thiết kế khung ngang nhà xưởng 1 tầng, một nhịp, chương 2 pps

Chương 2: Tải trọng do phản lực của dàn.
a. Do tải thường xuyên
P
m
=




giantrungdàncóKhi-
giantrungdàncó khôngKhi-
ddtx
tx
GV
V
2
Trong đó :
V
tx
= 56.66 tấn – Phản lực tại gối tựa dàn do tải trọng
thường xuyên
G
dđ
– Trọng lượng bản thân của dàn đỡ trung gian,
G
dđ
= 10
-4
.
2
dd

L
.V
tx
L
dđ
– Nhòp của dàn đở trung gian
Vậy P
m
= 56.66 tấn
b. Do tải tạm thời (Chính bằng tải trọng đầu cột do tải tạm
thời gây ra )
P’
m
= 
2
Lp
tt
n.p
tc
. L
B
.
7,5cos
= 1,3 x 0,075.
6
.30
2.cos5,7
=
9.2 tấn
 P

tt
Trong trường hợp này vẫn sử dụng công thức tính P
tt
tác
dụng lên dàn .Tuy nhiên bước dàn trong trường hợp là bước
khung B = 12 m
 Trường hợp không sử dụng dàn phụ thì P’
m
chính bằng
phản lực đầu dàn do tải tạm thời gây ra.
3. Tải trọng do áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu trục
a. áp lực thẳng đứng do náh xe cầu trục:
D
max
= n.n
c
.
n
.k
đ
.
tc
P
max
.y + G
dct
D
min
= n.n
c

.
n
.k
đ
.
tc
P
min
.y + G
dct
Trong đó
n = 1,1 – hệ số tin cậy tải trọng
n
c
- hệ số kết hợp đồng thời 2 cầu trục đứng gần nhau.
n
c
=




nặngrất ,nặngđộchếKhi-0.9
bìnhtrung,nhẹđộchếKhi
85.0

n
– hệ số điều kiện làm việc của cầu trục

n

=








bìnhtrung,nhẹmócđộchếKhi-1,1
nặngđộchếKhi-1,3
mềnmóc,nặng rất móc đọchếKhi-1,4
cứng
móc
,
nặng
rất
móc
chế
Khi
6.1
tc
P
max
- tra bảng cataloge cầu trục
G
dct
- Trọng lượng bản thân dầm cầu trục
G
dct

= 1,05.
tc
dct
G =1,05. 5.10
-4
.B
2
.Q
tc
P
min
=
max
2
tc
ct
Q G
P

 - Khi Q< 75 T
1min
tc
P
=
1max
max
1
tc
ct
tc

Q G
P
P
 


 
 
 

- Khi Q  75 T
2min
tc
P
=
2max
max
1
tc
ct
tc
Q G
P
P
 


 
 
 


- Khi Q  75 T
Q – Sức nặng cầu trục
G
ct
– Trọng lượng cầu trục ,Tra bảng cataloge cầu trục
n
o
– số bánh xe ở một bên cầu trục
K
đ
– Hệ số động
K
đ
=
1,1
1, 0



- Chế đo änặng và rất nặng
- Chế đo änhẹ và trung bình
y – tổng tung độ max đường ảnh hưởng khi D = 1
Với Q

75 t
y =
3 6
4 12
6

k
Khi B m
B
Khi B m

  




  


k
B
6

Vậy , Coi cầu trục làm việc ở chế độ trung bình , hai móc
P
tc
max
= 49 t
P
tc
min
= 14.5 t
G
tc
= 77 t ; G
xc

= 18 t
B
k
= 6.65 m ; T = 1,9 m ; n
o
= 4
y = 3 -
6.65
6
= 1.89
G
dct
= 1,05.
tc
dct
G
=1,05x5 x 10
-4
.B
2
.Q = 1,05x 5x10
-4
.6
2
x50=
0.945 t
min
tc
P
=

max
50 77
49 14.5
2 2
tc
ct
Q G
P


   
D
max
= n.n
c
.
n
.k
đ
.P
tc
max
.y + G
dct
= 1,1 x 0,85 x 1,1 x 1x49 x1,89 + 0.945 = 96.19 t
D
min
= n.n
c
.

n
.k
đ
.P
tc
min
.y + G
dct
= 1,1 x 0,85 x 1,1 x 1x14,5x1.89 + 0.945 = 29.13 tấn
b. Tải trọng do lực hãm ngang của xe con
T = n.n
c
.
n
.k
đ
.
1
tc
T
.y
Trong đó - Lực xô ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục
khi hãm phanh
1
tc
T
= f(Q+G
xe
).
.

ph
o
n
n n
f – hệ số ma sát giữa bánh xe và đường ray f = 0.1 khi bánh xe
và ray bằng sắt
n
ph
- số bánh xe khi phanh
n – tổng số bánh xe
n
o
– số bánh xe ở một bên cầu trục ,Thường thì n
ph
= ½ . n
Vậy
1
tc
T
= f(Q+G
xe
).
.
ph
o
n
n n
= 0,1.(50 + 18).
1
2.4

= 0.85 T
T = n.n
c
.
n
.k
đ
.
1
tc
T
.y = 1,1x0,85x1,1x1x0,85x1.89 = 1.65 T
d. Tải trọng do sườn tường
- Chọn kết cấu sườn tường bao che là panel BTCT có chiều
dài 80 mm
- Ta bố tri sườn tường từ vai cột trở lên , với chiều cao bố trí
panel là7.8 m (chiều cao cột trên là 4.95 m ) do đó phần trọng
lượng cửa kính trong phạm vi 7.8m là không đáng kể so với
trọng lượng panel => bỏ qua trọng lượng của kính
- Tải trọng tiêu chuẩn panel sườn tường
tc
st
P
= 7,8 .6. 0,08 . 2,5 = 9,36 T
- Tải trọng tính toán panel sườn tường
tt
st
P
=
tc

st
P
.n = 9,36x1,1 = 10.3 T
I. TINH NỘI LỰC KHUNG
1. Sơ đồ tính khung
Tính khung nhằm mục đích xác đònh nội lực khung :mômem
uốn lực cắt,lực dọc trong các tiết diện khung .Việc tính khung
cứng có các thanh rỗng như giàn ,cọt khá là phức tạp , nên trong
thực tế đã thay sơ đố tính toán thực của khung bằng sơ đồ đơm
giạn hoá , với các giả thiết sau :
- Thay dàn bằng một xà ngang đặc có độ cứng tương đương
đặt tại cao trình cánh dưới của dàn.
- Khi tính khung với tải trọng không phải là tải trọng đứng tác
dụng lên dàn thì xem dàn cứng vô cùng.
Sơ đồ tính :
Giả thiết :
107
2
1

J
J
chọn
9
2
1

J
J

4025
2

J
J
d
chọn
36
2

J
J
d
M2
J1
J2
30000
Htr
Hd
H
57209180
e
hd
htr
v
v
Jd
2. Tính nội lực khung :
a) Tính khung với tải trọng phân bố đều trên xà ngang:
Do đối xứng :


1
=

2
=

Phương trình chính tắc:
r
11*


+ R
1P
= 0
hay:

=
11
1
r
R
P

Trong đó : r
11
: tổng phản lực mômen các nút trên của khung khi
xoay góc

=1;

r
12
: tổng mômen phản lực ở nút đó do tải trọng ngaòi .
Qui ước dấu:
- Moment phản lực và góc xoay là dương khi nút cột trái quay
theo chiều kim đồng hồ, nút cột phải quay ngược chiều kim
đồng hồ.

* Xác đònh r
11
: r
11
= M
xà
B
- M
cột
B
M
xà
B
=
L
EJ
d
2
chọn J
1
= 1 , J
2

= 1 : 8 , J
d
= 4,5

=
1
1
2 * 4 . 5
0 . 3
3 0
E J
E J

M
cột
B
=
1
1
4
. 0,05
EJ
C
EJ
K H

Với

=
2

1
J
J
= 8 - 1 = 7


=
 
 
4 .9 5
0 .3 8
4 .9 5 7 .8
tr
tr d
H
H H
A = 1 +


.
= 1 + 0,38 . 7 = 3,7
B = 1 +

.
2
= 1 + (0,38)
2
. 7 = 2,1
C = 1 +


.
3
= 1 + (0,38)
3
. 7 = 1,40
F = 1.159
K = 4AC - 3B
2
= 8.298
- Suy ra: Hệ só phương trình chính tắc : r
11
= EJ
1
4 1
0.3 .
C
K H
 

 
 
= 0.354 EJ
1
* Xác đònh r
1P

r
1P
= M
B

P
=
    
2 2
3.78*(30)
213.9T.m
12 12
ql

Suy ra

   
1
1 1 1 1
2 .1 3 9 6 0 5
0 , 3 5 4
P
r
r E J E J
Moment cuối cùng :
- Ở đầu xà : M
xà
= M
xà
B
.

+ M
B
P

=
 
1
1
605
0.3 * ( 213.9)= - 32.41 T.m
EJ
EJ

- Ở trên cột : M
cộtø
B
= M
cộtø
B
.

= - 0,05 EJ
1
.
1
605
EJ
= -32.41
T.m (1)


phản lực ở đầu cột do

= 1

  

1
1 1
2 2
6 6 * 2,03
. 0,0092
8.2 *(7 2.25)
B
EJ
B
R EJ EJ
K H
Phản lực tại B:
R
B
=

.
B
R = 0,0092 EJ
1
.
1
605
EJ
= 5.571 T
Moment ở vai cột :
M
C

= M
B
+ R
B
. H
2
= - 32.41 + 5.571 * 2.25
= - 17.37 (Tm)
Moment ở chân cột : (2)
M
A
= M
B
+ R
B
*h= - 32.41 + 5.571*9.25
= 38.34 (Tm) (3)
- Moment lệch tâm chổ vai cột :
M
e
= v. e =


2.852 * 30 1 0.25
* 16.044
2 2
Tm
Với h
d
= 1 m , h

t
= 0.25 m
Các công thức ở bảng cho :


 
  
  
(1 ) 3 (1 ) 4
. 3.433(Tm)
B
B C
M Me
K


 
  
 
   
 
 
6(1 ) (1 )
. 2.831( )
e
B
B A
M
R T
K h

Suy ra : M
B
= 3.433 Tm (4)
M
t
C
= M
B
+ R
B

. H
2
= -4.212 (Tm)
(5)
M
d
C
= M
C
Tr
+ Me = 11.832 (Tm) (6)
M
A
= M
B
+ R
B
*h + M

e
= -16.48 Tm (7)
 Moment tổng cộng do tính tải gây ra :
M
B
= (1) + (4) = -28.978 (Tm)
M
t
C
= (2) + (5) = - 21.518 (Tm)
M
d
c

= (2) + (6) = - 5.538 (Tm)
M
A
= (3) + (7) = 21.86 (Tm)
 Moment tổng cộng do hoạt tải gây ra :

Ta có :  
0.59
0.156
3.78
P
g
Suy ra : M
B
= - 29.978 * 0.156 = - 5.944 (Tm)
M

t
C
= - 21.518 *0.156 = - 2.1518 (Tm)
M
d
c

= -5.538 * 0.156 = -1.13 (Tm)
M
A
= 21.86 * 0.156 = 4.48 (Tm)

Tổng moment do tỉnh, hoạt tải :
M
B
= -28.978 + (- 5.944 ) = -34.9 (Tm)
M
t
C
= - 21.518 + ( - 21.518) = -26 (Tm)
M
d
c

= - 5.538 + (-1.13 ) = -6.67 (Tm)
M
A
= 21.86 + 4.48 = 26.343 (Tm)
b) Tính khung với moment cầu trục:
Để tiện tính toán ta xem (D

max
+ G
dct
) và (D
min
+ G
dct
) là
những hoạt tải:
D
max
+ G
dct
= 96.19 (T)
D
min
+ G
dct
= 29.13 (T)
M
max
= D
max
. e = 96.19 * 0.5 = 48.1 (Tm)
Với
1
0.5
2 2
d
h

e   
M
min
= D
min
.e = 29.13 * 0.5 = 14.56 (Tm)
Với sơ đồ xà ngang là cứng vô cùng, ẩn số theo phương chuyển
vò là chuyển vò ngang của nút trên ;
+ Phương trình chính tắc :
r
11
 + R
1P
= 0
hay
1
1 1
P
R
r
  
ta có :
1
2
6
. 0.009
B
EJ
B
M

K H
 
EJ
1
(a)

1
3
12
. 0.0026
B
E J
A
R
K H

  
EJ
1
(b)
Mômen tại các tiết diện khác :

    
1 1
2
2 3
1,36 5,33
. 0.0021 1
C B B t
EJ EJ

M M R h H EJ
H H

  
1
* 0 .0 2 4 2
A B B
M M R h E J
(c)
cột phải các trò số mômen bằng như vậynhưng klhác dấu do
phản đối xứng :

11
2
B
r R
 
0.0052 EJ1
( dấu trừ của phản lực qui ươc1 là chiều phản lực ngược chiều
với chuyễn vò ,nghóa là từ phải sang trái)
Mômen lệch tâm do cầu trục :
max max
*
M D e
 
48.1
min min
*
M D e
 

14.56
Vẽ biể đồ momen do Mmax và Mmin trong hệ cơ bản. Có thể
dùng kết quả mômen ở cột trái nhân với hệ số tỷ lệ –
Mmax/Me,và -Mmin/Me.
–Mmax/Me =-2.94
-Mmin/Me =-0.91
Từ đó momen ở cột trái :
Với : M
B
= -2.784 (d)
M
t
C
= 3.417 (e)
M
d
C
= -9.599 (f)
M
p
A
= 13.370 (g)
Phản lực R
B
= 2.297
Từ đó momen ở cột ph :
M
p
B’
= -0.89 Tm (d’)

M
p
C T’
= 1.1 (Tm) (e’)
M
d
C’
= -3.04 (Tm) (f’)
M
A’
= 4.33 (Tm) (g’)
Phản lực R
B’
= -0.731 (T)
Phản lực trong các liên kết thêm :
r
11
= R
B
+ R
B’
=1.566 EJ
1
chuyển vò ẩn số :
1
11
p
r
r
   

136.599
Nhân biểu đồ momen với đơn vò với giá trò delta này rồi cộng
với bviểu đồ momen trong hệ cơ bản do Mmax và Mmin, được
kết quả cần tìm .
Cột trái:
M
B
= (a) .  + (d) = -1.527(Tm)
M
t
C
= (b) .  + (e) = 3.704(Tm)
M
d
C
= (b) .  + (f) = -9.312(Tm)
M
A
= (c) .  + (g) = 10.062(Tm)
Cột phải :
M’
B
= (a’) .  + (d’) = 0.372(Tm)
M
t
C’
= (b’) .  + (e’) = 1.374(Tm)
M
d
C’

= (b’) .  + (f’) = -2.756(Tm)
M’
A
= (c’) .  + (g’) = 0.946(Tm)