II. QUY TRÌNH LÀM SẠCH VÀ SƠN KẾ TC U
2. CU TẠO CÔNG TRÌNH
4.3 ví dụ tính toán bài toán cu
Đề bài :tính toán chi tiết c u lắp khối sàn thượng tầng lên độ cao 29m Thông số đầu vào:
- Kết cấu
- C u hiện có của công ty như SL6000, CC6800, SCX1500…
- Tiêu chu n quy phạm API RP-2A WSD2000, AISC…
- Các thiết bị phục vụ công tác c u như dây cáp, shackles, máy hàn… Sau đây ta sẽ đi qua các bước tính toán chi tiết
CBHD: KS. VŨ VĂN HOAN TRANG SVTT: NGÔ QUỐC VƯỢNG – 10413.53 – LỚP 53CB3 91 (126)
- Sàn được tổ hợp bởi các thanh thép chữ I, thép tổ hợp. Để xác định được tọa độ trọng tâm của cả khối ta đi xác định tọa độ trọng tâm của từng thanh thép.
- Đặt một trục tọa độ ban đầu bất kỳ. Tọa độ khối kết cấu được xác định như sau: Xc= Pi xi Pi . Yc= Pi yi Pi . Zc= Pi zi Pi . Trong đó:
+ Pi : trọng lượng của phần tử i trên kết cấu
+xi, yi, zi :tọa độ x, y, z của phần tử i trên kết cấu đối với trục tọa độ ban đâu Để tiện cho quá trình tính toán ta mô hình kết cấu bằng phần mềm autocad 3D. ta xác định được tọa độ trọng tâm và trọng lượng của kết cấu
2.Xác định vị trí móc cáp
- Do kết cấu đối xứng và trọng lượng khá lớn (433,5T) nên ta chọn 4 vị trí móc cáp để tải dồn đều lên các dây cáp khi làm việc
- Điểm móc cáp phải là điểm khỏe trên kết cấu
- Chọn điểm móc cáp sao cho nội lực trong kết cấu không được quá lớn tránh gây mất kiểm soát hay biến dạng khi c u
- Cáp hiện có của công ty dài 22m
- Góc hợp bởi dây cáp với mặt phẳng ngang không được dưới 60 độ
- Điểm hook phải đi qua trọng tâm kết cấu
- Từ các điều kiện ta đi mô hình hóa kết cấu bằng phần mềm SAP2000 để xác định lực căng dây cáp Dây Góc giữa cáp và mặt ngang α (độ) Lực căng cáp P (tấn) Chiều dài cáp L(m) 1 60 129.9 22 2 125.3 22 3 128.75 22 4 124.64 22
Ta sẽ lấy lực căng cáp lớn nhất để tính toán Pmax = 129,9 (T)
CBHD: KS. VŨ VĂN HOAN TRANG SVTT: NGÔ QUỐC VƯỢNG – 10413.53 – LỚP 53CB3 92 (126)
Lực căng cáp Pmax = 129.9 (T) = 1274.36 (kN)
Lực căng cáp thiết kế P 2 * P1 = 2 * 1274.36 = 2548.71 (kN) iả thiết:
- óc hợp bởi dây cáp với mặt phẳng ngang 60 độ
- Góc giữa cáp và mặt phẳng padeye 30 độ
Lực trong mặt phẳng padeye : Pin P.cos= 2548.71*cos60 = 1274.36 (kN) Lực ngoài mặt phẳng: Pop P.sin sin = 2548.71*sin60*sin30 = 1103.62 (kN) Lực ngoài mặt phẳng thiết kế theo API quy định phải cộng thêm 5% lực căng cáp thiết kế : Pout = Pop + 5%P = 1103.62 + 5%*2548.71 = 1167.34 (kN)
Thông số thép :
- ứng suất thép làm padeye : Fy = 345 Mpa
- ứng suất thép làm stiff : Fy = 345 M pa a)Chọn shackles
Bảng chi tiết chackles 2140 :
Dựa vào lực căng cáp thiết kế ta chọn shackles loại 2140 có các thông số sau :
CBHD: KS. VŨ VĂN HOAN TRANG SVTT: NGÔ QUỐC VƯỢNG – 10413.53 – LỚP 53CB3 93 (126)
Max. Working Load = 150 tấn
Dimension D = 372 mm
Pin Diameter, Dp = 95.5 mm
Jaw Width, W = 133 mm
Packing Plate Thickness, Tpp = 0 mm Sling to Pin Hole Eccentricity, E = 419.75 mm
b) Chọn dây cáp
Dựa vào lực căng cáp thiết kế ta chọn cáp có thông số sau : Đường kính cáp : Ds 41.275 (mm)
Lực làm việc lớn nhất : 132 (tấn) c)Chọn sơ bộ kích thước padeye
CBHD: KS. VŨ VĂN HOAN TRANG SVTT: NGÔ QUỐC VƯỢNG – 10413.53 – LỚP 53CB3 94 (126)
Chiều cao tính từ trục pin, Hh = 140 mm
Chiều dày tấm Main Plate, Tm = 50 mm
Bán kính tấm Main Plate, Rm = 120 mm
Chiều cao Main Plate, H = 320 mm
Chiều dày tấm Cheek Plate 1, Tc1 = 20 mm Bán kính tấm Cheek Plate 1, Rc1 = 90 mm Chiều cao đường hàn Cheek Plate 1, a1 = 24 mm Chiều dày tấm Cheek Plate 2, Tc2 = 10 mm Bán kính tấm Cheek Plate 2, Rc2 = 70 mm Chiều cao đường hàn Cheek Plate 2, a2 = 10 mm
Bề rộng tấm stifferner 1 W1 = 60 mm
Bề dày tấm stifferner 1 T1 = 20 mm
Bề rộng tấm stifferner 2 W2 = 60 mm
Bề dày tấm stifferner 2 T2 = 20 mm
d) Kiểm tra điều kiện hình học của main plate và check plate theo quy định
- Bề dày tấm cheek plate Tc Rm – Rc
Tc = 20 (mm) Rm – Rc = 120 – 90 = 30 (mm) :thỏa mãn
- Bề dày tấm main plate Tm Hh – Rc
Tm = 50 (mm) Hh – Rc = 140 – 90 =50 (mm) : thỏa mãn
e)Kiểm tra điều kiện hình học shackles
- Đường kính lỗ padeye được quy định : Dp + 3 2*Ro Dp + 9
- Khoảng hở ‘x’ giữa padeye và shackles được quy định :
0.05W x 0.2W
- Khoảng cách nhỏ nhất giữa tấm main plate tới dây cáp được quy định : 0.5Ds Cs = D+0.5Dp-Ds-Rm
- kiểm tra sức chịu của sling và shackles : Lực kéo cần thiết phải nhỏ hơn khả năng làm việc lớn nhất của dây cáp và shackles
CBHD: KS. VŨ VĂN HOAN TRANG SVTT: NGÔ QUỐC VƯỢNG – 10413.53 – LỚP 53CB3 95 (126)
CHECK
Minimum Hole Size Dp + 3mm = 98.5 mm
OK
Maximum Hole Size Dp + 9mm = 104.5 mm
Hole Size, Do = 2Ro = 101.5 mm
Khoảng hở Shackle-Padeye nhỏ nhất 0.05W = 6.65 mm OK Khoảng hở Shackle-Padeye lớn nhất 0.2W = 26.6 mm Khoảng hở Shackle-Padeye (W-Tm-2Tc1-2Tc2-2Tpp)/2 = 11.5 mm Khoảng cách Sling - padeye nhỏ nhất 0.5Ds = 20.638 mm
OK Khoảng cách Sling - padeye, Cs = D+0.5Dp-Ds-Rm = 258.48 mm
f)Kiểm tra padeye
Kiểm tra sức chịu tải lỗ Padeye
Điều kiện kiểm tra:
ba ba F
f
< 1
Trong đó: - fba là ứng suất kéo lớn nhất, fba= in b P A
- Fba là ứng suất tới hạn, Fba = 0,9*Fy
- Với Fy là cường độ chảy d o của vật liệu làm Padeye, Fy = 345 (Mpa)
Fba = 0.9*345 = 310.5 (Mpa)
- Ab là diện tích ép mặt của lỗ.
Ab = (Tm + Tc1 + Tc2).Dp.pi/4 = (50 + 20 + 10)*95.5*3.14/4 = 6000.4 (mm) Pin = 1274.36 (kN) :tải trọng trong mặt phẳng padeye
fba= in b
P 1274.36
= *1000 = 212.38(Mpa)
A 6000.4
Fba > fba :lỗ padeye thỏa mãn sức chịu xé
Kiểm tra khả năng chịu cắt của padeye
Điều kiện kiểm tra:
vt vt F
f
CBHD: KS. VŨ VĂN HOAN TRANG SVTT: NGÔ QUỐC VƯỢNG – 10413.53 – LỚP 53CB3 96 (126)
-Ứng suất cắt dự trữ: Fv = 0,4*Fy = 0.4*345 = 138 (Mpa) -Ứng suất cắt lớn nhất: fv = op op v m 1 1 P P 2548, 71 = = = 122,53(Mpa) A H.T + 4.W .T 320.50 + 4.60.20 + Av là diện tích mặt cắt ngang chịu cắt. +Pop là lực cắt ngoài mặt phẳng
Fv > fv thỏa mãn điều kiện chịu cắt của padeye
Kiểm tra khả năng chịu kéo
Điều kiện kiểm tra:
t t F f < 1 Ứng suất kéo dự trữ: Ft = 0,45*Fy = 0,45*345 = 155,25 (Mpa) Ứng suất kéo lớn nhất: ft = m 1 1 1274,36 61, 26( ) H.T + 4.W .T 320.50 + 4.60.20 in in t P P Mpa A
ft < Ft – padeye thỏa mãn khả năng chịu kéo Ta có chi tiết padeye :
CBHD: KS. VŨ VĂN HOAN TRANG SVTT: NGÔ QUỐC VƯỢNG – 10413.53 – LỚP 53CB3 97 (126)
Hình 4.13 chi tiết padeye
g) chọn c u
- xác định khối lượng c u cần phải nâng khối lượng cầu nâng :
P = (KLKC*CF + padeye + dây cáp + hook block + shackles) * DAF
Tr ng đó :
KLKC – khối lượng kết cấu
CF – hệ số dự phòng, lấy 5 % cho c u trên bờ DAF – hệ số dynamic factor, trên bãi lấy 1,05
- Dựa vào khối lượng kết cấu và mã c u để ta chọn hook block. Khối lượng kết cấu KLKC = 443,5 (T). Với điều kiện không dùng quá 80% sức nâng tối đa của c u. + Chọn c u cc6800 sức nâng tối đa 1200T
CBHD: KS. VŨ VĂN HOAN TRANG SVTT: NGÔ QUỐC VƯỢNG – 10413.53 – LỚP 53CB3 98 (126)
Ta có bảng khối lượng sau : KL kết cấu (T) KL padeye (T) KL dây cáp(T) KL shackles(tấn) KL hook blook(tấn) 433.6 0.142922398 0.92430728 0.48 16 TỔN CỘN (T) 496.5
- thông số đầu vào :
+ Góc dây cáp với mặt phẳng ngang α 60o +Chiều dài dây cáp L = 22 m
+ Chiều dài cáp từ điểm hook tới boom a = 9 m + Chiều cao vật nâng b = 943,5 mm
+ Chiều cao nâng vật H2 = 30 (m)
+ Xác định : R – bán kính làm việc của c u B – chiều dài boom c u Sơ đồ chọn c u như sau :
CBHD: KS. VŨ VĂN HOAN TRANG SVTT: NGÔ QUỐC VƯỢNG – 10413.53 – LỚP 53CB3 99 (126)
B
R
Chiều cao c u nâng :
H = H2 + b + L.sin60 + a = 30 + 0,9435 + 22*sin60 + 9 = 59 (m) Chọn chiều dài Boom B 60 (m)
Bán kính làm việc của c u :
R = 2 2
60 - (59 - 4, 495) = 25(m)
Với khối lượng cần nâng 496.5 (T). ta chọn c u có thông số sau : Chiều dài boom : B 60 m
Bán kính làm việc R 26 m Sức nâng c u Q 516 (T)
Pallete weight thêm vào W = 450 (T )
CBHD: KS. VŨ VĂN HOAN TRANG SVTT: NGÔ QUỐC VƯỢNG – 10413.53 – LỚP 53CB3 100 (126)
f) kiểm tra áp lực nền
Thông số đầu vào của c u:
- Chiều dài boom : 60 (m) - Bán kính làm việc c u : 26 (m) - Bán kính pallete : 24 (m) - Khối lượng vật c u : 480,5 (T) - Khối lượng palltet : 450 (T) - Khối lượng hook block : 16 (T) - Góc boom với mặt phẳng ngang : 65,3 (độ)
CBHD: KS. VŨ VĂN HOAN TRANG SVTT: NGÔ QUỐC VƯỢNG – 10413.53 – LỚP 53CB3 101 (126)
COR x
y
ym
ax
xmax
Khoảng cách từ trọng tâm của tổng các cấu kiện tới COR được xác định bằng công thức : i i i M .x COG = M Trong đó :
Mi - khối lượng của cấu kiện thứ i
xi – khoảng cách từ tâm cấu kiện thứ i tới trục y ta có bảng kết quả sau :
Cấu kiện Khối lượng (T Khoảng các tới COR (m)
Upper 89 -3.5 Counter weight 250 -8 Pallete weight 450 -24 Bánh xích 69 0 Mast boom 179.76 -12 Hook block 16 26.9 Boom 256.8 14.35
Khối lượng vật nâng 480.5 26.9
CBHD: KS. VŨ VĂN HOAN TRANG SVTT: NGÔ QUỐC VƯỢNG – 10413.53 – LỚP 53CB3 102 (126)
COG = 0.989531339
- Chiều rộng bánh xích : a = 2 (m)
- Chiều dài bánh xích : b = 13,7 (m)
- Khoảng cách giữa 2 trục bánh xích c = 9,6 (m)
Tổng diện tích tiếp xúc của 2 bánh xích với mặt đất : A = 2.a.b = 2 * 2 * 13,7 = 54,8 (m2)
- Momen quán tính của bánh xích :
3 3 3 3 4 x 2 c a c a 2 9, 6 2 9, 6 2 J = .b ( + ) - ( - ) = .13, 7 ( + ) - ( - ) = 1280,9(m ) 3 2 2 2 2 3 2 2 2 2 3 3 4 y a.b 2.13, 7 J = = = 857,1(m ) 6 6
- Khoảng cách lớn nhất từ mép ngoài bánh xích tới các trục x, y :
max b 13, 7 X = = = 6,85(m) 2 2 max c + a 9, 6 + 2 Y = = = 5,8(m) 2 2
Tọa độ trọng tâm của hệ COG :
COG X = COG.cos90 = 0 COG Y = COG.sin90 = 0,99 Trong đó : μ 90o
– góc quay của boom so với trục x Momen đối với trục :
Mx = P.YCOG = 1791,06*0,99 = 1772,31 (T m) My = P. XCOG = 0 (T m)
CBHD: KS. VŨ VĂN HOAN TRANG SVTT: NGÔ QUỐC VƯỢNG – 10413.53 – LỚP 53CB3 103 (126)
P
M Q
max
min
p lực bánh xích tác dụng lên nền được xác định theo công thức :
max,min P M σ = ± A W Trong đó : P – tổng áp lực tác dụng lên nền
A – diện tích tiết xúc giữa bánh xích với nền M – momen tác dụng lên c u
W – momen kháng uốn Tá có :
y x 2
max max max
y x M M P M P 1791, 06 1772,31 σ = + = + .X + .Y = + .0,99 = 34,05(T / m ) A W A J J 54,8 1280,9 y x 2
min max max
y x
M M
P M P 1791, 06 1772,31
σ = + = - .X - .Y = - .0,99 = 31,31(T / m )
A W A J J 54,8 1280,9
Áp lực nền cho phép của nền bãi R = 50 (T/m2)
σmax = 34,05 (T/m2) < R = 50 (T/m2) : Nền đủ sức chịu tải
CBHD: KS. VŨ VĂN HOAN TRANG SVTT: NGÔ QUỐC VƯỢNG – 10413.53 – LỚP 53CB3 104 (126)
5. QUY TRÌNH CÂN GIÀN
1.Mục đích.
Quy trình cân giàn giúp ta xác định được một cách chính xác khối lượng và trọng tâm của công trình thực tế sau khi chế tạo nhằm phục vụ cho quy trình hạ thủy và vận chuyển, đánh chìm ngoài biển.