Nghiên cứu xác định thông số hợp lý của kết cấu thép cần trục tháp theo TCVN

Trang Bảng1.1:Thông số kỹ thuật các cần trục tháp thông dụng cho xây dựng dân

Do tính chất kết cấu, đặc điểm chịu tải trọng nên thiết kế tối −u kết cấu thép cần trục tháp l một vấn đề phức tạp với khối l−ợng tính toán lớn, do đó các nghiên cứu về tối ưu đ0 công bố được biết chỉ đặt b i toán trong trường hợp tách rời riêng rẽ, sử dụng sơ đồ thanh tương đương để tính toán hoặc xác. X B i toán xác định các thông số hợp lý của kết cấu thép cần trục tháp sử dụng ph−ơng pháp PTUU v xét tổng thể to n bộ cần trục theo mô hình không gian gần với kết cấu thực, đáp ứng yêu cầu tính toán với những tổ hợp tải trọng phức tạp, nên kết quả nhận đ−ợc của b i toán l tin cậy v chính xác, phục vụ trực tiếp đ−ợc cho thiết kế kỹ thuật.

Ch−ơng 4: Nghiên cứu thực nghiệm v thử nghiệm bằng số

Ch−ơng 2: Nghiên cứu các cơ sở tính toán thiết kế hợp lý kết cấu thép cần. Kết luận v kiến nghị: trình b y các kết luận chính, các đóng góp mới của luận án v h−ớng nghiên cứu tiếp theo.

Ch−ơng 1

Kết cấu thép cần trục tháp

Cần nằm ngang (hình 1.6a) th−ờng đ−ợc l&m từ thép ống, tiết diện cần hình tam giác với các thanh biên song song nhau l&m từ thép hộp hoặc thép chữ U, I tạo th&nh đ−ờng ray cho xe con di chuyển dọc theo thanh biên d−ới nhờ cáp kéo để thay đổi tầm với. Cần nâng hạ (hình 1.6b,c) đ−ợc l&m từ thép góc hoặc thép ống, có tiết diện hình vuông hoặc tam giác (chủ yếu l& tiết diện hình vuông) v& tiết diện cần thay đổi theo chiều d&i cần. Chân cần lắp với tháp bằng khớp xoay, đầu cần lắp cụm puly cố định của palăng nâng vật. Cần đ−ợc nâng hạ nhờ cáp của cơ. cấu nâng hạ cần liên kết với đầu cần để thay đổi tầm với. Trong thực tế cần trục tháp với tháp quay hay dùng dạng kết cấu cần nâng hạ. Phân nhóm thông số cơ bản kết cấu thép cần trục tháp. Từ kết quả phân tích phần trên cho thấy ng&y nay kết cấu thép cần trục tháp th−ờng đ−ợc chế tạo dạng d&n không gian, cấu tạo bởi thép hình gồm hữu. hạn nhóm thiết diện thanh. Các bộ phận cơ bản của kết cấu thép cần trục tháp. đ−ợc chế tạo dạng mô đun có tính lắp lẫn, nhằm giảm chi tiết cấu tạo, phù hợp với việc lắp đặt vận chuyển. Điều n&y l&m cho các kích thước mặt cắt ngang của tháp v& cần ít thay đổi trong to&n bộ chiều d&i. Theo đặc điểm cấu tạo của kết cấu thép cần trục tháp, các thông số cơ bản kết cấu thép cần trục tháp chia l&m 04 nhóm thông số. Hình 1.8: Các thông số hình học, kiểu dạng kết cấu thép cần trục tháp loại. đầu quay cần nằm ngang đứng cố định. ) Các thông số hình học; b) Dạng bố trí thanh bụng 1: dạng tam giác với các thanh bụng song song; c) Dạng bố trí thanh bụng 2: dạng tam giác với các thanh bụng gặp nhau tại một nút; d) Dạng bố trí thanh bụng 3: dạng tam giác. với các thanh bụng gặp nhau cùng mặt phẳng; e) Dạng bố trí thanh bụng 4:. dạng bố trí hình quả trám; f) Dạng bố trí thanh bụng 5: dạng chữ thập.

Cơ tính khi kéo

Mục tiêu của luận án

Kết quả các nghiên cứu n&y chỉ dừng lại cho công việc thiết kế sơ bộ ban đầu. Các hạn chế trên chủ yếu l& do chưa có phương pháp giải b&i toán xác định thông số hợp lý phù hợp với đặc điểm kết cấu thép cần trục tháp v& một công cụ tính toán đủ mạnh cho phép tính toán nhanh, chính xác.

Nội dung của luận án

• Nghiên cứu xây dựng b&i toán xác định các thông số hợp lý của kết cấu thép cần trục tháp theo h&m mục tiêu l& khối l−ợng kết cấu v& điều kiện r&ng buộc theo TCVN4244u2005: xây dựng b&i toán, thuật toán tính toán, ch−ơng trình chuyên dụng tính toán, b&i toán xác định vị trí tải trọng trên cần. • Nghiên cứu thực nghiệm kiểm chứng ph−ơng pháp tính, thuật toán v& công cụ thực hiện v& thử nghiệm bằng số b&i toán xác định các thông số hợp lý kết cấu thép cần trục tháp.

Phân tích xác định các đặc điểm b i toán xác định các thông số hợp lý của kết cấu thép cần trục tháp

Việc dùng phương pháp số để tối ưu kết cấu dựa trên cơ sở xác định nội lực theo phương pháp phần tử hữu hạn đòi hỏi phải có chương trình tính toán kết cấu đủ mạnh, chương trình nguồn mở. @ Điều kiện r ng buộc trong tính toán tối −u kết cấu thép cần trục tháp rất phức tạp do đặc điểm l m việc v đặc điểm kết cấu v phải thoả mKn trong nhiều tổ hợp tải trọng (mục 2.2), trong đó các tải trọng lại phụ thuộc v o biến thiết kế.

Ch−ơng 3

Kết thúcBắt đầu

J Lựa chọn các tham số phát sinh, số vòng tính lặp m, tham số điều kiện dừng.

Không

Quá trình tính toán bắt đầu với các thông số trên cần v" sau đó l" tháp, trong đó mỗi một giá trị biến thiên của biến kích thước hình học lặp lại quá. Nhờ vậy m" trong từng giai đoạn tính kết cấu thép cần trục tháp đảm bảo đ−ợc các.

Kết quả tính toán

+ Khai báo các khối cơ sở dữ liệu + Đặt các biến môi tr−ờng + Đọc các giá trị ngầm định. Tính toán độ mảnh, ứng suất PT theo điều kiện bền, kiểm tra ổn định theo TCVN.

Không lỗi Kiểm tra tính

• Nghiên cứu thực nghiệm

( thông qua các DIALOG). Giải b*i toán. Giải hệ PT J xác định chuyển vị nút;. Tính toán độ mảnh, ứng suất PT theo điều kiện bền, kiểm tra ổn định theo TCVN. Chương trình l" một trong các đóng góp của luận án để ho"n thiện phương pháp luận nghiên cứu đ xây dựng. Đây l" một chương trình lớn, để xây dựng gồm nhiều phần việc khác nhau: xây dựng các b"i toán, viết thuật toán, xây dựng giao diện ch−ơng trình, lập trình, thử nghiệm. Mỗi một phần việc gồm nhiều nội dung khác nhau. Trong đó xây dựng thuật toán tính toán kết cấu thép cần trục tháp, xây dựng các b"i toán, xây dựng b"i toán thử nghiệm.. Các MODULE chính của chương trình có thể kể ra l":. MODULE tự sinh số liệu : bao gồm các h"m tự sinh số liệu cần trục tháp từ đỉnh tháp, chân tháp, cần, tháp, đối trọng.. đến các phép toán xác định vị trí v" trị số của các tải trọng th"nh phần để gửi chúng v"o các sơ đồ tính tương ứng, rồi sắp xếp chúng theo các nhóm tải trọng đ định nghĩa. Có thể nói đây l" MODULE quan trọng nhất v" phức tạp nhất của ch−ơng trình CraneVN. MXDZLE chuẩn bị số liệu tính : bao gồm các h"m xử lý số liệu nhập, kiểm tra tính xác thực v" tính LOGIC của số liệu, tính toán các đặc tr−ng hình học của tiết diện, các tham số của vật liệu .. các ma trận biến đổi toạ độ. Gọi lời giải hệ phương trình đại số tuyến tính, xây dựng các mảng lưu trữ kết quả tính. định thông số hợp lý kết cấu thép cần trục tháp. Truy xuất số liệu ra FILE hoặc in các kết quả tính toán. B,i toán xác định các vị trí tải trọng nguy hiểm trên cần. Trong mục n"y sử dụng kết quả nghiên cứu phần trên để tiến h"nh thử nghiệm số nhằm xác định vị trí tải trọng nguy hiểm trên cần. Mục đích b"i toán nhằm chỉ dẫn cho kỹ s− thiết kế các bộ phận khác nhau của kết cấu thép cần trục tháp, dựa trên kết quả thử nghiệm bằng số rút ra nhận xét cho phép l"m giảm khối l−ợng tính khi xác định các thông số hợp lý trong các b"i toán tương lai. Thử nghiệm bằng số kết cấu thép cần trục tháp có mô men tải Mtt l". Số vị trí tải trọng trên cần tính toán thử nghiệm n=12;18. Phụ lục 4 cho kết quả nội lực lớn nhất của phần tử trong các bộ phận kết cấu tính bằng ch−ơng trình CraneVN. Hình 3.14 đến hình 3.18 biểu diễn quy luật biến thiên nội lực trong các phần tử của bộ phận kết cấu thép cần trục tháp d−ới tác dụng của tải trọng Qi ứng với theo tầm với Ri khi tính toán. Hình 3.13: Dạng đường đặc tính tải trọng khảo sát. a) Đường đặc tính tải trọng dạng không liên tục; b) Đường đặc tính tải trọng liên tục. trong kết cấu tháp d−ới tác dụng tải Qi. a) Đường đặc tính tải. trọng không liên tục;. b) Đường đặc tính tải trọng liên tục. trong kết cấu đỉnh tháp d−ới tác dụng. a) Đường đặc tính tải trọng không liên. tục; b) Đường đặc tính tải trọng liên. lớn nhất của phần tử trong kết cấu cần d−ới tác dụng tải Qi. a) Đường đặc tính tải trọng không liên. tục; b) Đường đặc tính tải trọng liên. Bảng 3.6: Các vị trí tải trọng cho các mục đích thiết kế. Tháp, cần R4 Vị tri neo cần thứ nhất,. Cần, đỉnh tháp R6 Vị trí neo cần thứ hai,. tác dụng tải Qi. a) Đường đặc tính tải. trọng không liên tục;. b) Đường đặc tính tải trọng liên tục. J Với công cụ tính toán xây dựng đ−ợc ngo"i việc tự động hoá tính toán xác định các thông số hình học hợp lý kết cấu thép cần trục tháp " (ath, hth, acg, hcg, lcg) theo ph−ơng pháp luận đ xây dựng, ch−ơng trình CraneVn còn cho phép khảo sát nhiều b"i toán phát sinh trong thực tế nh− bố trí điểm neo giằng, khảo sát cơ tính vật liệu [công trình công bố số 7].

TD sè

Các dạng bố trí thanh bụng 4 v, dạng 5 cho khối l−ợng kết cấu nhỏ hơn cả 3 dạng trên. Cả hai dạng n,y cho thông số kích thước tháp ath v, chiều d,i đốt biến tháp hth l, như.

TCVN 5200C 90; TCVN 5209 C 90

Định dạng kết cấu v các kích thước cố định

Xây dựng các môdun kết cấu 1. Tháp v4 các bộ phận trên tháp

[ Dựng sơ đồ đoạn thiết bị tựa quay đ−ợc giả thiết l$ có độ cứng vô cùng (có diện tích chắn gió t−ơng đ−ơng với thực tế) phía d−ới có 4 điểm gắn với tháp (có chiều rộng ath) phía trên có 4 điểm gắn với đoạn tháp có cabin (chiều rộng acb), trọng l−ợng Gq của thiết bị v$ cơ cấu quay tính riêng. [ Đoạn cần mang đối trọng trên đó có treo đối trọng v$ đặt cơ cấu nâng, khi tính toán coi tải trọng tác dụng do trọng l−ợng đối trọng v$ cơ cấu nâng l$ tải tập trung chia v$o các nút, với đối trọng trong sơ đồ đảm bảo diện tích chắn gió giống kết cấu thật còn khối l−ợng bằng 0.

C γγγγ phụ thuộc nhóm thiết bị nâng theo bảng 9 Bảng 9

3.3 : Chiều d i tính toán v mô men quán tính của các nhóm thanh của cÇn

Giá trị lực dọc tại bộ phận kết cấu (KN) Vị trí TÇm víi Tải trọng

Nội lực trong 4 phần tử thanh (do NSD chọn) gây ra bởi tải trọng nhóm TN(1,4tấn). ' : Giá trị tính ứng suất khi bỏ qua tải trọng gió Giá trị ứng suất tại các điểm đo (daN/cm2).

B *: Sai số tương đối (%) giữa tính toán lý thuyết v thực nghiệm khi bỏ qua tải trọng gió

B *: Sai số tương đối (%) giữa tính toán lý thuyết v thực nghiệm khi bỏ qua tải.

M ch−ơng trình chính Cranevn

CPoint Change3DNode(double X,double Y,double Z,int Code) { //chuyen toa do hinh khong gian ve toa do man hinh double Tle=(Code==0)?TLePhong:1;. //DIEU CHINH TD HINH HOC, DE DAP UNG DIEN TICH TD TINH TOAN (CHI DIEU CHINH BE DAY) BOOL bReturn=TRUE; //mac dinh la da co dieu chinh.