II- Các thông số kỹ thuật của cần trục tháp kiểu tháp không quay của đồ án thiết
3.3.6-Tải trọng tác dụng lên kết cấu và nội lực phát sinh
Đây là khâu quan trọng đặt tiền đề cho việc thiết kế kỹ thuật sau này, việc phân tích tính toán kết cấu có chính xác hay không là có phần quan trọng của việc xác định tải trọng tác dụng lên kết cấu. Một kết cấu đợc gọi là tối u khi nó đảm bảo đợc các tính năng cần có của kết cấu đó, đảm bảo đợc độ bền làm việc, độ cứng vững và ổn định cần thiết nhng không quá lãng phí vật liệu tức là các thanh, thành phần cấu tạo lên kết cấu phải đủ điều kiện làm việc không thừa bền, thừa ổn định, thừa cứng vững…
Muốn có đợc kết cấu hoàn hảo thì việc mô tả một cách chính xác tỉ mỉ, các lực tác dụng lên kết cấu đòi hỏi trong thiết kế phải có một cái nhìn toàn diện về tải trọng về các quan niệm đặt tải, gia tải…
Để phân tích đặt tải cho kết cấu đốt tháp lắp dựng đợc sát thực đúng với tình hình chịu lực của kết cấu ta đi phân tích đặt tải cho kết cấu.
Tải trọng tác dụng lên kết cấu thép của đốt tháp lắp dựng gồm các loại sau.
3.3.6.1-Tải trọng cố định.
*Xét trong mặt phẳng thẳng đứng.
Khi tính toán tải trọng tĩnh do trọng lợng bản thân của các bộ phận tác dụng lên kết cấu đốt tháp lắp dựng. Trong quá trình nâng toàn bộ kết cấu tầng trên từ mâm quay trở lên để nối thêm đốt tháp để tăng chiều cao của tháp. Thì cần phải tính đến hệ số lực động Ψ1 do khi nâng kết cấu tầng trên có thể bị chấn động. Tức là lúc này tải trọng tĩnh đặt trên kết cấu không phải là tác dụng tĩnh mà là tác dụng động.
Hệ số lực động ψ1 đợc lấy theo bảng.
Bảng (1-6). Xác định hệ số lực động.
Phơng pháp khởi động Chế độ làm việc ψ1
Khởi động bằng tay Chế độ làm việc nhẹ 1,0
Khởi động bằng máy Chế độ làm việc vừa 1,1
Khởi động bằng máy Chế độ làm việc nặng 1,2
Khởi động bằng máy Chế độ đặc biệt nặng 1,3
+Tải trọng do trọng lợng bản thân của đối trọng và cơ cấu nâng gây ra: G1 = Ψ1.G1’
Trong đó:
G1’= 200 KN
Ψ1- là hệ số lực động xác định theo kinh nghiệm.
Ψ1 = 1,1
Vậy: G1 = 1,1.200 = 220 KN
Ta coi tải trọng G1 là tải trọng tập trung có điểm đặt ngay tại vị trí đặt chúng
+Tải trọng do trọng lợng bản thân của mâm quay và giá chữ A gây ra: G2 = Ψ1.G2’
Trong đó :
G2’- là trọng lợg bản thâncủa mâm quay và giá chữ A. G2’ = 70,75 KN
Ψ1- là hệ số lực động xác định theo kinh nghiệm.
Ψ1 = 1,1 Vậy:
G2 = 1,1.70,75 =77,55 KN
Tải trọng G2 là tải trọng tập trung có điểm đặt lực ngay tại vị trí đặt chúng. + tải trọng do trọng lợng bản thân của cần gây ra:
G3 = Ψ1.G3’ Trong đó:
G3’- Là trọng bản thân của cần. G3’ = 70 KN
Ψ1- là hệ số lực động xác định theo kinh nghiệm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ψ1 = 1,1 Vậy:
G3 = 1,1.70 = 77 KN
Tải trọng G3 là tải trọng phân bố đều trên suốt chiều dài cần ta coi điểm đặt của nó tại giữa cần.
+Tải trọng do trọng lợng bản thân của cần công xon đối trọng và lan can hộp điện gây ra:
G4 = Ψ1.G4’ Trong đó:
G4’- Là trọng bản thân của cần công xon đối trọng và lan can hộp điện: G4’ = 12 KN.
Ψ1- là hệ số lực động xác định theo kinh nghiệm.
Ψ1 = 1 ,1 Vậy:
G4 = 1,1.12 = 13,2 KN.
Tải trọng G4 là tải trọng phân bố đều tên toàn chiều dài cần công xon đối trọng.Ta coi điểm đặt của lực G4 là ở giữa cần công xon đối trọng.
+Tải trọng do trọng lợng bản thân của đốt tháp cân bằng và trọng lợng cụm pu ly móc câu gây ra:
l=60m =50m =30m =14,7m 1,8m =7,35m =0,9m G G G G G R R B A l l l l l Trong đó:
G5’-Là trọng bản thân của đốt tháp cân bằng và trọng lợng cụm pu ly móc câu
G5’= 11,85 KN.
Ψ1- là hệ số lực động xác định theo kinh nghiệm.
Ψ1 = 1,1. Vậy:
G5 = 1,1.11,85 = 13,035 KN.
Tải trọng G5 là tải trọng tập trung có điểm đặt ngay tại vị trí đặt nó. *Xác định tải trọng tác dụng lên đốt tháp lắp dựng.
+Khi tiến hành nâng để lắp dựng thì nâng toàn bộ kết cấu tầng trên lên một đoạn bằng chiều dài của của đốt tháp cần lắp thêm khi đó đốt tháp lắp dựng chịu toàn bộ tải trọng do trọng lợng bản thân của kết cấu tầng trên sinh ra.
+ Ta coi tải trọng này tác dụng tại bốn nhánh của đốt tháp lắp dựng.
+ Để đơn giản trong tính toán ta coi toàn bộ kết cấu tầng trên của cần trục tháp nh một dầm giản đơn có mút thừa đặt trên hai gối. Sau khi tìm đợc phản lực tại hai gối thì chia các phản lực đó cho bốn nhánh của đốt tháp lắp dựng.
Lập phơng trình cần bằng ∑z=0 ⇔ G1 + G2 + G3 + G4 + G5 = RA + RB (1) ∑MA= 0 ⇔ G1 . l1 + G4. L4 – G2. L2 – G3 .( 2l2+ l3) – G5 .(l5 +2 l2) +RB .2l2 = 0 RB =- 220ì14,7+13,2ì7,35−77,551,8ì0,9−77ì31,8−13,035ì51,8 RB = -69,275 KN
Thay vào phơng trình (1) ta có : RA= 433,875 KN Vậy ta có :
R1 = R2 = 0,5RB = - 34,6375 KN. R3 =R4 = 0,5 RA = 216,9375 KN.
3.3.6.2-Tải trọng quán tính:
Do trong quá trình lắp dựng thì các cơ cấu quay, cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xe con của cần trục tháp ở trạng thái không làm việc. Nên lực quán tính các cơ câu này gây ra là bằng không.
Mặt khác quán tính do nâng hạ xi lanh thuỷ lực gây ra là nhỏ. Bởi vì truyền động thuỷ lực êm dịu và quán tính nhỏ không đáng kể, nên có thể bỏ qua.
R4 3 R R2 R1 A B
3.3.6.3-Tải trọng gió.
Vì cần trục làm việc ngoài trời nên chịu tải trọng gió tác dụng. Tải trọng gió đợc coi là tác dụng ngang và xác định theo công thức: Pg = ko.q.Fg (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong đó:
ko: Hệ số cản khí động học. Đối với dầm và dàn lấy ko=1,4
đối với buồng lái, đối trọng, dây cáp…lấy ko=1,2. Nếu là kết cấu ống tròn lấy theo bảng sau:
Bảng(1-3)
Trị số q.d2 <10 12 13 13.5 14 >15
Hệ số k0 1.2 1.0 0.9 0.7 0.55 0.4
ko: áp lực tính toán lấy theo tài liệu khí tợng Việt Nam hoặc theo bảng giá trị sau:
Bảng (1-4) áp lực gió ở trạng thái làm việc (N/m2 )
Đặc điểm của phép tính Cần trục cảng và cần trục nổi Các cần trục khác Tính kết cấu thép các cơ
cấu và ổn định của cần trục
400 250
Tính công suất động cơ 250 150
Tính sức bền mỏi 50 50
Bảng (1-5) áp lực gió ở trạng thái không làm việc ( N/m2)
Fg: Diện tích chịu gió tính toán (m2) đối với kết cấu thành kín diện tích chịu gió tính toán chính là diện tích giới hạn bởi đờng viền ngoài của kết cấu, còn đối với kết cấu dàn phải trừ đi khoảng trống giữa các thanh có thể tính gần đúng bằng cách nhân vào hệ số α. Fg = α.F Trong đó: Chiều cao từ mặt đất (m) 0 ữ 20 20 ữ40 40 ữ60 60 ữ80 80ữ10 0 ≥100 áp lực gió (N/m2) 1000 1150 1300 1500 1650 1800
Fg : Diện tích chịu gió của kết cấu thép và các cơ cấu máy trục.(m2) F : Diện tích đờng viền (m2).
α : Hệ số với dàn lấy nh sau: α =0,3 ữ0,4 với các kết cấu khác lấy α =0.8
ữ1.0.
Ta có: Pg = ko.q.Fg. Trong đó ko =1,4
q =50 (N/m2) Theo bảng(1-4). Diện tích chịu gió tính toán (m2). Fg= α.F
Lấy α = 0,3
⇒ Fg= 0,3. 9,54 = 2,862 (m2). Thay vào công thức tính Pg ta đợc:
Pg = 1,4.50.2,862 = 200,34 N/m2 = 0,20034 KN Vậy:
⇒ Pg = 0,20034 (kN)
Vì kết cấu ở đây là dạng dàn mắt lới nên trọng lợng bản thân của dàn ta coi nh tập trung tại các nút của dàn. Tải trọng tính toán trong trờng hợp này bằng trọng lợng bản thân kết cấu nhân với hệ số động ψ1 tra bảng.
Nhng để xác định nội lực trong các thanh do trọng bản thân kết cấu gây ra ta có thể tính nh sau:
-Ta xác định diện tích mặt cắt các thanh khi đó ta giảm bớt ứng suất cho phép đi 20%.
-Tiếp theo ta tính trọng lợng của các thanh theo mặt cắt đã chọn. Với trọng lợng của các thanh đã tính đợc ta đi vẽ biểu đồ nội lực trong các thanh do trọng lợng bản thân kết cấu gây ra.
-Cuối cùng ta đi tính chính xác diện tích mặt cắt của các thanh theo tổng nội lực của tất cả các lực gây ra.
3.3.6.5-Nội lực phát sinh và biểu đồ nội lực. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau khi xác định đợc tải trọng tác dụng lên kết cấu. Để phục vụ cho việc khai báo tải trọng tác dụng lên kết cấu.
ứng dụng chơng trình SAP-2000 để phân tích tính toán kết cấu. Để tìm nội lực trong các thanh.
Từ đó tính chọn diện tích mặt cắt của các thanh.
**Sau khi chạy chơng trình ta tìm đợc giá trị nội lực trong các thanh nh sau: SAP2000 v6.11 File: Kết cấu đốt tháp ngoài : KN-m Units PAGE 1 J O I N T D I S P L A C E M E N T S
JOINT LOAD UX UY UZ RX RY RZ 1 TT2 -1.115E-06 1.794E-04 -2.055E-03 0.0000 0.0000 0.0000
2 TT2 -3.534E-04 -1.656E-03 -2.039E-03 0.0000 0.0000 0.0000
3 TT2 -1.015E-05 -5.135E-03 -3.294E-03 0.0000 0.0000 0.0000
4 TT2 0.0000 2.424E-04 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
5 TT2 -1.936E-04 -1.653E-03 2.418E-04 0.0000 0.0000 0.0000
6 TT2 -1.430E-04 -5.075E-03 5.216E-04 0.0000 0.0000 0.0000
7 TT2 1.115E-06 1.794E-04 -2.055E-03 0.0000 0.0000 0.0000
8 TT2 3.534E-04 -1.656E-03 -2.039E-03 0.0000 0.0000 0.0000
9 TT2 1.015E-05 -5.135E-03 -3.294E-03 0.0000 0.0000 0.0000
10 TT2 0.0000 2.424E-04 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
11 TT2 1.936E-04 -1.653E-03 2.418E-04 0.0000 0.0000 0.0000
12 TT2 1.430E-04 -5.075E-03 5.216E-04 0.0000 0.0000 0.0000
13 TT2 0.0000 -1.996E-03 -3.243E-03 0.0000 0.0000 0.0000
14 TT2 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
15 TT2 2.317E-04 -1.650E-03 -1.201E-03 0.0000 0.0000 0.0000
16 TT2 -2.317E-04 -1.650E-03 -1.201E-03 0.0000 0.0000 0.000
SAP2000 v6.11 File: Kết cấu đốt tháp ngoài : KN-m Units PAGE
F R A M E E L E M E N T F O R C E S
TDN1 TT2
0.00 2.29 -2.131E-01 -1.11 0.00 -9.435E-01 -1.811E-01 8.5E-01 2.29 -2.131E-01 -1.11 0.00 0.00 0.00 1.70 2.29 -2.131E-01 -1.11 0.00 9.435E-01 1.811E-01
TDN2 TT2
0.00 2.29 2.131E-01 -1.11 0.00 -9.435E-01 1.811E-01 8.5E-01 2.29 2.131E-01 -1.11 0.00 0.00 0.00 1.70 2.29 2.131E-01 -1.11 0.00 9.435E-01 -1.811E-01 TDN3 TT2 0.00 -184.44 2.076E-01 -2.10 0.00 -1.79 1.765E-01 8.5E-01 -184.44 2.076E-01 -2.10 0.00 0.00 0.00 1.70 -184.44 2.076E-01 -2.10 0.00 1.79 -1.765E-01 TDN4 TT2 0.00 -184.44 -2.076E-01 -2.10 0.00 -1.79 -1.765E-01 8.5E-01 -184.44 -2.076E-01 -2.10 0.00 0.00 0.00 1.70 -184.44 -2.076E-01 -2.10 0.00 1.79 1.765E-01 TND1 TT2
0.00 3.096E-01 -7.95 6.945E-01 0.00 3.125E-01 -3.58 2.2E-01 3.096E-01 -7.95 6.945E-01 0.00 1.563E-01 -1.79 4.5E-01 3.096E-01 -7.95 6.945E-01 0.00 0.00 0.00 6.7E-01 3.096E-01 -7.95 6.945E-01 0.00 -1.563E-01 1.79 9.0E-01 3.096E-01 -7.95 6.945E-01 0.00 -3.125E-01 3.58
TND2 TT2
0.00 3.096E-01 7.95 -6.945E-01 0.00 -3.125E-01 3.58 2.2E-01 3.096E-01 7.95 -6.945E-01 0.00 -1.563E-01 1.79 4.5E-01 3.096E-01 7.95 -6.945E-01 0.00 0.00 0.00 6.7E-01 3.096E-01 7.95 -6.945E-01 0.00 1.563E-01 -1.79 9.0E-01 3.096E-01 7.95 -6.945E-01 0.00 3.125E-01 -3.58
TND3 TT2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
0.00 8.74 -1.05 1.764E-04 0.00 1.588E-04 -9.443E-01 4.5E-01 8.74 -1.05 1.764E-04 0.00 7.940E-05 -4.722E-01 9.0E-01 8.74 -1.05 1.764E-04 0.00 0.00 0.00 1.35 8.74 -1.05 1.764E-04 0.00 -7.940E-05 4.722E-01 1.80 8.74 -1.05 1.764E-04 0.00 -1.588E-04 9.443E-01
TND4 TT2
0.00 8.74 -1.05 -1.764E-04 0.00 -1.588E-04 -9.443E-01 4.5E-01 8.74 -1.05 -1.764E-04 0.00 -7.940E-05 -4.722E-01 9.0E-01 8.74 -1.05 -1.764E-04 0.00 0.00 0.00 1.35 8.74 -1.05 -1.764E-04 0.00 7.940E-05 4.722E-01 1.80 8.74 -1.05 -1.764E-04 0.00 1.588E-04 9.443E-01 TND5 TT2 0.00 2.137E-01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 4.5E-01 2.137E-01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 9.0E-01 2.137E-01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.35 2.137E-01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.80 2.137E-01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 TNG1 TT2 0.00 98.12 -4.66 1.32 0.00 5.926E-01 -2.10 2.2E-01 98.12 -4.66 1.32 0.00 2.963E-01 -1.05 4.5E-01 98.12 -4.66 1.32 0.00 0.00 0.00 6.7E-01 98.12 -4.66 1.32 0.00 -2.963E-01 1.05 9.0E-01 98.12 -4.66 1.32 0.00 -5.926E-01 2.10 TNG2 TT2 0.00 98.12 4.66 -1.32 0.00 -5.926E-01 2.10 2.2E-01 98.12 4.66 -1.32 0.00 -2.963E-01 1.05 4.5E-01 98.12 4.66 -1.32 0.00 0.00 0.00 6.7E-01 98.12 4.66 -1.32 0.00 2.963E-01 -1.05 9.0E-01 98.12 4.66 -1.32 0.00 5.926E-01 -2.10 TNG3 TT2 0.00 1.62 3.24 4.710E-01 0.00 2.120E-01 1.46 2.2E-01 1.62 3.24 4.710E-01 0.00 1.060E-01 7.295E-01 4.5E-01 1.62 3.24 4.710E-01 0.00 0.00 0.00
6.7E-01 1.62 3.24 4.710E-01 0.00 -1.060E-01 -7.295E-01 9.0E-01 1.62 3.24 4.710E-01 0.00 -2.120E-01 -1.46
TNG4 TT2
0.00 1.62 3.24 -4.710E-01 0.00 -2.120E-01 1.46 2.2E-01 1.62 3.24 -4.710E-01 0.00 -1.060E-01 7.295E-01 4.5E-01 1.62 3.24 -4.710E-01 0.00 0.00 0.00 6.7E-01 1.62 3.24 -4.710E-01 0.00 1.060E-01 -7.295E-01 9.0E-01 1.62 3.24 -4.710E-01 0.00 2.120E-01 -1.46
TNG5 TT2
0.00 -9.232E-01 5.59 1.473E-01 0.00 6.628E-02 2.51 2.2E-01 -9.232E-01 5.59 1.473E-01 0.00 3.314E-02 1.26 4.5E-01 -9.232E-01 5.59 1.473E-01 0.00 0.00 0.00 6.7E-01 -9.232E-01 5.59 1.473E-01 0.00 -3.314E-02 -1.26 9.0E-01 -9.232E-01 5.59 1.473E-01 0.00 -6.628E-02 -2.51
TNG6 TT2
0.00 -9.232E-01 5.59 -1.473E-01 0.00 -6.628E-02 2.51 2.2E-01 -9.232E-01 5.59 -1.473E-01 0.00 -3.314E-02 1.26 4.5E-01 -9.232E-01 5.59 -1.473E-01 0.00 0.00 0.00 6.7E-01 -9.232E-01 5.59 -1.473E-01 0.00 3.314E-02 -1.26 9.0E-01 -9.232E-01 5.59 -1.473E-01 0.00 6.628E-02 -2.51
TXP1 TT2
0.00 -13.23 -8.456E-01 9.672E-02 0.00 9.302E-02 -8.133E-01 9.6E-01 -13.23 -8.456E-01 9.672E-02 0.00 0.00 0.00 1.92 -13.23 -8.456E-01 9.672E-02 0.00 -9.302E-02 8.133E-01
TXP2 TT2
0.00 -22.90 -9.373E-01 -9.686E-02 0.00 -9.316E-02 -9.014E-01 9.6E-01 -22.90 -9.373E-01 -9.686E-02 0.00 0.00 0.00 1.92 -22.90 -9.373E-01 -9.686E-02 0.00 9.316E-02 9.014E-01 TXP3 TT2 0.00 -28.38 1.70 9.293E-02 0.00 8.937E-02 1.64 9.6E-01 -28.38 1.70 9.293E-02 0.00 0.00 0.00 1.92 -28.38 1.70 9.293E-02 0.00 -8.937E-02 -1.64 TXP4 TT2 0.00 -10.39 1.61 -3.721E-02 0.00 -3.578E-02 1.55 9.6E-01 -10.39 1.61 -3.721E-02 0.00 0.00 0.00 1.92 -10.39 1.61 -3.721E-02 0.00 3.578E-02 -1.55 TXT1 TT2
0.00 -13.23 -8.456E-01 -9.672E-02 0.00 -9.302E-02 -8.133E-01 9.6E-01 -13.23 -8.456E-01 -9.672E-02 0.00 0.00 0.00 1.92 -13.23 -8.456E-01 -9.672E-02 0.00 9.302E-02 8.133E-01
TXT2 TT2
0.00 -22.90 -9.373E-01 9.686E-02 0.00 9.316E-02 -9.014E-01 9.6E-01 -22.90 -9.373E-01 9.686E-02 0.00 0.00 0.00