=1.4 ã Tải trọng dầm BTCT lấy hệ số tính toán: n=1.4 ã Tải trọng kích, ghế kích, lấy: n=1.1 ã Tải trọng thân xe con, lấy n=1.1 e Tính toán liên kết chân cẩu dầm ngang Cẩu nâng chuyển dầm BTCTDƯL Thuyết minh tính toán cẩu nâng chuyển - công trình cầu B1-13 Liên kết chân cẩu dầm ngang chốt ắcchịu lực D60, nội lực dùng tính toán lấy theo 4.4 ổn định cổng trục: Cổng trục phải đợc kiêm tra ổn định theo hai phơng song song vuông góc với đờng ray dới tác dụng tải trọng nâng danh nghĩa, tải trọng gió lớn trạng thái làm việc tải trọng quán tính 4.5 Các cấu khác cđa cỉng trơc 4.4 TÝnh to¸n néi lùc 4.4.1 KiĨm tra khoảng cách bánh xe di chuyển cổng trục dầm cuối: Xét cổng trục tựa bốn b¸nh xe di chun A, B, C, D cã khÈu ®é L=20.45m( xem h×nh vÏ díi) Do khÈu ®é L=20.45m lớn nhiều lần so với khoảng cách E=6.11m lực cản không hai bên ray nguyên nhân chế tạo, lắp đặt dẫn động mà xảy tợng cổng trục đangchạy bên bị xô lệch Hiện tợng làm cho thành bánh xe tiếp xúc với cạnh đờng ray sinh lực cản phụ W, làm tăng tải trọng tác dụng lên cổng trục Để thắng lực cản phụ đó, động dẫn động phải phát sinh thêm lực dẫn động W lực dẫ động dợc phân cho hai bên ray, bên W/2 Nh bên bị xô lệch bên ray AB có lực cản phụ W lực dẫn động W/2 tồn lực cản phụ W/2 tác dụng ngợcchiều chuyển động Bên ray không bị xô lẹch CD đợc tăng thêm lực dẫn ®éng W/2 theo chiỊu chun ®éng C¸c lùc ë hai bên ray ngợc chiều tạo thành mô men xô lệch M= W.L/2, mô men làm phát sinh phản lực phụ N thành bánh xe cạnh ray: Sử dụng chơng trình tính toán kết cấu Sap 2000 với thông số đầu vào nh bảng dới đây: 4.4.1 Kiểm toán ứng suất dầm ngang: 4.4.2 Kiểm toán mối nối dầm ngang Cấu tạo mối nối dầm ngang nh hình vẽ, từ kết nội lực SAP 2000 Cẩu nâng chuyển dầm BTCTDƯL Thuyết minh tính toán cẩu nâng chuyển - công trình cầu B1-13 - Mmn= 162.8(Tm) - Qmn= 12(T) a TÝnh to¸n mối nối bụng: Với giả thiết tính toán mối nối bụng chịu phần mô men theo tỷ lệ độ cứng chịu toàn lực cắt -Nội lực dùng để tính toán mối nối sờn dầm : +Lực cắt : Qs = Qs +Mômen : Ms = Js xM J Trong : Js mômen quán tính sờn dầm , J= J mômen quán tính dầm J = (cm4) Mối nối bụng đợc bố trí nh hình vẽ, với sơ đồ nh ta có; b Tính toán mối nối cánh: Thiên an toàn ta tính toán mối nối cánh theo phơng pháp diện tích: Ta có số lợng bu lông cần thiết bố trí ghép bên mối nối cánh nh sau: Trong đó: - Fbcth: DiƯn tÝch tiÕt diƯn ®· thu hĐp cđa cánh cần nói - R0: Cờng độ tính toán chịu lực dọc trục thép làm cánh, R0=2100(kg/cm2) - Rcđ: Cờng độ tính toán chịu cắt thép làm kết cấu, Rcđ=1400(kg/cm2) 2.1.Nội lực tĩnh tải : a).Tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ: -Tĩnh tải thân dầm chủ : qdc= Fdx7850 = (2x3.5x30.6+2.2x86)x7850 = 316.67 (KG/m) -Tĩnh tải dầm ngang : Dùng thép định hình I400 làm dầm ngang, toàn cầu có10 dầm ngang, dầm ngang dài 1.038m: x56.1 = 11.71 (KG/m) qdn= 10x1.2038 x24 -TÜnh t¶i ray P43 : qr= 44.65 (KG/m) -Tĩnh tải tà vẹt gỗ : Cẩu nâng chuyển dầm BTCTDƯL Thuyết minh tính toán cẩu nâng chuyển - công trình cầu B1-13 Bố trí tµ vĐt /1m : qtv= 2x(0.16x0.22x0.9)x1800 = 126.7 (KG/m) -Tĩnh tải hệ liên kết dọc : qd = 5.18 (KG/m) Tổng tĩnh tải rải : qt = 493.2 (KG/m) b).Nội lực tĩnh tải : -Mô men tĩnh tải mặt cắt nhịp : Mtt¶i=1.1x q.l2 493.2x(24) x1.1 = 39061 (KG.m) = 8 -Lực cắt mặt cắt gối : Qttải = 1.1 x qt x l/2 =493.2x24/2 = 6510.24 (KG) 2.2.Néi lực hoạt tải : Khi lao dầm BTCT trọng lợng dầm truyền xuống xe goòng truyền qua ray tà vẹt xuống dầm chủ Để thiên an toàn tính toán ta coi nh trọng lợng dầm xe goòng tác dụng xuống dầm chủ lực tập chung đặt vị trí bánh xe goòng -Tải trọng tập chung dầm BTCT xe goòng tác dụng lên dầm chủ : P1 = 50/4 = 12.5 (T) -Mômen hoạt tải gây mặt cắt nhịp : Mhtải = 1.1xP1xl/4 = 1.1x12.5x24/4 = 82.5 (T.m) = 82500 (KG.m) kiÓm tra øng suất dầm chủ : 3.1.Kiểm tra ứng suất pháp mặt cắt dầm : Cẩu nâng chuyển dầm BTCTDƯL Thuyết minh tính toán cẩu nâng chuyển - công trình cầu B1-13 = M ttai + M htai h 3906100 + 8250000 93 x = x = 1036 (KG/cm2) < J 545777 Ro=2100(KG/cm2) Đạt 3.2.Kiểm tra ứng suất tiếp mặt cắt gối : τ= Q tt.Smax 19010 x7924 = = 125.5 (KG/cm2) J b 545777 x2.2 [τ] = 0.6xc’xRo =0.6x1x2100 = 1260 (KG/cm2) Nh < [] Đạt 3.3.Kiểm tra độ võng : Độ võng hoạt tải gây : fh = P.l 12500.( 2400) = = 3,14 (cm) 48.E.J 48.2,1.10 6.545777 Độ võng cho phép hoạt tải : [f] = L/400 = 2400/400 = (cm) Nh : fh < [f] Đạt Tính toán mối nối : Dầm chủ đợc cấu tạo từ đoạn dầm : 3m+9m+9m+3m nh dầm có mối nối Để đơn giản chế tạo thi c«ng mèi nèi ta tÝnh mèi nèi cho bất lợi bố trí mối nối giống 4.1.Tính mối nối cánh dầm : -Để thiên an toàn ta tính mối nối cánh theo phơng pháp diện tích -Chọn táp mối nối có chiều dày 2cm, bu lông liên kết dùng loại 22 a).Khả chịu lực bu lông : +Theo khả chịu cắt : [Nc] = ncx(.d2/4)xRc =2x [3.14 x (2.2)2 /4 ]x(0.7 x 2000) = 10640 (KG) +Theo khả chịu ép mặt : [Nem] = .d.Rem = 3.5x2.2x(1.75x2000) = 26950 (KG) ⇒ [N] = min{[Nc] ,[Nem] } = 10640 (KG) b).Tính số bu lông mối nối cánh dầm : nbl ≥ Fcth Ro 90.3 x 2100 = = 17.8 (bulông) [N ] 10640 Trong : Fcth diện tích cánh thu hẹp Cẩu nâng chuyển dầm BTCTDƯL 10 Thuyết minh tính toán cẩu nâng chuyển - công trình cầu B1-13 Fcth = 3.5x(30.6-2x2.4) = 90.3 (cm2) Chọn số bu lông bên mối nối cánh dầm nbl = 20 4.2.Tính mối nối sờn dầm : -Đầu tiên ta bố trí bulông mối nối sờn dầm (Hình vÏ), sau ®ã ta kiĨm tra néi lùc lín nhÊt xuất bu lông -Mối nối sờn dầm chịu toàn lực cắt phần mômen mặt cắt mối nối Để thiên an toàn ta lấy lực cắt lớn mặt cắt gối lấy mômen lớn mặt cắt nhịp để kiểm toán mối nối sờn dầm -Nội lực dùng để tính toán mối nối sờn dầm : +Lực cắt : Qs = Qt + Qh = 5760 + 12500 = 18260 (KG) +Mômen : Ms = Js xM J Trong : Js mômen quán tính sờn dầm , Js = 5004 (cm4) J mômen quán tính dÇm ,J = 545777 (cm4) M = Mt + Mh = 39061 + 82500 = 121561 (KG.m) -Néi lùc lín bulông : Cẩu nâng chuyển dầm BTCTDƯL 11 Thuyết minh tính toán cẩu nâng chuyển - công trình cầu B1-13 Bulông chịu lực bất lợi bu lông xa trọng tâm đám bulông Nội lực bulông : N= N Q2 + N M2 Trong ®ã : NQ = Qs/n = 18260/16 =1141 (KG) NM = y max 35 M s = x12156100 = 101300 (KG) 4200 ∑ yi ⇒ N = 101307 (KG) < [N] = 10640 (KG) CÈu n©ng chuyển dầm BTCTDƯL Đạt 12 ... tt.Smax 19010 x7924 = = 125 .5 (KG/cm2) J b 545777 x2.2 [τ] = 0.6xc’xRo =0.6x1x2100 = 126 0 (KG/cm2) Nh < [] Đạt 3.3.Kiểm tra độ võng : Độ võng hoạt tải g©y : fh = P.l 125 00.( 2400) = = 3,14 (cm)... tập chung dầm BTCT xe goòng tác dụng lên dầm chủ : P1 = 50/4 = 12. 5 (T) -Mômen hoạt tải gây mặt cắt nhịp : Mhtải = 1.1xP1xl/4 = 1.1x12.5x24/4 = 82.5 (T.m) = 82500 (KG.m) kiĨm tra øng st dÇm chđ... + Qh = 5760 + 125 00 = 18260 (KG) +M«men : Ms = Js xM J Trong : Js mômen quán tính sờn dầm , Js = 5004 (cm4) J mômen quán tính dầm ,J = 545777 (cm4) M = Mt + Mh = 39061 + 82500 = 121 561 (KG.m)