THIẾT KẾ CẦN TRUC CHÂN ĐẾ KIROP TẠI VIỆT NAM

THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
MC LC
PHN A: M U
1. GII THIU CHUNG V CN TRC CHN KIROP
Cần trục Kirop là một loại cần trục chân đế có cần quay toàn vòng và di
chuyển trên đờng ray, phục vụ cho các quá trình xếp dỡ chủ yếu ở cảng sông và
cảng biển.
Cần trục chân đế Kirop thờng đợc sử dụng để xếp dỡ các loại hàng nh :
hàng rời, hàng bao, hàng kiện, hàng cơ khí, hàng quặng,Nó có thể sử dụng
các công cụ mang hàng nh :gầu ngoạm, móc đơn, móc kép và các loại công cụ
khác để xếp dỡ hàng hoá.
Mặt khác, cần trục Kirop có nhiệm vụ bốc xếp hàng phục vụ cho tuyến
tiền và tuyến hậu trong nội bộ cảng. Cần trục Kirop có đặc điểm và chiều cao
nâng khá lớn, khi thay đổi tầm với có mang hàng thì hàng di chuyển trong mặt
phẳng ngang rất thích hợp cho việc xếp dỡ hàng từ Tàu lên bờ và ngợc lại. Đây là
loại cần trục bờ kiểu cột quay hoặc mâm quay, di chuyển trên đờng ray khổ
10,5m.
Cần trục Kirop kiểu mâm quay thì kết cấu kim loại gồm có Cần (hệ cần),
vòi, giá chữ A và chân đế. Hệ cần có vòi cấu tạo gồm : cần, vòi, thanh giằng vòi.
Theo kết cấu của vòi có hai loại :
- Vòi thẳng
- Vòi cong (dùng thiết bị giằng mềm): Có u điểm là hàng đợc vận chuyển
gần nh tuyệt đối theo phơng nằm ngang nên giảm đợc mômen uốn cầndo momen
1
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
mất cân bằng của hàng gây ra.Nhng có nhợc điểm : chế tạo phần đuôi vòi phức
tạp, bắt buộc phải dùng giằng mềm nên mômen xoắn cần lớn.
Cần trục hoạt động đợc là nhờ nguồn năng lợng điện của lới điện quốc
gia. Làm việc trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm,có gió bão, ảnh hởng của
nớc mặn, nhiệt độ môi trờng và độ ẩm của Hải Phòng - miền Bắc Việt Nam.
Cần trục ta thiết kế có thể xếp dỡ hàng với trọng tải tối đa là 10T với mọi

tầm với từ 8-30m, do vậy cần trục khi làm việc phải đảm bảo một số yêu cầu sau:
+ Cẩu và thiết bị chịu tải phải đợc chế tạo chắc chắn chịu đợc điều kiện
công việc nặng nhọc và khi có gió bão.
+ Độ cứng của các bộ phận phải chịu đợc những điều kiện hoạt động mà
không bị cong vênh,làm ảnh hởng đến quy trình chính xác xếp dỡ hàng hoá.
Tất cả các điều kiện làm việc, các thao tác chuyển động của cần trục phải
thực hiện một cách trơn tru,không giật hay rung lắc. Các bộ phận truyền động cơ
khí,bộ phận thiết bị điện,kết cấu thép phải đảm bảo làm việc tốt.
Cần trục chân đế là loại thiết bị chính, quan trọng nhất trong công tác làm
hàng tại cảng.Nó đảm nhiệm khoảng 70% tổng số lần xếp dỡ của xí nghiệp.Hiện
nay cảng Hoàng Diệu có 16 chiếc cần trục trong đó có 12 chiếc Kirop của Nga,
2 chiếc Sokol và 2 chiếc Tukan của Đức.Mỗi loại cần trục đều có những u nhợc
điểm riêng.
Cần trục Kirop do Liên Xô cũ chế tạo thờng sử dụng thiết bị đỡ quay là
mâm quay và cột quay, đối trọng thờng đặt thấp hơn. Do đó độ ổn định khi có
lực xô ngang cao. Ngoài ra cơ cấu di chuyển có kết cấu khớp động nên cần trục
có thể di chuyển trên cả đờng cong.
Ngày nay cần trục Tukan, Sokoldo có nhiều tính năng mới và các thiết bị
an toàn và tiện dụng hơn nên đợc sử dụng nhiều cho các Cảng biển hiện đại .Các
loại này thờng sử dụng cột quay làm thiết bị đỡ quay.
2. CC THễNG S C BN CA CN TRC
2
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
Dựa vào yêu cầu đề bài đa ra ta xác định cần phải tính toán Kết cấu
thép hệ cần - vòi của cần trục chân đế có mâm quay sức nâng 10 T với các
thông số kỹ thuật kỹ thuật của Cần trục mẫu nh sau :
1. Sức nâng cho phép Q = 10T
2. Trọng lợng cần G
c
= 10 T

3.Tầm với R = 8-30m
4.Chiều cao nâng H = 25m
5. Khẩu độ L = 10,5 m
7.Tốc độ nâng hàng v
n
= 36(m/ph)
8.Thi gian TĐTV t
tv
= 50s
12.Trọng lợng các bộ phận chính
Cn:10T
Vòi :2,5 T
3. CU TO CN TRC CHN KIROP
3
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
H1.Cn trc chõn sc nõng 10T.
1- Cụm móc treo, 2- Puly đầu vòi, 3- Vòi, 4- Puly đầu cần, 5- Cần, 6- Cáp nâng,
7- Cáp giằng, 8- Thanh giằng đối trọng, 9- Thanh răng, 10- Đối trọng,
11- Tang nâng, 12- Chân, 13- Tang quấn cáp điện, 14- Cabin,
15- Phần quay, 16- Thanh giằng chân, 17- Cụm bánh xe di chuyển
PHN B : NI DUNG TNH TON
1. PHNG PHP TNH TON KT CU THẫP
Để tính toán kết cấu Thép của cần trục chân đế ta có 3 phơng pháp tính
toán chung đó là :Phơng pháp ứng suất cho phép, phơng pháp trạng thái tới
hạn, và phơng pháp xác suất.
1.1 Phơng pháp xác suất :
Ta đi nghiên cứu xuất hiện h hỏng trong các kết cấu bộ phận Thép
từ đó có những biện pháp kiểm tra tính toán kết cấu thép. Phơng pháp này
cho phép tính tuổi thọ, độ tin cậy và dự đoán đợc khả năng làm việc của
kết cấu.Trên thực tế phơng pháp này rất khó thực hiện, tốn rất nhiều thời

gian nên ít dùng.
1.2 Phơng pháp trạng thái tới hạn:
Là phơng pháp tính toán đảm bảo cho kết cấu không vợt quá trạng
thái giới hạn, là nguyên nhân khiến cho kết cấu không sử dụng đợc nữa.
- Trạng thái tới hạn I : Là trạng thái tới hạn về khả năng chịu lực,
giới hạn về độ cứng, ổn định, bền mỏi,tức là trạng thái mất khả
năng chịu lực của kết cấu.
- Trạng thái tới hạn II : là trạng thái tới hạn về chuyển vị, biến dạng
tức là kết cấu không thỏa mãn điều kiện làm việc bình thờng nh
rung, biến dạng quá mức
4
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
A,Tính toán theo trạng thái tới hạn I tức là :
-Điều kiện độ bền và độ ổn định: N
Trong đó :
+ N : Nội lực lớn nhất phát sinh trong kết cấu
iii
nPN

=

+

i
: Nội lực trong kết cấu do tải trọng bằng 1
gõy
ra
+ P
i
: Tải trọng thực tế tác dụng thứ i(tải trọng lớn nhất ở trạng thái làm

việc)
+ n
i
: Hệ số quá tải của tải trọng thứ i
+ : Khả năng chịu lực của vật liệu làm kết cấu.
= F.m
k
.R
Với :
+ F - Đặc trng hình học của tiết diện kết cấu(S, J
x
, J
w
)
+ m
k
- Hệ số điều kiện làm việc
m
k
= m
1
.m
2
.m
3
+ m
1
: Hệ số tính đến mức độ quan trọng của bộ phận kết cấu. m
1
= 0,75 -

1
+ m
2
: Hệ số kể đến việc chế tạo không chính xác các cấu kiện. m
2
= 0,9 -
0,95
5
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
+ m
3
:Hệ số phụ thuộc vào mức độ không hoàn thiện của phơng pháp tính
toán.Tính bằng cách chia ra các mặt phẳng: mặt phẳng tĩnh định :m
3
=
0,9.Hệ siêu tĩnh m
3
= 1.Hệ không gian m
3
= 1,1. Đối với thanh xiên chịu
nén của các thép góc thì m
3
= 0,75.
+ R :Cờng độ chịu lực của kết cấu, phụ thuộc vào vật liệu kết cấu.
+ R
t
: Cờng độ chịu lực củakết cấu tiêu chuẩn (vật liệu thì R
t
=
ch

)
+ k
M
:Hệ số độ tin cậy của vật liệu với thép C, thép hợp kim thấp thì
R.k
M
Thực tế ta thờng kiểm tra theo công thức :
Rm
ktd
.


+ Trong đó :
+ R là cờng độ giới hạn mỏi
+
td
:ứng suất tơng đơng của vật liệu kết cấu.
a, Tính toán theo trạng thái tới hạn II tức là :Đảm bảo độ cứng
tĩnh và động.
+ Trạng thái giới hạn thứ 2 phải thoả mãn:
f f
gh
B
i
.P
i
.n
i
f
gh

Với B
i
là biến dạng hay chuyển vị của kết cấu do P
i
= 1 gây ra.
1.3 Phơng pháp ứng suất cho phép:Dựa trên cơ sở xác định hệ số dự trữ
độ bền của kết cấu.
+ Khi tính toán theo độ bền ta kiểm tra :
6
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
Trong đó:
+ : là ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo kết cấu kim loại
do tải trọng sinh ra.
+ : là ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo kết cấu thép cần trục.
=

+ : Giới hạn chảy của vật liệu dẻo (Vật liệu giòn thì tính theo giới
hạn bền )
+ n : Hệ số an toàn phụ thuộc vào chế độ làm việc.
Điều kiện độ cứng cũng đợc tính toán tơng tự nh trạng thái tới hạn.
+Nếu kết cấu chịu ứng suất phức tạp, ta kiểm tra theo thuyết bền:
=
Trong đó:
+ : ứng suất pháp và ứng suất tiếp trên tiết diện của kết cấu.
=>Khi tính toán kết cấu thép cần đảm bảo độ bền, độ cứng và độ ổn định
khi ứng suất không đổi. Trờng hợp ứng suất biến đổi cần phải đảm bảo độ bền
mỏi.
- Điều kiện bền: ứng suất tính toán phải nhỏ hơn ứng suất cho phép, hay c-
ờng độ chịu lực của kết cấu.
- Điều kiên ổn định: Kết cấu phải thoả mãn ổn định tổng thể và ổn định

cục bộ. Điều kiên ổn định có thể tính bằng cách dựa vào hệ số giảm cờng độ
chịu lực.
- Độ bền mỏi: Tính toán cho kết cấu chịu ứng suất biến đổi.

*) Điều kiện cứng:
7
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
+ Độ cứng tĩnh:
+ f,l - độ võng tĩnh và chiều dài tính toán của kết cấu.
+ , [] - độ võng tĩnh tơng đối tính toán và độ võng tĩnhtơng
đối cho phép.
+ Độ cứng động: Đánh giá qua thời gian tắt dao động t:
t
+ :Thời gian tắt dao động tính toán và thời gian tắt dao động
cho phép.
2. LA CHN PHNG PHP TNH TON KT CU THẫP
Qua kinh nghiệm đợc tích luỹ khi sử dụng và tính toán kết cấu kim
loại của máy trục, ngời ta thấy tuy phơng pháp tính theo ứng suất cho phép đã
phát triển khá phong phú và hoàn chỉnh, nhng nó có nhợc điểm cơ bản là không
xét đến biến dạng dẻo có thể có ở kết cấu.
Trong khi đó thực tế vật liệu dùng trong kết cấu của máy trục đều là
vật liệu dẻo nên trong nhiều trờng hợp, tuy tất cả các điểm trên một hay nhiều
mặt cắt đã đến giới hạn chảy, kết cấu vẫn còn khả năng chịu tải. Do đó kết quả
tính toán theo phơng pháp này thờng không đợc tiết kiệm.
=> Chọn phơng pháp tính theo ứng suất cho phép.
3. XC éNH CC KCH THíC V DNG LIấN KT KT CU
THẫP
3.1 Lựa chọn dạng cần, kiểu kết cấu và kích thớc cơ bản của kết cấu
Theo kinh nghiệm thực tế, Cần của cần trục Kirop kiểu mâm quay thờng
có kết cấu dạng dầm hộp có vòi thẳng, chúng đợc liên kết bởi các tấm

thépthông qua mối hàn góc.
Các kích thớc cơ bản của kết cấu Cần - vòi nh hình vẽ
a) Kt cu thộp cn
8
THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP Đại học Bách Khoa Hà Nội
b) KÕt cÊu ThÐp Vßi
3.2 X¸c ®Þnh chiÒu dµi CÇn, chiÒu dµi vßi, chiÒu dµi gi»ng
9
L
b
a
Hv
Lv
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
1 Vòi
2 Cần
3 Giằng
4 Chốt liên kết
+) Để xác định chiều dài cần và chiều dài đầu vòi, ta sẽ vẽ cần ở 2 vị trí tơng
ứng với góc nghiêng và
Dựa vào phơng pháp họa đồ ta có đợc :
Tỷlệ : 1/500
10
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
Kích thớc của hệ cần khi thiết kế cần thoả mãn :
Từ các giá trị kinh nghiệm ta lấy
+ Với , vòi hợp với phơng ngang 1 góc
Chọn
+ Với , Vòi hợp với phơng thẳng đứng 1 góc , đối với cần
là

Chọn , và
+ Tỷ lệ chiều dài cần và vòi :
+) Khi cần ở vị trí = 55
0
(1)
(2)
+) Khi cần ở vị trí = 80
0
(3)
11
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
) (4)
Do loại cần trục Kirop là loại cần trục cân bằng, nên H
1
= H
2
- Từ (1) và (3), ta có :
- Từ (2) và (4), ta tính đợc :
L
c
= 38,2 m ; L
v
= 12,8 m
+) Xác định chiều dài đuôi vòi và chiều dài giằng
+) Chiều dài đuôi vòi đợc xác định theo công thức kinh nghiệm
a = (0,4 - 0,6)L
v
= (5,13 7,68) m
- Chọn a = 5,13 m
- Chiều dài cả vòi L = a + L

v
= 12,8 + 5,13 = 17,93 m
- Chon L= 18m
+) Để xác định chiều dài giằng b, ngời ta vẽ cần ở 3 vị trí
, ,
.
+ đợc chọn sao cho C
1
C
2
= (0,2 - 0,3)C
1
C
3
+ Từ 3 vị trí đầu cần D
1
, D
2
, D
3
ta kéo dài đầu vòi về phía sau
một đoạn là a. Điểm cuối của vòi là E
1,
E
2,
E
3
tơng ứng. Các
điểm nàysẽ nằm trên đờng tròn có tâm là đuôi giằng và có
bán kính là chiều dài giằng b.

+ Để xác định đợc chốt đuôi giằng B, ta lấy trung trực của
E
1
E
2,
E
2
E
3
sẽ giao nhau tại B.
Dựa vào phơngpháp hoạ đồta xác định đợc b.
12
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni

Tỷ lệ : 1/500
+ Ta có BE
1
=BE
2
=BE
3
=b=R
12,8
5,13
34
38,2
C
E
D
A

B
55

34
4. CHN VT LIU CH TO KT CU THẫP
Việc lựa chọn thép là công việc rất quan trọng, chất lợng làm việc
của kết cấu phụ thuộc vào việc lựa chọn vật liệu có hợp lý hay không.
Việc chọn thép phải đảm bảo các yêu cầu sau:
13
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
+ Thép lựa chọn phải thoả mãn điều kiện làm việc của kết cấu nh:
độ bền, độ cứng, tính chống ăn mòn.
+ Thép phải có tính công nghệ ( tính dẻo, tính hàn), phù hợp với các
phơng pháp gia công hàn, mối ghép bulông.
+ Kết cấu phải có trọng lợng nhẹ nhất, vật liệu ít nhất.
+ Kết cấu thép còn phải đạt đợc yêu cầu về dễ dàng áp dụng thành
tựu khoa học hiện đại trong thiết kế, chế tạo , lắp ráp và sửa chữa.
Có tính điển hình, tính lắp lẫn.
+ Giá thành thấp nhất, dễ tìm.
Trên thực tế, thép Cacbon và thép hợp kim thấp là 2 loại thép thờng
đợc sử dụng nhiều nhất trong kết cấu thép máy trục.
Trên cơ sở đó ta chọn vật liệu dễ chế tạo kết cấu thép cần của cần
trục chân đế có mâm quay sức nâng 10T là loại thép C
T
3, Thành phần th-
ờng là : C(0,14-0,22%),Mn(0,40 - 0,65%), Si(0,12 - 0,30%),P(<0,04%),
S(<0,05%). Loại thép này có độ cứng, dẻo, độ dai va đập lớn và tính hàn
khá tốt thoả mãn điều kiên làm việc của kết cấu.
= 22 (N/m
2

)
5. XC éNH TI TRNG V T HP TI TRNG
Khi máy trục làm việc nó chịu nhiều tải trọng khác nhau tác
dụng lên kết cấu.Ngoài ra nội lực trong cần và vòi phụ thuộc vào các
lực tác dụng lên nó.
Vì vậy ta tính toán cần và vòi theo tổ hợp tải trọng cụ thể có :
14
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
Dạng Tải
Trọng
Theo độ bền
[ ]
1
n
ch


=
Theo độ ổ định
[ ]
2
n
ch


=
Tổ hợp tải trọng
I
a
I

b
II
a
II
b
1. Trọng lợng
bản thân KCT
G G G G
2. Trọng lợng
hàng có kể đên
hệ số động

Q.

1
Q
td
Q

2
Q
3. Lực ngang do
nghiêng hàng so
với phơng thẳng
đứng góc

Q
td
.tg
1

Q.tg
2
4. Lực quán tính
tiếp tuyến do cả
cơ cấu quay và
đối trọng gây ra
khi khởi động
(hãm) cơ cấu
quay
P
qt
P
qt
max
5. Tải trọng gió
tác dụng lên cần
trục
P
g
II
6. Lực quán tính
tiếp tuyến gây
ra khi hãm cơ
cấu TĐTV
P
tv
tt
P
tvmax

tt
7. Lực quán tính
ly tâm khi quay
cần trục
P
q
lt
P
qmax
lt
Các tổ hợp tải trọng quy định cho kết cấu :
+ Tổ hợp I
a
,II
a
: Cần trục đứng yên tiến hành nâng hàng một cách từ từ (I
a
)
hoặc đột ngột (II
a
)
+ Tổ hợp I
b
,II
b
: Cần trục tiến hành phanh hãm hay khởi động cơ cấu một
cách từ từ (I
b
) hoặc đột ngột (II
b

).
15
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
5.1 Xác định các thành phần lực tác dụng
+ Đối trọng G
đ
có tác dụng cân bằng cần, đối trọng - cần này đợc bố trí
thông qua hệ tay đòn.
+ G
c
- Trọng lợng thiết bị Cần
+ G
x
- Trọng lợng thiết bị vòi
+ 2G
0
- Trọng lợng thiết bị giằng
+ G
đ
- Trọng lợng đối trọng
+ Để xác định các thành phần lực tác dụng, ta dời lực 2G
0
, G
x
về các vị trí
đầu
+ Trọng lợng vòi : G
x
= G
x

+ G
x

+ G
x

- Trọng lợng đặt tại đầu Cần
+ G
x

- Trọng lợng đặt tại đầu vòi
+ Trọng lợng giằng 2G
0
= G
01
+ G
02
+ G
01
- Đặt tại đầu vòi. G
0
= G
0

+ G
0

16
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni

+ G
02
- Đặt tại chốt đuôi giằng
+ G
0

- Đặt tại điểm đầu cuối vòi
+ G
0

- Đặt tại đầu Cần
+ Trọng lợng vòi :
G
x
= 2,5 T = 25000 N
+ Trọng lợng giằng :
G
0
= 0,15 T = 1500 N
+ Ta xét lần lợt tải trọng tác dụng lên các thanh là nh sau :
5.2 Tải trọng gió P
g
II
+ Trong đó:
P
g
c
= P
c
.F

c
.sin
+ F
c
- Diện tích chắn gió Cần, F
c
= 27,94 m
2
+ P
c
- áp lực gió của Cần.
P
c
= q
0
.c.n..
17
3
4
3
8
,
2
C
E
D
A
B
5
5

34
1
7
,
9
3
Pg
Pg
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
+ q
0
- Cờng độ gió ở độ cao 10 m so với mặt đất ở
trạng thái làm việc, q
0
= 150 (N/m
2
)
+ n - Hệ số điều chỉnh kể đến sự tăng áp lực, và phụ
thuộc vào chiều cao kết cấu,n = 1,5
+ c - Hệ số an toàn, c = 1,4
+ - Hệ số quá tải, = 1
+ - Hệ số tính đến ảnh hởng động của gió gây nên do
áp lực phụ. = 1
-> P
c
= 150.1,4.1,5.1.1 = 315 (N/m
2
)
+ Góc hợp bởi phơng cần và phơng ngang

Ta có bảng giá trị của P
g
c
Giá
trị
=50 = 55 = 60 =65 =70 =75 =80
P
g
c
(N)
6741,64 7208,10 7621,75 7973,79 8270,39 8501,86 8660,28
KL : Góc càng lớn thì Cần trục phải chịu lực P
g
c
càng nhiều
+ Mặt khác :
P
g
v
= P
v
.F
v
.sin
- Góc hợp bởi vòi và phơng ngang.
F
v
- Diện tích phần chắn gió của vòi, F
v
= 5,024 (m

2
)
Giá trị
=50 = 55 = 60 =65 =70 =75 =80
P
g
v
(N)
898,540 1453,94 1869,77 2160,56 2518,23 2765,40 2861,36
5.3 Lực do nghiêng hàng
T = Q. tg
+ - Góc nghiêng của hàng so với phơng thẳng đứng, = 15
0
+ Q - Trọng lợng hàng, Q = 16 T = 100000 (N)
T = 100000.tg15
0
= 26795 (N)
18
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
6. TNH TON KT CU THẫP
6.1 Kết cấu thép Vòi
+ Ta tính vòi trong tổ hợp II
a
, và tiến hành tính vòi trong 2 mặt
phẳng : mp thẳng đứng(mặt phẳng nâng) và mặt phẳng ngang.
+ Trong mặt phẳng nâng vòi đợc tính nh 1 dầm tựa trên 2 gối AB.
A - Chốt liên kết Vòi với đầu Cần
B - Chốt liên kết vòi với đầu giằng
+ Trong mặt phẳng ngang, Với cần có vòi thì coi vòi nh một dầm
cụng son với ngàm tại liên kết giữa đầu cần và vòi

a) Tính toán vòi trong mặt phẳng nâng
+ Tổ hợp tải trọng II
a
đợc tính khi cần trục đứng yên, nâng
hàng từ mặt nền hay hãm hàng với toàn bộ tốc độ.
+ Tải trọng đợc tính trong trởng hợp này bao gồm:
+ G
x
- Trọng lợng bản thân vòi
G
x
= 25000 (N)
+ Q - Trọng lợng hàng, Q = 100000 (N)
+ Với tổ hợp tải trọng II
a
G
td
= .Q
+ Trong đó - Hệ số động phụ thuộc vào chế độ
làm việc, Với chế độ làm việc trung bình
->Q
td
= 1,4 . 100000 = 140000 (N)
+ S
h
- Lực căng trong nhánh cáp nâng theo hớng cuốn cáp đặt
tại vị trí đầu vòi và vị trí ròng rọc dẫn hớng.
19
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
100000

102040,816( )
. 1.0,98
h
Q
S N
a

= = =
+Trong đó :
a - Bội suất Palăng, a = 1
- Hiệu suất Palăng,
+ p lc giú tỏc dng lờn vũi trong mt phng nõng:
P
g
=P
v
.F
v
.sinỏ
ỏ : Gúc hp bi phýừng vũi vi phýừn ngang ỏ = 40
0
P
v
=q
0
.n.c.õ.ó
q
0
: p sut ng ca giú cao 10m so vi mt t,
trng thỏi lm vic q

0
=150N/m
2
n : H s hiu chnh tóng ỏp lc ph thuc cao so vi mt
t n = 1,5
c : H s khớ ng hc,ph thuc hỡnh dỏng kt cu c=1,4
ó : H s quỏ ti ph thuc phýừng phỏp tớnh ó =1 vi íSCP
õ : H s ng lc do c tớnh mch ng ca ỏp sut ng
ca giú,khi tớnh KCT ly õ =1
P
v
=150.1,5.1.4.1.1=315N/m
2
F
v
=5,024 m
2
: Di n tớch vũi trong m t ph ng nõng
P
g
v
=315.5,024.sin40
0
=1537,2(N)
*) Để tính vòi, ta phân ra các lực sau :
+ Trong lợng vòi là lực phân bố đều:
25000
1388,89( / )
18
v

v
v
G
q N m
L a
= = =
+
+ Tải trọng gió là lực phân bố
)/(4,85
18
1537
mN
L
P
q
v
g
v
g
===
+ S
h
, Q là các lực tập trung
-Ti D cú lc cóng cỏp tỏc dng lờn vũi S
h
=102040,8N
20
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
*) Ta có sơ đồ tính nh sau(Xét cần tại vị trí ):
Trong ú

Ti B1 : gồm tải trọng tập trung và tải trọng phân bố
Tải trọng tập trung gồm : Lực căng cáp S
h
, trọng lợng hàng Q
Tải trọng phân bố gồm : Tải trọng gió q
g
v
,tải trọng bản thân q
v
Hỡnh 6.1 .Sừ tớnh vũi trong mt phng nõng.
*) Nội lực đợc xác định nh sau :
(Sử dụng phần mềm Sap 2000 để tính nội lực của vòi)
+) Biểu đồ Mômen
21
THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP Đại học Bách Khoa Hà Nội
+) BiÓu ®å Lùc c¾t
+) BiÓu ®å Lùc däc
+) B¶ng kÕt qu¶: (LOC- vị trí cho tải trọng trên thanh; V- lực cắt;
P- lực dọc; T- momen xoắn; M- momen uốn)
F R A M E E L E M E N T F O R C E S
FRAME LOAD LOC P V2 V3 T M2 M3

§Çu vßi
0.00 -129994.13 156503.63 0.00 0.00 0.00 0.00
2.75 -95994.06 317816.63 0.00 0.00 0.00 -652190.15
5.50 -61993.98 479129.62 0.00 0.00 0.00 -1747990.91
8.25 -27993.92 640442.60 0.00 0.00 0.00 -3287402.22
22
THIT K MễN HC KT CU THẫP i hc Bỏch Khoa H Ni
11.00 6006.16 801755.62 0.00 0.00 0.00 -5270424.13

Đuôi vòi
0.00 -304583.41 -1434924.81 0.00 0.00 0.00 -5270424.13
1.00 -292219.76 -1376265.53 0.00 0.00 0.00 -3864829.25
2.00 -279856.11 -1317606.23 0.00 0.00 0.00 -2517893.53
3.00 -267492.46 -1258946.91 0.00 0.00 0.00 -1229617.13
4.00 -255128.81 -1200287.63 0.00 0.00 0.00 0.00
b) Tính toàn vòi trong mặt phẳng ngang
+ Ta tiến hành với tầm với lớn nhất R
max
= 30m.Khi ú gúc
hp bi phýừng ca vũi v phýừng ngang =18
0
+ Thành phần tải trọng T do lắc hàng
T = Q
td
.tgỏ = 140000.tg15
0
= 267094,92(N)
+ Trong đó:ỏ là góc nghiêng của cáp treo hàng đối với
phơng thẳng đứng, Với CTCĐ ỏ = 15
0
+ áp lực gió tác dụng lên vòi trong mặt phẳng nằm ngang.
P
g
v
= F
v
.P
v

= 315.12,36 = 3894,4 (N)
)/(3,216
18
4,3893
mNq
v
g
==
*) Ta có sơ đồ tính nh sau :
*) Nội lực đợc xác định nh sau :
(Sử dụng phần mềm Sap 2000 để tính nội lực của vòi)
+) Biểu đồ Mômen
23
THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP Đại học Bách Khoa Hà Nội
+) BiÓu ®å lùc c¾t
+) B¶ng kÕt qu¶ (LOC- vị trí cho tải trọng trên thanh; V- lực
cắt; P- lực dọc; T- momen xoắn; M- momen uốn)
F R A M E E L E M E N T F O R C E S

FRAME LOAD LOC P V2 V3 T M2 M3

0.00 0.00 -60020.00 0.00 0.00 0.00 0.00
2.75 0.00 2642.34 0.00 0.00 0.00 78894.29
5.50 0.00 65304.68 0.00 0.00 0.00 -14532.88
8.25 0.00 127967.01 0.00 0.00 0.00 -280281.45
11.00 0.00 190629.35 0.00 0.00 0.00 -718351.48
c) TÝnh to¸n vµ kiÓm tra vßi
+) KiÓm tra t¹i tiÕt diÖn D (MÆt c¾t qua gèc)
Theo b¶ng kÕt qu¶, ta cã :
M

d
= 5270424,13 (N/m)
Q
d
= 801755,62 (N)
N
d
= 415365,92 (N)
M
n
= 718351,48 (N/m)
Q
n
= 190629,35 (N)
 Kích thước mặt cắt:
δ
b
=15 mm
24
THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP Đại học Bách Khoa Hà Nội
δ
t
=10 mm
B =800 mm
B
0
=740 mm
H =1200 mm
H
0

=1170 mm
 Diện tích tiết diện
F
b
= 2.B.δ
b
=2.800.15 =24000 mm
2
F
t
=2.H
0
.δ
t
=2.1170.10 =23400 mm
2
ΣF =F
b
+ F
t
=47400 mm
2
 Xác định momen quán tính của tiết diện đối với các trụcx,y:
+ Xét tấm 1,2 trong hệ tọa độ x
1
oy
1
và x
2
oy

2
:
J
x1,2
= = =225000 mm
4
J
y1,2
= = = 64.10
7
mm
4
Tịnh tiến hệ trục x
1
oy
1
và x
2
oy
2
đến xoy với khoảng cách trục:
F
1
= F
2
=B.ä
b
=800.15 =1200 mm
2
J

x1,2
0
= J
x1,2
+ y
0
2
.F
1
= 225000 + 592,5
2
.1200 =42129.10
5
mm
4
J
y1,2
0
= J
y1,2
= 64.10
7
mm
4
+ Xét tấm 3,4 trong hệ tọa ðộ x
3
oy
3
và x
4

oy
4
.
J
x3,4
= =13,35.10
8
mm
4
J
y3,4
= = =97500 mm
4
25