Thiết kế cần trục bánh lốp K-1001 sức nâng Q = 100T

TÍNH TOAÙN KEÁT CAÁU THEÙP 1. LỜI MỞ ĐẦU: Trong caùc maùy truïc keát caáu kim loaïi chieám moät phaàn kim loaïi raát lôùn. Khoái löôïng kim loaïi duøng cho keát caáu kim loaïi chieám 60%480% khoái löôïng kim loaïi toaøn boä maùy truïc, coù khi coøn hôn nöõa. Vì theá vieäc choïn kim loaïi thích hôïp cho keát caáu kim loaïi ñeå söû duïng moät caùch kinh teá nhaát laø raát quan troïng. Keát caáu kim loaïi cuûa maùy truïc goàm caùc theùp taám vaø theùp goùc noái vôùi nhau baèng haøn hay ñinh taùn. Vì moái gheùp haøn gia coâng nhanh vaø reû neân ñöôïc duøng roäng raõi hôn. Caùc loaïi theùp goùc vaø theùp taám duøng cho keát caáu kim loaïi maùy truïc coù theå ñöôïc cheá taïo baèng theùp caùcbon, theùp keát caáu hôïp kim thaáp hay hay baèng hôïp kim nhoâm. 2. VAÄT LIEÄU: Keát caáu daøn cuûa caàn truïc baùnh loáp söùc naâng 100T do Lieân Xoâ cuõ cheá taïo ñöôïc laøm töø theùp caùcbon trung bình, loaïi theùp CT3 coù caùc cô tính cô baûn sau: _ Moâñun ñaøn hoài: E = 2,1.106 KG/cm2. _ Moâñun ñaøn hoài tröôït: G = 0,84.106 KG/cm2. _ Giôùi haïn chaûy: sch = (240042800) KG/cm2. _ Giôùi haïn beàn: sb = (380044700) KG/cm2. _ Ñoä giaõn daøi khi ñöùt: e = 21%. _ Khoái löôïng rieâng: g = 7,83 T/m3. _ Ñoä dai va ñaäp: ak = 70 J/cm2. 3. HÌNH THÖÙC KEÁT CAÁU: Caàn truïc baùnh loáp laø loaïi caàn truïc quay thay ñoåi taàm vôùi baèng caùch naâng haï caàn. Caàn laø moät daøn coù truïc thaúng vôùi tieát dieän thay ñoåi theo chieàu daøi caàn. Phaàn döôùi cuûa caàn ñaët treân baûn leà coá ñònh treân phaàn quay cuûa keát caáu kim loaïi, ñaàu treân noái vôùi palaêng thay ñoåi taàm vôùi. Vì theá caàn ñöôïc xem nhö moät thanh ñaët treân hai baûn leà. Hình:5.1 Caùc caàn thaúng duøng trong tröôøng hôïp khi daây caùp duøng ñeå naâng haï caàn noái ôû ñaàu caàn. Caùc caàn naøy coù öu ñieåm laø nheï hôn vaø keát caáu ñôn giaûn hôn. Tuy nhieân noù khoâng cho pheùp naâng vaät naëng leân cao ôû taàm vôùi nhoû nhaát nhö laø caàn coù truïc gaõy. Ñoái vôùi caùc caàn truïc coù troïng taûi lôùn caàn ñöôïc cheá taïo kieåu daøn vôùi tieát dieän ngang töù giaùc. Thanh bieân cuûa caùc töù giaùc ñoù ñöôïc laøm baèng theùp goùc. Ñeå giaûm nheï troïng löôïng, caùc caàn ñöôïc cheá taïo theo kieåu daøn coù ñoä cöùng thay ñoåi. Caùc thoâng soá cô baûn cuûa keát caáu theùp caàn: _ Chieàu daøi caàn: l = 15m. _ Chieàu cao tieát dieän caàn ôû giöõa chieàu daøi choïn phuï thuoäc vaøo chieàu daøi caàn l vaø thöôøng laáy trong khoaûng: ta choïn h=1m _ Chieàu roäng tieát dieän caàn ôû giöõa chieàu daøi laáy trong khoaûng: b = (141,5)h = 1- 1,5 m . (Choïn b = 1h). _ Khoaûng caùch giöõa hai ñieåm töïa ôû ñaàu döôùi caàn laáy trong khoaûng: Choïn & Choïn loaïi tieát dieän daøn: Choïn tieát dieän thanh caên cöù vaøo ñieàu kieän beàn vaø oån ñònh cuûa caùc thanh: _ ÔÛ caùc thanh chòu keùo thì hình daïng tieát dieän khoâng aûnh höôûng ñeán ñoä beàn cuûa chuùng, hình daïng tieát dieän ñoù choïn theo keát caáu thöïc teá ñaûm baûo cho söï lieân keát cuûa caùc thanh chòu keùo naøy vôùi caùc caáu kieän khaùc cuûa daøn theo nguyeân taéc ñaõ ñöôïc tieâu chuaån hoùa veà hình daïng ñöôïc söû duïng trong daøn. ÔÛ caùc thanh chòu neùn cuûa daøn, ngoaøi vieäc baûo ñaûm söï phuø hôïp veà keát caáu theo chæ ñònh thieát keá thì hình daïng cuûa tieát dieän coøn phaûi chuù yù ñeán ñieàu kieän oån ñònh cuûa thanh ñeå choáng söï uoán doïc laøm maát oån ñònh cuûa thanh. _ Caàn cô baûn cuûa caàn truïc baùnh loáp truyeàn ñoäng Diesel – ñieän söùc naâng100T goàm ba ñoaïn gheùp vôùi nhau, moãi ñoaïn daøi 5m: giao ñieåm cuûa caùc thanh trong daøn goïi laø maét. Khoaûng caùch giöõa caùc maét thuoäc cuøng moät ñöôøng bieân goïi laø ñoát. Thanh taïo thaønh chu vi phía treân goïi laø thanh bieân treân, ôû phía döôùi goïi laø thanh bieân döôùi. Ngoaøi ra coøn coù caùc thanh giaèng cheùo. 4. CAÙC TRÖÔØNG HÔÏP TAÛI TROÏNG VAØ TOÅ HÔÏP TAÛI TROÏNG: Khi maùy truïc laøm vieäc noù chòu nhieàu loaïi taûi troïng khaùc nhau taùc duïng leân keát caáu: taûi troïng coá ñònh, taûi troïng khoâng di ñoäng, taûi troïng quaùn tính theo phöông thaúng ñöùng hay naèm ngang, taûi troïng gioù, taûi troïng do laéc ñoäng haøng treân caùp,…. Maùy truïc khoâng laøm vieäc nhöng chòu taùc duïng cuûa caùc taûi troïng phaùt sinh lôùn nhaát ví duï: troïng löôïng baûn thaân, troïng löôïng gioù (baõo), tröôøng hôïp naøy duøng ñeå kieåm tra keát caáu theo ñoä, beàn ñoä oån ñònh. Baûng toå hôïp taûi troïng. Ñoái vôùi töøng loaïi caàn truïc, caên cöù vaøo ñieàu kieän khai thaùc cuûa caàn truïc vaø caùc taûi troïng taùc duïng leân noù maø ta coù baûng toång hôïp taûi troïng sau : ÔÛ traïng thaùi laøm vieäc cuûa caàn truïc ngöôøi ta toå hôïp caùc taûi troïng taùc duïng leân maùy truïc vaø chia ra thaønh caùc toå hôïp taûi troïng sau: tải trọng tính theo độ bền mỏi: tính theo độ bền và độ ổn định: Ia Ib IIa IIb III trọng lượng bản thân của cần Gc Gc Gc Gc Gc trọng lượng hàng (Qh) và thiết bị mang hàng(Gm) Qtđ Qtđ Q Q Q hệ số động góc nghiêng của cáp treo hàng lực căng cáp treo hàng Sh Sh Sh Sh lực quán tính 0,5 tải trọng gió _ Toå hôïp Ia, IIa: töông öùng vôùi traïng thaùi caàn truïc laøm vieäc, caàn truïc ñöùng yeân chæ coù moät cô caáu naâng laøm vieäc, tính toaùn khi khôûi ñoäng (hoaëc haõm) cô caáu naâng haøng, khôûi ñoäng moät caùch töø töø tính cho Ia; khôûi ñoäng (haõm) moät caùch ñoät ngoät tính cho toå hôïp IIa. _ Toå hôïp Ib, IIb: maùy truïc di chuyeån coù mang haøng ñoàng thôøi laïi coù theâm moät cô caáu khaùc ñang hoaït ñoäng (di chuyeån xe con, di chuyeån xe tôøi, quay, thay ñoåi taàm vôùi), tieán haønh khôûi ñoäng (hoaëc haõm) cô caáu ñoù moät caùch töø töø tính cho toå hôïp Ib; ñoä ngoät IIb. Đối với tải trọng IIIa khi cần trục không làm việc chịu tác dụng của tải trọng là trọng lượng bản thân và tải trọng gió. Tuy rằng gió tác dụng ở cấp cao nhưng vẫn chịu lực nhỏ hơn khi cần trục làm việc nên trong trường hợp này ta không cần xét đến. Đối với trường hợp tải trọng Ia Ib thì cần trục làm việc bình thường và chịu tải trọng tác dụng nhỏ hơn đối với trường hợp tải trọng IIa IIb vì trường hợp tải trọng này chịu tải đột ngột khi bắt đầu nâng hoặc hãm đột cơ cấu nâng hoặc cơ cấu quay nên trường hợp tải trọng này ta không cần tính đến. Đối với trường hợp tải trọng Iia thì chịu lực nhỏ hơn trường hợp tải trọng Iib nên ta không cần tính đến. Đối với tải trọng IIb ta xét trong cả2 mặt phẳng ngang và mặt phẳng nâng hạ. 5. TAÛI TROÏNG TÍNH: Söùc naâng T Taàm vôùi R(m) Chieàu cao naâng H(m) Coù chaân choáng Khoâng coù chaân choáng 100 63 31 12 45 29 17,5 8,5 4,7 6,5 9 14 12,3 11,8 10,7 6 Khi tính keát caáu kim loaïi caàn cuûa caàn truïc caàn bieát taát caû caùc loaïi taûi troïng taùc duïng leân noù nhö: taûi troïng khoâng di ñoäng, taûi troïng taïm thôøi, löïc quaùn tính, taûi troïng gioù, ñoàng thôøi löïc trong daây caùp treo vaät vaø daây caùp treo caàn. _ Taûi troïng khoâng di ñoäng goàm nhöõng phaàn rieâng leû cuûa keát caáu kim loaïi caàn. Vì ñaây laø loaïi caàn lôùn taûi troïng do troïng löôïng baûn thaân caàn ñöôïc xem nhö phaân boá doïc theo chieàu daøi cuûa caàn, theo coâng thöùc (8.48) [5]: G1 = q13l Hình:5.2 Trong ñoù: ® G1: troïng löôïng caàn. ® l: chieàu daøi caàn (l = 15m). ® q1: taûi troïng phaân boá, theo coâng thöùc 5.4 [5]: q1 = k13q + q: taûi troïng khoâng di ñoäng phaân boá doïc theo chieàu daøi cuûa keát caáu. + k1: heä soá ñieàu chænh keå ñeán caùc hieän töôïng va ñaäp khi di chuyeån maùy truïc. Vì vaän toác di chuyeån cuûa maùy v < 60 m/ph neân laáy k1 = 1. Þ G1 = q13l Laáy troïng löôïng baûn thaân caàn G1 = 6T=60000N _ Taûi troïng taïm thôøi goàm troïng löôïng vaät naâng Q vaø boä phaän mang vaät G3, theo coâng thöùc (8.49) [5]: P = Q +G3. Taûi troïng naøy ñaët ôû ñieåm noái cuûa caùc puli (roøng roïc) ñaàu caàn. Khi naâng vaø haï sinh ra caùc taûi troïng quaùn tính, vì theá taûi troïng taïm thôøi ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (8.50) [5]: Pt = k23(Q + G3 ) Trong ñoù: ® k2: heä soá ñieàu chænh phuï thuoäc vaøo cheá ñoä laøm vieäc cuûa maùy truïc. Vì maùy truïc laøm vieäc ôû cheá ñoä laøm vieäc trung bình Þ k2 = 1,2. ® Q: troïng löôïng vaät naâng. ® G3: troïng löôïng boä phaän mang vaät (choïn G3 = 2,45T). ÔÛ taàm vôùi lôùn nhaát Rmax = 14m töông öùng söùc naâng Q = 12T: Þ Pt = 1,23(120000 +24500) = = 173400N. ÔÛ taàm vôùi lôùn trung bình Rtb = 9m töông öùng söùc naâng Q = 31T: Þ Pt = 1,23(310000 +24500) = 401400N. ÔÛ taàm vôùi nhoû nhaát Rmax = 4,7m töông öùng söùc naâng Q = 100T: Þ Pt = 1,23(1000000 +24500) = 1229400N. _ Löïc quaùn tính ngang do troïng löôïng cuûa keát caáu xuaát hieän khi môû maùy hay khi phanh cô caáu quay. Caùc löïc naøy laáy baèng 0,1 cuûa caùc taûi troïng thaúng ñöùng (khoâng keå ñeán heä soá k1), coâng thöùc (8.53) [5]: Gng = 0,13G1 = 0,1360000 = 6000N. Vì ñaây laø loaïi caàn lôùn neân löïc quaùn tính ngang phaân boá doïc theo chieàu daøi caàn hay laø ñaët vaøo caùc maét cuûa daøn ngang: _ Löïc quaùn tính ngang do troïng löôïng cuûa vaät naâng vaø boä phaän mang vaät cuõng xuaát hieän khi môû maùy hay khi phanh cô caáu quay. Löïc naøy baèng 0,1 troïng löôïng cuûa vaät naâng vaø boä phaän mang vaät vaø ñaët ôû ñieåm noái caùc roøng roïc ñaàu caàn theo coâng thöùc (8.54) [5]: Png = 0,1(Q + G3) ÔÛ taàm vôùi lôùn nhaát Rmax: Png = 0,13(120000 + 24500) = 14450N. ÔÛ taàm vôùi trung bình Rtb:Png = 0,13(310000 +24500) = 33450N. ÔÛ taàm vôùi nhoû nhaát Rmin:Png = 0,13(1000000 +24500) = 102450N. _ Taûi troïng gioù ôû traïng thaùi laøm vieäc vaø khoâng laøm vieäc ñaët phaân boá ñeàu ôû caùc maét cuûa daøn ngang. Taûi troïng gioù phaân boá ñeàu w treân maët I cuûa daøn, theo coâng thöùc (1.11) [1]: w = qo3n3c3KH3b Trong ñoù: ® qo: aùp löïc ñoäng cuûa gioù ôû ñoä cao 10m so vôùi maët ñaát, ñoái vôùi: + Traïng thaùi laøm vieäc: qo = 15 KG/m2. + Traïng thaùi khoâng laøm vieäc: qo = 70 KG/m2. ® n: heä soá ñieàu chænh taêng aùp löïc phuï thuoäc vaøo ñoä cao so vôùi maët ñaát, tra baûng 1.6 [1] choïn n = 1. ® c: heä soá khí ñoäng hoïc, tra baûng 4.6/91 tacó c = (0,35:2,4) ta chọn c = 1,4. ® KH: heä soá quaù taûi (tính theo phöông phaùp öùng suaát cho pheùp KH = 1). ® b: heä soá ñoäng löïc, do ñaëc tính maïch ñoäng cuûa aùp suaát ñoäng cuûa gioù. Khi tính nhöõng chi tieát maùy truïc theo ñoä beàn chaéc: b = (1,1 ; 2,05)ta chọn b = 1,5 Vaäy: + ÔÛû traïng thaùi laøm vieäc: v = 153131,43131,5 = 31,5 KG/m2. + ÔÛ traïng thaùi khoâng laøm vieäc: v = 703131,43131,5 = 147 KG/m2. · Toaøn boä taûi troïng gioù taùc duïng leân caàn, coâng thöùc (1.12) [1]: Wc = v3Fc ® Fc: dieän tích chaén gioù cuûa caàn. Fc = Fo3k + Fo: dieän tích trong ñöôøng vieàn. 1m 15m + k: heä soá kín, ñoái vôùi daøn choïn k = 0,4 (theo bảng 4.3/ 90) Þ Fc = 1030,4 = 4m2. Do ñoù toaøn boä taûi troïng gioù taùc duïng leân caàn: + ÔÛ traïng thaùi laøm vieäc: Wc = 31,534 = 126 KG =1260N + ÔÛ traïng thaùi khoâng laøm vieäc: Wc = 14734 = 588 KG =5880N Taûi troïng gioù phaân boá ñeàu treân maët I cuûa caàn : + ÔÛ traïng thaùi laøm vieäc: + ÔÛ traïng thaùi khoâng laøm vieäc: · Taûi troïng gioù taùc duïng leân haøng, theo coâng thöùc (1.16) [1]: Wh = wh3Fh Trong ñoù: ® vh: taûi troïng gioù phaân boá ñeàu treân haøng baèng taûi troïng gioù taùc duïng caàn ôû traïng thaùi laøm vieäc. ® Fh: dieän tích maët chòu gioù cuûa haøng, theo baûng 1.8 [1]: Rmax : Q = 12T Þ Fh = 10m2 Þ Wh = 31,5310 = 315 KG = 3150 N. Rtb : Q = 31T Þ Fh = 20m2 Þ Wh = 31,5320 = 630 KG = 6300 N. Rmin : Q = 100T Þ Fh = 36m2 Þ Wh = 31,5336 = 1134 KG = 11340 N. _ Löïc caêng trong daây caùp naâng haøng xaùc ñònh theo coâng thöùc (8.55) [5]: Trong ñoù: ® Pt: taûi troïng taïm thôøi tính. ® a: boäi suaát palaêng (a = 5). ® hp: hieäu suaát palaêng coâng thöùc (2.3) [1]: + hh: hieäu suaát cuûa nhöõng puli chuyeån höôùng. Tra baûng 2.2 [1] choïn hh= 0,98 Vaäy: Löïc caêng trong daây caùp naâng haøng: + ÔÛ taàm vôùi lôùn nhaát: Pt = 173400N Þ + ÔÛ taàm vôùi trung bình: Pt = 401400N Þ + ÔÛ taàm vôùi nhoû nhaát: Pt = 1229400N Þ Löïc trong daây caùp naâng haøng ñaët theo phöông daây caùp naâng haøng ôû caùc roøng roïc ñaàu caàn vaø roøng daãn höôùng. _ Löïc trong daây caùp treo caàn xaùc ñònh theo ñieàu kieän caân baèng caàn vaø ñaët ôû ñieåm noái palaêng hay puli treo caàn: hình:5.3 + Trong maët phaúng naâng caàn: Taàm vôùi lôùn nhaát: Rmax = 14m : söùc naâng Q = 12T vaø chieàu cao naâng H = 6m: ® Goùc nghieâng cuûa caàn nhoû nhaát: ® Goùc nghieâng cuûa caùp naâng caàn so vôùi phöông ngang: ® Goùc nghieâng cuûa caùp naâng haøng so vôùi phöông ngang: Taàm vôùi trung bình: Rtb = 9m : söùc naâng Q = 31T vaø chieàu cao naâng H=10,7m: ® Goùc nghieâng cuûa caàn trung bình: ® Goùc nghieâng cuûa caùp naâng caàn so vôùi phöông ngang: ® Goùc nghieâng cuûa caùp naâng haøng so vôùi phöông ngang: Taàm vôùi nhoû nhaát: Rmin = 4,7m : söùc naâng Q = 100T vaø chieàu cao naâng H = 12,3m: ® Goùc nghieâng cuûa caàn lôùn nhaát: ® Goùc nghieâng cuûa caùp naâng caàn so vôùi phöông ngang: ® Goùc nghieâng cuûa caùp naâng haøng so vôùi phöông ngang: ÔÛ taàm vôùi lôùn nhaát: *ÔÛ taàm vôùi trung bình: *ÔÛ taàm vôùi nhoû nhaát: åX = 0 Û RH = Sh3cos(j-g )+ Sc3cos(j-d) Rmax: Þ RH = 38026,33cos17o + 7959543cos12o = 814925N. Rtb: Þ RH = 88026,33cos34o + 9327953cos27o = 904103N. Rmin: Þ RH = 269605,33cos62o + 3588717cos52o =494616N. åY = 0 Û RV = Gc + Pt + Shsin(180-j+g) + Scsin(180-j+d) Rmax:Þ RV = Rtb:Þ RV = Rmin:ÞRV= + Trong maët phaúng vuoâng goùc vôùi maët phaúng naâng caàn: hình:5.4 åY = 0 Û RN = Png + Wh + Wgi1 + Gng Rmax: Þ RN = 14450 + 3150 + 5800 + 6000 = 29400N. Rtb: Þ RN = 33450 + 6300 + 5800 + 6000 = 51550N. Rmin: Þ RN = 102450 + 11340 + 5800+ 6000 = 125590N. Rmax: Þ Mng = 139143(N.m) Rtb: Þ Mng = 269448(N.m) Rmin: Þ Mng = 329332(N.m) _ Phaûn löïc goái töïa: Rmax:RH = 814925N.; Rtb: RH = 904103N.; Rmin: RH = 494616N. RV = 410006N. RV = 706104N. RV = 935363N. RN = 29400 N. RN = 51550 N. RN = 125590N. 6. PHÖÔNG PHAÙP TÍNH: Keát caáu caàn cuûa caàn truïc ñöôïc thieát keá tính toaùn theo phöông phaùp öùng suaát cho pheùp. Trong ñoù öùng suaát phaùt sinh trong keát caáu döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng khoâng ñöôïc vöôït quaù trò soá öùng suaát cho pheùp cuûa vaät lieäu cheá taïo Trong ñoù : ®smax: öùng suaát lôùn nhaát trong keát caáu kim loaïi do taùc duïng cuûa taûi troïng. ® [s]: öùng suaát cho pheùp cuûa vaät lieäu cheá taïo. Ñoái vôùi vaät lieäu deûo: + sch : giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu sch = 2400 ¸2800) kg/cm2 + n : heä soá an toaøn (n = 1,4¸1,6) Þ [s] =(1600¸1800) kg/cm2 Þ [s] = (160¸180) N/mm2 _ ÖÙng suaát caét cho pheùp : [t] = 0,6[s] = (96¸108) N/mm2 Hieän nay ngöôøi ta ñeà ra phöông phaùp tính môùi caùch ñaùnh giaù môùi veà ñoä beàn keát caáu kim loaïi maùy truïc, coù xeùt ñeán söï laøm vieäc thöïc teá cuûa vaät lieäu ôû ngoaøi giôùi haïn ñaøn hoài, thöôøng laø phöông phaùp tính theo traïng thaùi giôùi haïn hay taûi troïng phaù hoaïi. Theo phöông phaùp tính naøy keát caáu kim loaïi khoâng ñaët trong traïng thaùi laøm vieäc maø ñaët trong traïng thaùi giôùi haïn, töùc laø trong traïng thaùi keát caáu maát khaû naêng chòu taûi, khoâng theå laøm vieäc bình thöôøng ñöôïc nöõa, hoaëc coù bieán daïng quaù möùc, hoaëc do phaùt sinh ra caùc veát nöùt. Chính vì theá neân keát quaû tính theo phöông phaùp naøy tieát kieäm hôn phöông phaùp öùng suaát cho pheùp. Tuy vaäy, ñoái vôùi yeâu caàu cuûa moät soá keát caáu, tính theo traïng thaùi giôùi haïn ñoâi khi ñöa ñeán nhöõng bieán daïng töông ñoái lôùn, vöôït quaù möùc ñoä cho pheùp. Do ñoù trong phöông phaùp tính naøy ngöôøi ta ñaët bieät chuù yù tôùi bieán daïng. Phöông phaùp tính theo traïng thaùi giôùi haïn chöa ñöôïc hoaøn thieän ñeå tính keát caáu kim loaïi cuûa taát caû caùc loaïi maùy truïc neân chuùng ta chuû yeáu tính theo phöông phaùp öùng suaát cho pheùp vì phöông phaùp naøy ñaõ phaùt trieån khaù phong phuù vaø hoaøn chænh . Keát caáu kim loaïi cuûa caàn ñöôïc tính theo hai tröôøng hôïp phoái hôïp taûi troïng sau ñaây: Tröôøng hôïp thöù nhaát: taûi troïng khoâng di ñoäng tính + taûi troïng taïm thôøi tính khi treo troïng taûi lôùn nhaát ôû taàm vôùi lôùn nhaát. Tröôøng hôïp thöù hai: taûi troïng di ñoäng tính + taûi troïng taïm thôøi tính khi treo troïng taûi lôùn nhaát ôû taàm vôùi lôùn nhaát + löïc quaùn tính ngang + taûi troïng gioù ôû traïng thaùi laøm vieäc. Taûi troïng khoâng di ñoäng (khoâng keå ñeá heä soá ñieàu chænh) + taûi troïng do caùc thaønh phaàn ôû ñaàu caàn khi taàm vôùi nhoû nhaát + taûi troïng gioù ôû traïng thaùi khoâng laøm vieäc. 7. XAÙC ÑÒNH NOÄI LÖÏC CAÙC THANH TRONG DAØN: 7.1. Khaùi nieäm: Daøn laø moät heä goàm nhieàu thanh thaúng noái vôùi nhau baèng nhöõng khôùp. Ñeå taêng ñoä chính xaùc cuûa pheùp tính, noäi löïc trong caùc thanh caàn ñöôïc xaùc ñònh theo heä khoâng gian. Tuy nhieân ñeå ñôn giaûn hôn trong caùc pheùp tính ta coù theå chia heä khoâng gian ra nhieàu heä phaúng vaø moåi heä phaúng naøy ñaët döôùi taùc duïng cuûa caùc heä löïc trong maët phaúng töông öùng. Giao ñieåm cuûa caùc thanh trong daøn goïi laø maét. Khoaøng caùch giöõa caùc maét thuoäc cuøng moät ñöôøng bieân goïi laø ñoát. Thanh taïo thaønh chu vi cuûa daøn ôû phía treân goïi laø thanh bieân treân, ôû phía döôùi goïi laø thanh bieân döôùi. Ngoaøi ra coøn coù caùc thanh giaèng cheùo: Ñeå tính daøn ñöôïc ñôn giaûn ta thöøa nhaän giaû thieát sau: _ Maét cuûa daøn phaûi naèm taïi giao ñieåm cuûa caùc truïc thanh vaø ñöôïc xem laø khôùp lyù töôûng. _ Taûi troïng chæ taùc duïng taïi maét cuûa daøn. _ Troïng löôïng baûn thaân cuûa thanh khoâng ñaùng keå so vôùi taûi troïng taùc duïng leân daøn. _ Töø caùc giaû thieát treân ta thaáy caùc thanh trong daøn chæ chòu löïc keùo hoaëc neùn nghóa laø chòu löïc doïc truïc maø khoâng coù moâmen uoán. 7.2. Tính noäi löïc trong daøn ñöùng chính: a). Xaùc ñònh noäi löïc trong caùc thanh bieân: _ Phaûn löïc R hay laø löïc neùn N ôû ñaàu caàn theo coâng thöùc (8.60) [5]: * ÔÛ taàm vôùi lôùn nhaát: * ÔÛ taàm vôùi trung bình: * ÔÛ taàm vôùi nhoû nhaát: _ Phaûn löïc töïa ngang döôùi taùc duïng cuûa moâmen töïa toång do caùc taûi troïng ngang sinh ra Mng laø moät caëp löïc ñöôïc tính theo coâng thöùc (8.63) [5]: * ÔÛ taàm vôùi lôùn nhaát: * ÔÛ taàm vôùi trung bình: * ÔÛ taàm vôùi nhoû nhaát: Trong ñoù: ® bo: khoaûng caùch giöõa hai taâm baûn leà bo = 1,5m. b). Xaùc ñònh noäi löïc trong caùc thanh giaèng: Bieåu ñoà noäi löïc döôùi taùc duïng cuûa troïng löôïng baûn thaân caàn: Hình:5.7 M = ; ; Rmax: M = 101925 Nm. Rtb: M = 79537,5 Nm. Rmin: M = 27225Nm. Q = 27180 N. Q = 21210N. Q = 7260N N = 12690 N. N = 21210 N. N = 29100N. & Xeùt caàn trong maët phaúng thaúng ñöùng (ứng với tổ hợp tải trọng IIa ) qc = 4000N/m. Rmax:. Rtb:. Rmin: RH =814925N RH =904103N RH = 494614N. RV = 410006N. RV = 706104 N. RV = 935363N Sh = 38026,3 N. Sh = 80026,3 N. Sh =269605,3N. Sc = 795954N. Sc = 932795 N. Sc = 588717N. Hình:5 Pt = 173400 N. Pt = 401400 N. Pt = 12450 N. Truïc caàn nghieâng so vôùi phöông naèm ngang moät goùc w. Xoay truïc caàn moät goùc j theo chieàu kim ñoàng hoà ta coù ñöôïc ba giaù trò öùng vôùi ba taàm vôùi khaùc nhau : Rmax:(j=25°) ; Rtb: (j=45°) ; Rmin: (j=76°). Caùc taûi troïng taùc duïng leân caàn coù theå phaân tích thaønh hai thaønh phaàn: + Thaønh phaàn vuoâng goùc vôùi truïc caàn: q1=4000N/m. + ngoaøi ra coøn keå ñeán caùc löïc : SC , Sh , Pt trong quaù trình taùch maét. Caùc goùc ñoä giöõa caùc thanh ño thöïc teá treân caàn ñaõ thieát keá. Xaùc ñònh caùc noäi löïc trong maët phaúng naâng haøng baèng phöông phaùp taùch maét theo hình:5 Maét 1: å X = 0 => S1Cos9 + S2 Cos9 + R4 = 0 å Y = 0 => S1Cos81 - S2 Cos81 + Rv – = 0 S2 = => Rmax S2 = 484986 N ; S1 =- 517006N Rtb S2 = 578623 N ; S1 = -670161N Rmin S2 = 772637 N ; S1 = -822700N Maét 2: å X = 0 => -S1Cos9 + S4 Cos9 = 0 å Y = 0 => -S1Cos81 + S4 Cos81 – S3 - = 0 S4 = S1 Maét 3: å X = 0 => S5Cos27 + S6 Cos9 – S2Cos9 = 0 å Y = 0 => S5Cos63 - S6 Cos81 + S2 Cos81 + S3 - = 0 S5 = 11371N Rmax S6 = 572474 N Rtb S6 = 773725 N Rmin S6 = 841386 N Maét 4: å X = 0 => S10 Cos9 - S6 Cos9 = 0 å Y = 0 => S7 + S6 Cos81 – S10 Cos81 - = 0 Maét 5: å X = 0 => S8 Cos9 – S4 Cos9 + S9 Cos39 – S5 Cos27 = 0 å Y = 0 => S8 Cos81 – S4 Cos81 – S7 – S9 Cos51 – S5 Cos63 - = 0 Rmax S8 = - 1182199 N Rtb S8 = - 2713739,7 N S9 = 51383 N Rmin S8 = - 3239130,7N Maét 6: å X = 0 => S11 – S8 Cos9 = 0 å Y = 0 => - S57 - q - - S8 Cos81 = 0 S11 = S8 Cos9 S57 = - q - - S8 Cos81 Rmax S11 = - 516764 N S57 = 76886,8 N Rtb S11 = - 718032 N S57 = 116472,6 N Rmin S11 = - 819925 N S57 = 198661,8 N Maét 7: å X = 0 => S12 Cos45 + S13 – S9 Cos39 – S10 Cos9 = 0 å Y = 0 => S12 Cos45+ S57 + S9 Cos51 + S10 Cos81 - - q = 0 S13 = S9 Cos39 + S10 Cos9 – S12 Cos45 S12 = Rmax S12 = - 37658,3 N S13 = 514042 N Rtb S12 = -78231 N S13 = 629968 N Rmin S12 = - 147490 N S13 = 839035 N Maét 8: å X = 0 => S17 = S13 å Y = 0 => S14 = 2q = 8000 .N Maét 9: å X = 0 => S15 - S11 + S16 Cos45 – S12 Cos45 = 0 å Y = 0 => - S14 – S16 Cos45 – S12 Cos45 - 2q = 0 S16 = - S12 – 4q/ Cos45 S15 = S11 + 4q + 2S12 Cos45 Rmax S16 = 31503 N S15 = -662946N Rtb S16 = 95603,6 N S15 = -868006 N Rmin S16 = 124862,6 N S15 = -952320 N Maét 10: å X = 0 => S19 = S15 åY= 0 S18 = -2q = - 8000 N Maét 11: å X = 0 => S21 - S17 + S20 Cos45 – S16 Cos45 = 0 å Y = 0 => S18 + S16 Cos45 + S20 Cos45 - 2q = 0 S20 = - S16 + 4q/ Cos45 S21 = S17 – S20 Cos45 + S16 Cos45 = S17 + 2S16 Cos45- 4q Rmax S20 = -92403 N S21 = 659946 N Rtb S20 = -172976 N S21 = 886741 N Rmin S20 = -302235 N S21 = 968231 N Maét 12: åX = 0 => S25 = S21 åY = 0 => S22 = 2q = 8000N Maét 13: å X = 0 => S23 - S19 + S24 Cos45 – S20 Cos45 = 0 å Y = 0 => - S22 – S20 Cos45 – S24 Cos45 - 2q = 0 S24 = - S20 – 4q/ Cos45 S23 = S19 + 2S20 Cos45 + 4q Rmax S24 = 169775,6 N S23 = -702668 N Rtb S24 = 350348,6 N S23 = - 961579 N Rmin S24 = 479607,6 N S23 = -1083157 N Maét 14: å X = 0 => S27 = S23 å Y = 0 => S26 = – 2q = - 8000 N Maét 15: å X = 0 => S29 - S25 + S28 Cos45 – S24 Cos45 = 0 å Y = 0 => S26 + S28 Cos45 + S24 Cos45 – 2q = 0 S28 = - S24 + 4q/ Cos45 S29 = S25 + 2S24 Cos45 – 4q Rmax S28 = - 158461,9 N S29 = 733546 N Rtb S28 = -339034,9 N S29 = 917114 N Rmin S28 = -568293,9 N S29 = 1210264 N Maét 16: å X = 0 => S33 = S29 å Y = 0 => S30 = 2q = 8000 N Maét 17: å X = 0 => S31 - S27 + S32 Cos45 – S28 Cos45 = 0 å Y = 0 => - S30 – S28 Cos45 – S32 Cos45 – 2q = 0 => S32 = - S28 – 4q/ Cos45 S31 = S27 + 2S28 Cos45 +4q Rmax S32 = 147148,2 N S31 = -807620 N Rtb S32 = 327721,2 N S31 = - 905352 N Rmin S32 = 556980,2 N S31 = - 1275110 N Maét 18: å X = 0 => S35 = S31 å Y = 0 => S34 = - 2q =- 8000 N Maét 19: å X = 0 => S37 - S33 + S36 Cos45 – S32 Cos45 = 0 å Y = 0 => S34 + S36 Cos45 + S32 Cos45 – 2q = 0 S36 = - S32 + 4q/ Cos45 S37 = S33 + 2S32 Cos45 – 4q Rmax S36 = - 135834,5 N S37 = 826898 N Rtb S36 = - 316407,5 N S37 = 884281 N Rmin S36 = - 545666,5 N S37 = 1300217 N Maét 20: å X = 0 => S41 = S37 å Y = 0 => S38 = 2q = 8000 N Maét 21: å X = 0 => S39 - S35 + S40 Cos45 – S36 Cos45 = 0 å Y = 0 => - S38 – S40 Cos45 - S36 Cos45 – 2q = 0 S40 = - S36 - 4q/ Cos45 S39 = S35 + 2S36 Cos45 – 4q Rmax S40 = 124520,8 N S39 = -833949 N Rtb S40 = 305093,8 N S39 = - 893125 N Rmin S40 = 534352,8 N S39 = - 1320706 N Maét 22: å X = 0 => S43 = S39 å Y = 0 => S42 = - 2q = - 8000 N Maét 23: å X = 0 => S45 + S44 Cos45 - S40 Cos45 – S41 = 0 å Y = 0 => S42 + S44 Cos45 + S40 Cos45 – 2q = 0 S44 = - S40 + 4q/ Cos45 S45 = S41 + 2S40 Cos45 – 4q Rmax S44 = - 101893,4 N S45 = 857050 N Rtb S44 = - 382466,4 N S45 = 888261 N Rmin S44 = - 511725,4 N S45 = 1770170 N Maét 24: å X = 0 => S49 Cos9 – S45 = 0 å Y = 0 => S46 + S49 Cos81 – q - = 0 => S49 = => S46 = - S49 Cos81 + q + Rmax S49 = 860254N S46= -299078,5 N Rtb S49 =915594 N S46 = - 423664,6 N Rmin S49 = 1383259 N S46 = - 601816 N Maét 25: å X = 0 => S47 Cos9 + S48 Cos39 - S43 – S44 Cos45 = 0 å Y = 0 => - S46 - S48 Cos51 - S47 Cos81 – S44 Cos45 - q - = 0 S4= S48= Rmax S48 = 567926,3 N S47 = - 930265 N Rtb S48 = 750760 N S47 = -1049515 N Rmin S48 = 912139,9 N S47 = - 1402304 N Maét 26: å X = 0 => S51 Cos9 - S47 Cos9 = 0 => S51 = S47 å Y = 0 => S50 – q = 0 => S50 = = 8097,16 N Maét 27: å X = 0 => S53 Cos90 + S52 Cos27 – S49 Cos9 – S48 Cos39 = 0 å Y = 0 => S50 + S52 Cos63 + S53 Cos81 + S48 Cos51 – S49 Cos81 -q = 0 => S53 = S49 + S48 S5 = Rmax S52 = -856487 N S53 = 1078534 N Rtb S52 = -1142493 N S53 = 1200582 N Rmin S52 = - 1386325 N S53 =1422304 N Maét 28: å X = 0 => S56 = S53 åY =0 Þ S54 = = 8097,16 N Maét 29: å X = 0 => S55 Cos90 - S51 Cos9 – S52 Cos27 = 0 å Y = 0 => - S54 - S52 Cos63 - S55 Cos81 + S51 Cos81 – q = 0 => S55 = S51 + S52 Rmax S55 = - 1307558 N Rtb S55 = - 1380174 N Rmin S55 = - 1544306 N Bảng nội lực các thanh biên trong mặt phẳng nâng vị trí thanh Rmax Rtb Rmin 1 517006 670161 822700 2 484986 578623 772637 3 517006 670161 822700 4 572474 773725 841386 5 572474 773725 841386 6 568219 791373 883913 7 516764 718032 819925 8 514042 629968 839035 9 662916 868006 9523204 10 659946 886741 968231 11 702668 961579 1083157 12 733546 917114 1210264 13 807620 905352 1275110 14 826898 884281 1300217 15 833949 893125 1320706 16 857050 888261 1370170 17 860254 915594 13832 59 18 930265 1049515 1402304 19 1078534 1200582 1422304 20 1307558 1480174 1444306 Xaùc ñònh caùc noäi löïc trong caùc thanh baèng phöông phaùp taùch maét Xeùt caùc noäi löïc trong caùc thanh ôû maët phaüng naèm ngang baèng phöông phaùp taùch maét vôùi caùc taûi troïng taùc duïng leân caàn ñöôïc cho trong hình:6 (ứng với tổ hợp tải trọng IIb ) Wg = Rmax Wg = 264,4 N/m Rtb Wg = 474 N/m Rmin Wg = 801,8 N/m Maét 1: å X = 0 => S1Cos50 + S2 Cos550 + R1 = 0 å Y = 0 => - S1Cos85 - S2 Cos35 + = 0 => S1 = => S2 = Rmax S2 = 11904,8N S1 = - 104401,85 N Rtb S2 = 23866,27N S1 = - 214585,8 N Rmin S2 = 7901,07N S1 = - 60509,76 N Maét 2: å X = 0 => S4Cos50 + S3 Cos550 - R1 = 0 å Y = 0 => S4 Cos85 + S3 Cos35 + =0 => S4 = => S3 = Rmax S3 = - 11904,8N S4 = 104401,85 N Rtb S3 = - 23866,27N S4 = 214585,8 N Rmin S3 = - 7901,07N S4 = 60509,76 N Maét 3: å X = 0 => S6 Cos50 – S2 Cos550 = 0 å Y = 0 => S6 Cos85 - S4 Cos85 +S2 Cos35 + S5 + (q + Wg) =0 => S6 = (S4 + S2) => S5 = - S6 Cos85 + S4 Cos85 – s2 Cos35 - Rmax S6 = 66492,97N S5 = - 7786,09 N Rtb S6 = 137421,16N S5 = - 14588,17 N Rmin S6 = 39425,51N S5 = - 7049,9 N Maét 4: å X = 0 => S8 Cos50 – S1 Cos50 + S7 Cos52 – S3 Cos55 = 0 å Y = 0 =>-S8Cos85 + S1 Cos85 - S7Cos38 – S3 Cos35– S5 + =0 => S8 = S1 – S7 => S7 = Rmax S7 = 26162,9 N S8 = - 127443,71 N Rtb S7 = 49806,43N S8 = - 259144,02 N Rmin S7 = 22010,02 N S8 = - 78675,78 N Maét 5: å X = 0 => S8 = S10 å Y = 0 => S9 = Rmax S9 = 1334,13 N Rtb S9 = 1755,02N Rmin S9= 2413,25 N Maét 6: å X = 0 => S12 Cos50 – S6 Cos50 + S11 Cos48 – S7 Cos52 = 0 å Y =0 => S12Cos85 + S11Cos42 + S7 Cos38 – S6 Cos85+= 0 => S12 = S6 – S11 => S11 = Rmax S11 = - 34118,6 N S12 = 107446,47 N Rtb S11 = - 63804,42N S12 = 211081,71 N Rmin S11 = - 30590,16 N S12 = 73585,13 N Maét 7: å X = 0 => S16 = S12 Cos5 å Y = 0 => S13 = - = 0 Rmax S16 = 107016,68 N S13 = - 1331,46 N Rtb S16 = 210237,38N S13 = - 1751,51 N Rmin S16 = 73290,78 N S13 = - 2408,42 N Maét 8: å X = 0 => S14 + S15 Cos450 – S10 Cos50 - S11 Cos48 = 0 å Y = 0 => - S15 Cos45 - S11 Cos42 + S10 Cos85 + = 0 => S14 = S10 Cos5 + S11 Cos48 – S15 Cos45 => S15 = Rmax S15 = 22056,6 N S14 = -165353,24 N Rtb S15 = 37641,68N S14 = - 327405,25 N Rmin S15 = 25872,86 N S14 = - 117117,99 N Maét 9: å X = 0 => S20 = S14 åY = 0Þ S17 = 2(qe + Wg) Rmax S17 = 1328,8 N Rtb S17 = 1748 N Rmin S17 = 2403,6 N Maét 10: å X = 0 => S18 - S16 + S19 Cos45 - S15 Cos45 = 0 å Y = 0 => S17 + S19 Cos45 + S15 Cos45 + = 0 S19 = - S15 - S18 = S16 + 2S15 Cos45 + Rmax S19 = - 25815,58 N S18 = 140862,31 N Rtb S19 = - 42586,51 N S18 = 266958,71 N Rmin S19 = - 32672,29 N S18 = 114682,2 N Maét 11: å X = 0 => S18 = S24 åU=0Þ S21 = - 2(qe + Wg) Rmax S21 = - 1328,8 N Rtb S21 = - 1748 N Rmin S21 = - 2403,6 N Maét 12: å X = 0 => S22 - S20 + S23 Cos45 - S19 Cos45 = 0 å Y = 0 => - S19 Cos45 – S23 Cos45 – S21 + = 0 S23 = - S19 + S22 = S20 + 2S19 Cos45 - Rmax S23 = 29574,56 N S22 = - 204514,07 N Rtb S23 = 47531,34 N S22 = - 391118,57 N Rmin S23 = 39471,72 N S22 = - 168123,8 N Maét 13: å X = 0 => S28 = S22 åU=0Þ S25 = 2(qe + Wg) Rmax S25 = 1328,8 N Rtb S25 = 1748 N Rmin S25 = 2403,6 N Maét 14: å X = 0 => S26 - S24 + S27 Cos45 – S23 Cos45 = 0 å Y = 0 => S23 Cos 45 + S27 Cos45 + S25 + = 0 => S27 = - S23 - => S26 = S24 + 2S23 Cos45 + Rmax S27 = - 33333,54 N S26 = 185338,33 N Rtb S27 = - 52476,17 N S26 = 337664,02 N Rmin S27 = - 46271,15 N S26 = 175302,41 N Maét 15: å X = 0 => S32 = S26 åU=0Þ S29 = - 2(qe + Wg) Rmax S29 = - 1328,8 N Rtb S29 = -1748 N Rmin S17 = - 2403,6 N Maét 16: å X = 0 => S30 - S28 + S31 Cos45 – S27 Cos45 = 0 å Y = 0 => - S31Cos45 - S27 Cos45 – S29 + = 0 => S31 = - S27 + => S30 = S28 + 2S27 Cos45 - Rmax S31 = 37092,52 N S30 = - 254305,29 N Rtb S31 = 57421 N S30 = - 468815,87 N Rmin S31 = 35070,58 N S30 = - 238358,4 N Maét 17: å X = 0 => S36 = S30 åU=0Þ S33 = 2(qe + Wg) Rmax S33 = 1328,8 N Rtb S33 = 1748 N Rmin S33 = 2403,6 N Maét 18: å X = 0 => S34 - S32 + S35 Cos45 – S31 Cos45 = 0 å Y = 0 => S35 Cos45 + S31 Cos45 – S33 Cos45 + = 0 => S35 = - S31 - => S34 = S32 + 2S31 Cos45 + Rmax S35 = - 40851,5 N S34 = 240444,75 N Rtb S35 = - 62365,83 N S34 = 422353,31 N Rmin S35 = - 59870 N S34 = 356453,31 N Maét 19: å X = 0 => S40 = S34 åU=0Þ S37 = - 2(qe + Wg) Rmax S37 = - 1328,8 N Rtb S37 = - 1748 N Rmin S37 = - 2403,6 N Maét 20: å X = 0 => S38 – S35 Cos45 = 0 å Y = 0 => - S39 + S19 Cos45 + S15 Cos45 + = 0 => S39 = - S35 + => S38 = S36 + 2S35 S15 Cos45 - Rmax S39 = 44610,48 N S38 = - 314726,91 N Rtb S39 = 67310,66 N S38 = - 560496,57 N Rmin S39 = 64677,2 N S38 = - 327821,78 N Maét 21: å X = 0 => S44 = S38 S41 = 2(qe + Wg) Rmax S41 = 1328,8 N Rtb S41 = 1748 N Rmin S41 = 2403,6 N Maét 22: å X = 0 => S42 = S40 +2 S39 Cos45 + 4( qc + Wg )= 0 å Y = 0 => S43 = S39 Cos45 + 4 = 0 Rmax S43 = - 48369,46 N S42 = 306181,56 N Rtb S43 = - 72255,49 N S42 = 521026,58 N Rmin S43 = - 71476,639 N S42 = 452714,07 N Maét 23: å X = 0 => S48 = S42 S45 = - 2(qe + Wg) Rmax S45 = - 1328,8 N Rtb S45 = - 1748 N Rmin S45 = - 2403,6 N Maét 24: å X = 0 => S46 = S44 + 2S43 Cos45 – 4(qc – Wg) = 0 åU=0Þ S47 = S43 + = 0 Rmax S47 = 52128,44 N S46 = - 385778,92 N Rtb S47 = 77200,32 N S46 = - 666161,83 N Rmin S47 = 78276,06 N S46 = - 433696,93 N Maét 25: å X = 0 => S52 Cos9 - S46 = 0 åU=0 Þ - S49 - S52 Cos81 + ( qe + Wg) + (qe + Wg)/ cos9 = 0 => S52 = => S49 = - S52 Cos81 + (q+Wg) + (q + Wg) Rmax S52 = - 390464,49 N ; S49 = 62249,32 N Rtb S52 = - 674252,86 N ; S49 = 120982,05 N Rmin S52 = - 438964,5 N ; S49 = 70896,65 N Maét 26: åX = 0 => S50 Cos9 + S51Cos39 – S48 – S47 Cos45 = 0 åY =0 => S49 +S47 Cos45+S51 Cos51 + S50Cos81+= 0 => S50 = => S51 = Rmax S51 = - 305477,64 N ; S50 = 407441,78 N Rtb S51 = - 533431,77 N ; S50 = 702108,9 N Rmin S51 = - 412699,22 N ; S50 = 538787,98 N Maét 27: å X = 0 => S56 = S50 S53 = - (qc + Wg) Rmax S53 = - 1334,13 N Rtb S53 = - 1755,02 N Rmin S53 = - 2413,25 N Maét 28: å X = 0 => S54 Cos9 + S55 Cos26 – S52 Cos9 – S51 Cos39 = 0 åY = 0 => - S54 Cos81 – S55Cos64 + S52Cos81 - S51Cos51 - S53 + (qc + Wg) = 0 => S54 = => S55 = Rmax S55 = 78406,67 N ; S54 = - 844135,1 N Rtb S55 = 936526,1 N ; S54 = - 936040,3 N Rmin S55 = - 412699,22 N ; S54 = - 863115,6 N Maét 29: å X = 0 => S59 = S54 S57 = (qc + Wg) Rmax S57 = 1334,13 N Rtb S57 = 1755,02 N Rmin S57 = 180638,2 N Maét 30: å X = 0 => S58 Cos9 - S56 Cos9 – S55 Cos26 = 0 => S58 = Rmax S58 = 930087,5 N Rtb S58 = 1044385,9 N Rmin S58 = 1006387,2 N Bảng nội lực các thanh biên trong mặt phẳng ngang vị trí thanh Rmax Rtb Rmin 1 -104401,8 -214585,8 -60509,76 2 11904,8 23866,27 7901,07 3 66492,97 137421,16 39425,51 4 -7786,09 -14588,17 -7049,9 5 -127443,71 -259144,02 78675,78 6 107446,47 211081,71 73585,13 7 107016,68 210237,38 73290,78 8 -165353,24 -327405,25 -117117,99 9 140862,31 266958,71 114682,2 10 -204514,07 -391118,57 -168123,8 11 185338,33 337664,02 175302,41 12 -254305,29 -468815,8 -238358,4 13 240444,75 422353,31 356453,31 14 -314726,91 -560496,57 -327821,78 15 306181,56 521026,58 452714,07 16 -385778,91 -666161,83 -433696,93 17 -390464,49 -674252,2 -438964,5 18 407441,78 702108,9 53878,98 19 844135,1 936040,3 863115,6 20 930087,5 1044385,9 1006387,2 Tính toaùn choïn tieát dieän cho caùc thanh trong daøn. a.Choïn tieát dieän thanh bieân: tieát dieän thanh bieân ñöôïc choïn döïa theo thanh chòu taûi lôùn nhaát trong tröôøng hôïp IIb. Vôùi noäi löïc cuûa thanh bieân ñöôïc choïn döïa vaøo söï tách maét ta thaáy noäi löïc trong thanh trong quaù trình tích maét nhoû hôn 1782347,253 N. Vôùi [s ] = 180 N/mm2 öùng suaát cho pheùp cuûa theùp CT3. Nên ta có: hình:7 Vôùi dieän tích maët caét vöøa tính ñöôïc ta choïn loaïi theùp goùc đều caïnh soá 20 coù caùc thoâng soá sau b = 200 mm d = 30 mm r = 6 mm R = 18 m F = 115,5 cm2 Jx = 4020 cm4 rx = 5,59 cm Ñoä maûnh cuûa thanh ñoái vôùi truïc x. Döïa vaøo ñoä maûnh vaø loaïi theùp CT3 ta choïn ñöôïc heä soá giaûm öùng suaát j 0,96 a – chieàu daøi ñoát laáy a = h = 1m = 1000mm b.Kieåm tra ñoä beàn cuûa thanh bieân. Theo coâng thöùc (6 – 2) [5] ñoái vôùi caùc thanh chòu keùo neùn, ngoaøi ñieàu kieän beàn chuùng coøn phaûi ñaûm baûo ñoä oån ñònh. Khi uoán doïc, ñoä oån ñònh ñoù ñöôïc kieåm tra theo coâng thöùc. N/mm2 Trong ñoù: Sb - löïc keùo hay neùn trong thanh bieân. F - dieän tích cuûa tieát dieän thanh [s] - öùng suaát cho pheùp vôùi theùp CT3 [s] = (160 ¸180) N/mm2 - heä soá giaûm öùng suaát cho pheùp khi uoán doïc c. Choïn tieát dieän thanh xieân: Vôùi thanh xieân ta cuõng choïn nhö thanh bieân döïa vaøo taûi troïng taùc duïng leân thanh lôùn nhaát ñeå cho tieát dieän. Qua phöông phaùp tính maét trong 2 mp (naâng haøng vaø ngang) ta thaáy : S55 = 936526,1 laø thanh chòu neùn lôùn nhaát. => F = mm2 = 52,03cm2 Vôùi dieän tích vöøa tính ñöôïc ta choïn loaïi theùp goùc ñeán caïnh soá 16 coù caùc soá lieäu sau: hình :8 b = 160 mm d = 18 mm r = 16 mm R = 5,3 mm F = 54,8cm2 Jx = 1299 cm4 Ñoä maûnh cuûa thanh ñoái vôùi truïc x. Döïa vaøo ñoä maûnh laø loaïi theùp CT3 ta choïn ñöôïc heä soá giaûm öùng xuaát cho theùp j = 0,95. a = 1000mm chieàu daøi ñoát. d. Kieåm tra ñoä beàn cuûa thanh xieân: Ta cuõng tính töông töï nhö thanh bieân theo coâng thöùc (6 – 2) [5]. Vaäy coù coi thanh xieân ñöôïc choïn vôùi tieát dieän treân laø laøm vieäc ñuû beàn. e. Choïn tieát dieän caùc thanh ñöùng: Haàu heát caùc thanh ñöùng ñeàu chòu taûi troïng baûn thaân caàn vaø gioù taùc duïng leân caàn neân taûi troïng taùc duïng leân noù raát nhoû so vôùi caùc thanh xieân. Nhöng ñeå cho ñôn giaûn trong vieäc choïn theùp ta choïn tieát dieän thanh ñöùng gioáng tieát dieän thanh xieân töùc laø theùp goùc soá 16. 8. Kieåm tra oån ñònh toång theå caàn: Hình 9: Caùc kích thöôùc hình hoïc cuûa caàn Ñaëc tröng hình hoïc cuûa caùc maët caét: hình 10: caùc maët caét cuûa caàn - Moâmen quaùn tính ñoái vôùi truïc X – X: Jx = 4.(Jx + b2.F) Trong ñoù: + Jx: Moâmen quaùn tính. + b: Khoaûng caùch töø truïc X-X ñeán x-x. + F: Dieän tích tieát dieän thanh bieân. - Moâmen quaùn tính ñoái vôùi truïc Y – Y: JY = 4.(Jy + a2.F) Trong ñoù: + Jy : Moâmen quaùn tính. + a : Khoaûng caùch töø truïc Y-Y ñeán y-y. + F: Dieän tích tieát dieän thanh bieân. - Baùn kính quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc X – X: - Baùn kính quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc Y – Y: Maët caét a (cm) b (cm) Jx (cm4) Jy (cm4) rx (cm) ry (cm) I - I 35,5 127 12418132 998932 127 36 II - II 110 119,2 10943296 9323860 119 110 III - III 38,5 110,5 9408532 1169428 111 39 * Caàn laø thanh toå hôïp, duøng phöông phaùp bieán ñoåi töông ñöông töø ñoù ta coù theå xaùc ñònh chieàu daøi tính toaùn cuûa caàn trong maët phaúng naâng vaø maët phaúng ngang. - Trong maët phaúng naâng haï: ; Tra baûng (7-4) [10], ta ñöôïc heä soá qui ñoåi töông ñöông laø m1 = 1,01. Chieàu daøi tính toaùn cuûa caàn trong maët phaúng naâng: lX = m.m1.l Trong ñoù: + m = 1 : Heä soá phuï thuoäc vaøo lieân keát caàn. + l = 15400 (mm) : Chieàu daøi caàn. => lX = 15400 x 1 x 1,01 = 15554 (mm) - Trong maët phaúng ngang: Do khoâng keå ñeán aûnh höôûng cuûa caùp naâng haøng ñeán ñoä oån ñònh toång theå cuûa caàn neân coi caàn laø moät thanh coù ñaàu coâng son m = 2. Caên cöù vaøo hình daïng bieán ñoåi cuûa caàn trong maët phaúng ngang keát hôïp vôùi tra baûng (7-5) [10], ta coù heä soá qui ñoåi töông ñöông laø m1 = 1,45. Chieàu daøi tính toaùn cuûa caàn trong maët phaúng naâng: lY = m.m1.l Trong ñoù: + m = 2 : Heä soá phuï thuoäc vaøo lieân keát caàn. + l = 15400 (mm) : Chieàu daøi caàn. => lY = 15400 x 2 x 1,45 = 44660 (mm) - Ñeå xaùc ñònh ñoä maûnh qui ñoåi cuûa caàn , ta tìm ñoä maûnh lôùn nhaát cuûa thanh caàn cuõng nhö maët caét ñaëc: Vaäy ta coù: (7-14) [10] Trong ñoù: + = 40,6: Ñoä maûnh lôùn nhaát cuûa thanh töông öùng vôùi moät trong caùc truïc chính, = max (,). + Fb = 4 x 11550 = 46200 (mm2): Dieän tích tieát dieän cuûa taát caû caùc thanh bieân. + Fg1 = Fg2 = 2 x 5480 = 10960 (mm2): Dieän tích tieát dieän cuûa caùc thanh giaèng (trong maët phaúng thaúng ñöùng vaø maët phaúng naèm ngang). + Trong maët phaúng ñöùng = 46o thì k1 = 27; trong maët phaúng ngang = 48o thì k2 = 27. Tra baûng (7-1) [10], ta ñöôïc 0,19. - Töø caùc soá lieäu ôû treân, kieåm ñònh toång theå cuûa caàn kieåm tra taïi maët caét II – II ôû ñoaïn giöõa cuûa caàn: Vaäy caàn thoaû maõn ñieàu kieän oån ñònh. 9.Tính caùc moái haøn. a.Tính toaùn moái haøn trung gian: Trong thöïc teá ñoái vôùi keát caáu daøn ngöôøi ta coù theå duøng nhieàu kieåu moái gheùp khaùc nhau(baèng buloâng, baèng haøn, ñinh taùn. . .). Nhöng loaïi keát caáu moái haøn raát ñöôïc duøng phoå bieán vì caùc öu ñieåm cuûa noù veà tính thaåm myõ, tính kinh teá, ñoàng thôøi cuõng chòu löïc khoâng keùm so vôùi buloâng vaø caùc loaïi moái gheùp khaùc. Veà moái haøn trong moät moái gheùp ngöôøi ta duøng boán ñöôøng haøn (2 ñöôøng haøn soùng, 2 ñöôøng haøn meùp) ñeå chia noäi löïc trong thanh taùc duïng vaøo noù. Ñoái vôùi moài haøn soùng thì chòu 70% noäi löïc trong thanh, coøn ñöôøng haøn meùp chòu 30%. Ñeå cho moái haøn ñöôïc ñaûm baûo khi chòu löïc ta tieán haønh tính chieàu daøi moái haøn, neáu chieàu daøi moái haøn lôùn hôn chieàu daøi cuûa caùnh theùp goùc thì ta coù theå duøng baûn maõ ñeå truyeàn löïc ñoàng thôøi ñaûm baûo ñöôïc chieàu daøi moái haøn. Chieàu daøi ñöôøng haøn soùng thanh bieân: cm Chieàu daøi ñöôøng haøn meùp thanh bieân: Chieàu daøi ñöôøng haøn soùng thanh xieân Chieàu daøi ñöôøng haøn meùp thanh xieân K – heä soá phaân phoái noäi löïc N khi lieân keát caùc theùp goùc laïi vôùi nhau. Vì theùp ñeán caïnh neân choïn k = 0,7. g – heä soá ñieàu kieän laøm vieäc laáy g = 1 Duøng phöông phaùp haøn tay neân choïn bh = 0,7 ; bt = 1, choïn que haøn ' 46, choïn hh = 60 mm. Cöôøng ñoä tính toaùn chòu caét cuûa theùp haøn Rgh = 2000 daN/cm2 Ñoái vôùi caùc moái gheùp ôû treân ñuoâi caàn vaø ñaàu caàn ta duøng theùp taám ñeå lieân keát caùc thanh bieân laïi ñoàng thôøi taïo caùc khôùp xoay ôû ñuoâi caàn vaø laép caùc puly ôû ñaàu caàn. Veà moái haøn ta vaãn haøn theo cheá ñoä tính toaùn ôû treân taûi troïng lôùn nhaát. hình :5.12 10)Tính taám noái Ta coù Trong ñoù h vaø laàn löôït la chieàu cao vaø chieàu daøy taám noái. ø Choïn = 6mm , vaø ta coù Choïn h = 130 (mm) Ta coù theå kieåm tra oån ñònh cho taám noái Choïn chieàu roäng taám noái laø: b = 100(mm) Vaäy dieän tích taám noái laø : 13*10 = 130(cm2) Vaäy taám noái thoûa ñieàu kieän oån ñònh.