Tiết diện I18 I24 I30 I36 I45
b 0,861 0,88 0,902 0,88 0,9
- Kiểm tra độ võng: theo công thức tính độ võng = MxnL2/10EI = 4242,3.6002/(10.2,06.104.31900.0,9) = 0,257cm < L/400 = 600/500 = 1,2cm. Ở đây Mxn = Pmaxyi = 17,9(1,5+0,87) = 42,423kNm, Mxn – mômen do tĩnh tải tiêu chuẩn của một cầu trục; yi – tổng tung độ đƣờng ảnh hƣởng của mô men khi chất tải một cầu trục; 0,9 – hệ số kể đến sự mài mòn của tiết diện [5, tr 78].
b) Tính toán thiết kế chi tiết liên kết dầm cầu trục treo:
Dầm cầu trục đƣợc treo ở nút trung gian thuộc cánh dƣới của giàn mái, cấu tạo chi tiết nút liên kết nhƣ ở Hình 3.23. Cánh trên dầm cầu trục liên kết với nút giàn thông qua gối đỡ bằng các bu lông, gối đỡ đƣợc cấu tạo bởi các sƣờn và tấm đệm, các sƣờn đƣợc liên kết với nút giàn và bản mã bằng các đƣờng hàn công trƣờng. Việc tính toán thiết kế chi tiết này gồm: (1) Tính toán sƣờn đứng, (2) Liên kết hàn sƣờn đỡ với bản bích, (3) Liên kết bu lông liên kết treo dầm cầu trục.
1 1 2 2 6 5 5 6 1-1 a) 450 300 200 10 8 3 3 7 4 8 100 200 350 Dmax T 300 A A b) 10 10 10 350 10 200 A-A x y 10 10
Hình 3.23. Chi tiết liên kết dầm cầu trục treo với kết cấu đỡ
(1 – dầm cầu trục treo, 2 – bu lông; 3 – thanh bụng đứng; 4 – bản mã; 5, 6 – sườn đứng; 7, 8 – bản mã gia cường; 9 – thanh giằng)
- Tính toán kiểm tra khả năng chịu lực của kết cấu sƣờn đứng số 5 và số 6, sƣờn đứng có sơ đồ tính nhƣ kết cấu chịu kéo – uốn (nhƣ ở Hình 3.23b) có một đầu ngàm và đầu kia ngàm trƣợt, tiết diện tính toán là chữ thập “+” nhƣ ở mặt cắt A-A, chịu các thành phần phản lực do cầu trục gây ra, gồm: lực kéo N = Dmax = 55,23kN; lực cắt V = T = 4,36kN và mô men uốn M = T.h = 4,36.0,3 = 1,308kNm.
Xác định các đặc trƣng hình học của tiết diện sƣờn số 5 và số 6: Itreo 1.203/12 = 666,66cm4; Wtreo = Wtreo/(h/2) = 666,66/(20/2) = 66,66cm3; Atreo = 20.1 + (35-1).1= 54cm2.
Trị số của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện bất lợi, chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng, xác định: 2 c 2 treo treo M N 1,308.100 55, 23 σ = + = 2,58 kN/cm f 21kN/cm W A 66,66 44
- Tính toán đƣờng hàn góc liên kết sƣờn đứng số 5 và số 6 với bản bích số 10, chịu áp lực đứng và ngang đồng thời:
Bản thép số 10 đƣợc hàn với sƣờn đứng số 5 và số 6 bằng đƣờng hàn góc, căn cứ vào chiều dày các bản ghép để chọn chiều cao đƣờng hàn hf = 5mm. Đƣờng hàn này chịu các thành phần phản lực, gồm: lực kéo, N = Dmax = 55,23kN; lực cắt, V = T = 4,36kN; mô men uốn, M = T.h = 4,36.0,3 = 1,308kNm. Trên cơ sở kích thƣớc tiết diện sƣờn số 5 và số 6 tại vị trí bất lợi nhất, tƣơng ứng với chúng là các đƣờng hàn góc, xác định các đặc trƣng hình học của đƣờng hàn góc, Ww = 2.0,5.(20 - 1)2 = 60,16cm3 và Atreo = (20 - 1).0,5.2 = 19cm2. Xác định ứng suất trong đƣờng hàn góc do các thành phần phản lực tác dụng, ứng suất do lực cắt: v = V/Aw = 4,36/19 = 0,23kN/cm2; ứng suất do lực dọc, N = N/Aw = 55,23/19 = 2,9kN/cm2 và ứng suất do mô men uốn, M = M/WM = 1,308.100/60,16 = 2,17kN/cm2. Vậy, tổng thành phần ứng suất do các phản
lực tác dụng, xác định: 2 2 2 2
M N V
τ= (τ +τ ) +τ = (2,17+2,9) +0,23 = 5,1kN/cm2
< (fw)min = 12,6kN/cm2. Vậy liên kết đảm bảo chịu lực, và cấu tạo chi tiết liên kết đƣợc thể hiện ở Hình 3.23.
- Tính toán bu lông liên kết treo dầm cầu trục, bu lông chịu lực kéo tính toán là phản lực đứng của cầu trục, N = Dmax = 55,23kN. Sử dụng bu lông cƣờng độ cao M6.6 có cƣờng độ tính toán chịu kéo ftb = 25kN/cm2, đƣờng kính bu lông là 16 có diện tích tiết diện thực Abn = 1,57cm2. Khả năng chịu lực kéo của một bu lông, Nbl = ftb.Abn = 25.1,57 = 39,25kN, với số lƣợng bu lông lấy theo cấu tạo là 4 cái thì khả năng chịu lực của liên kết sẽ là [N] = 4.39,25 = 157kN > N = 55,23kN. Vậy, liên kết bu lông đảm bảo khả năng chịu lực.
3.3.8. Tính toán thiết kế hệ giằng dọc
Để cầu trục treo hoạt động bình thƣờng, ngoài việc gia cƣờng thêm các bản khóa ở cánh dƣới của dầm cầu trục để sơ đồ làm việc của chúng là dầm đơn giản hai đầu khớp, phù hợp với sơ đồ tính toán nhƣ ở mục 3.3.2, thì cần thiết bổ sung thêm hệ giằng đứng dọc nhà tại vị trí treo dầm cầu trục để đảm bảo ổn định tổng thể cho giàn khi cầu trục hãm ứng với trƣờng hợp cầu trục di chuyển theo phƣơng dọc nhà, nhƣ ở Hình 3.24 [21, tr371]. Giải pháp bố trí và cấu tạo hệ giằng dọc nhƣ ở Hình 3.25.
- Tiết diện thanh giằng số 10 và 11, do các thanh giằng có chiều dài khá lớn, nên tiết diện của chúng đƣợc chọn theo yêu cầu độ mảnh cho phép, [] = 300 [11]. Chiều
dài hình học thanh số 10 là L = 6,0m; thanh số 11 là L = 4,38m, qua đó xác định chiều dài tính toán đối với các thanh số 10 và 11. Đồng thời, ta chọn đƣợc tiết diện thanh giằng số 10 là thép góc ghép 2L65x50x6 (ghép cạnh bé hơn); tiết diện thanh giằng số 11 là thép góc đơn L65x50x6, kết quả ghi ở Bảng 3.11.
3, 0 1, 5 4, 5 7, 0 3,0x10=30,0 Hình 3.24. Vị trí giằng đứng dọc nhà (nét đứt ---)
- Tiết diện thanh giằng số 9, do thanh giằng số 9 chịu lực nén/kéo do lực hãm ngang cầu trục T = 4,36kN, nội lực trong thanh khá nhỏ nhƣng chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng lại lớn, tiết diện chọn theo độ mảnh giới hạn [] = 200, theo Phụ lục 3.4. Ta có đặc trƣng tiết diện thép góc ghép cạnh nhỏ, 2L60x50x6, có bán kính quán tính ix = 2,20cm; iy = 3,51cm; diện tích tiết diện A = 2. 6,89 = 13,78cm2. Xác định độ mảnh của tiết diện theo phƣơng x và y, x = lx/ix = 300/2,20 = 136,36; y = ly /iy = 600/3,51 = 170,9, tra bảng Phụ lục 3.1 ứng với max = 170,9 ta đƣợc hệ số uốn dọc min = 0,235. Ứng suất trong thanh tính theo điều kiện ổn định, = T/minA = 4,36/(13,78.0,235) = 1,34kN/cm2 < fc = 21kN/cm2. Kiểm tra về độ mảnh giới hạn, max = 170,9 < [] = 180 - 60 = 180 – 60.0,064 = 176,6, với = T/(minAfc) = 4,36/(0,235.13,78.21.1,0) = 0,064. Vậy, tiết diện thanh giằng đã chọn đạt yêu cầu về điều kiện ổn định và độ mảnh cho phép.
- Chiều dày bản mã, do số lƣợng và chủng loại bản mã trong chi tiết liên kết các thanh giằng với nhau hoặc thanh giằng với giàn không nhiều và để tiện trong quá trình thi công, chọn chiều dày bản mã số 12, 13 và 14 bằng chiều dày bản mã gia cƣờng, tbm
= 1,0cm, các kích thƣớc hình học khác của bản mã dựa vào cấu tạo chi tiết liên kết và chiều dài đƣờng hàn để lựa chọn.
- Kích thƣớc đƣờng hàn, chọn chiều cao đƣờng hàn tối thiểu, hf = 5mm và chiều dài đƣờng hàn, lw 5cm.