TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN
PHẦN 1:

GIỚI THIỆU CHUNG
Cần trục tháp là một loại cần trục có một thân tháp thường cao từ
30 đến 75m hay cao hơn nữa(đến 100 m).Phía trên cần đỉnh tháp
có gắn một cần dài từ 12 m đến 50 m.
Đôi khi đôi khi đến 70 m,bằng chốt bản lề.Một đầu cần còn lại
được treo bằng cáp,thanh cáp đi qua đỉnh tháp.
Kết cấu chung của cần trục tháp gồm hai phần: phần quay và
phần không quay. Trên phần quay bố trí các bộ phận công
tácnhư: tời nâng vật tời nâng cần,tời kéo xe con,cơ cấu quay ,đối
trọng,trang bò điện và các thiết bò an toàn.
Phần không quay có thể được đặt trên nền hoặc có khả năng di
chuyển trên đường ray nhờ cơ cấu di chuyển.Tất cả các cơ cấu
cần trục được điều khiển từ cabin treo ở trên cao gần đỉnh tháp.
Do chiều cao nâng và tầm với lớn,khoảng không gian hoạt động
rộng nhờ các chuyển động nâng hạ vật ,thay đổi tầm với,quay
toàn vòng và dòch chuyển toàn bộ mà cần trục tháp được sử dụng
rộng rải trong xây lắp các công trình xây dựng dân dụng xây
dựng công nghiệp hoặc dùng để bốc dỡ,vận chuyển hàng hóa,
cấu kiện,vật liệu trên các kho bãi.
Tuy nhiên do kết cấu phức tạp tháp cao và nặng,tốn kém trong
việc tháo dỡ,lắp dựng, di chuyển,chuẩn bò mặt bằng nên cần trục
tháp chỉ nên sử dụng ở nơi có khối lượng xây lắp khá lớn,và sử
dụng cần trục tự hành là không kinh tế hoặc không có khả năng
đáp ứng nhu cầu công việc.
Do tính chất làm việc của cần trục tháp là luôn thay đổi đòa điểm
nên chúng thường được thiết kế sao cho dễ tháo dỡ ,lắp dựng và
di chuyển hoặc có khả năng tự dựng và di chuyển trên đường
SVTK : Trần Duy Khiêm trang 1

Bảng tổ hợp tải trọng
Các dạng tải trọng
IIa IIb IIc IId IIIa IIIb
Trọng lượng bản thân các
bộ phận
1.1G 1.1G 1.1G 1.1G 1.1G 1.5G
Trọng lượng hàng( không
kể móc treo)
n
2
Q n
2
Q n
2
Q n
2
Q
- -
Tải trọng
quán tính
khi cơ cấu
Nâng hoặc
hạ hàng
+ + + - - -
Quay có
hàng
- + - + - -
Lực ngang
do nghiêng
cần trục

TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN
Vật liệu chế tạo và ứng suất cho phép kết cấu thép của cần
Chọn vật liệu chế tạo kết cấu thép cần là thép CT3, có cơ tính:
ST
T
Cơ tính vật liệu Kí
hiệu
Trò số Đơn vò
1 Môđun đàn hồi E 2,1.10
6
KG/cm
2
2 Môđun đàn hồi
trượt
G 0,84.10
6
KG/cm
2
3 Giới hạn chảy σ
ch
2400 ÷
2800
KG/cm
2
4 Giới hạn bền σ
b
3800 ÷
4200
KG/cm
2

Đới với loại cần trục có cợt khơng quay :
G
kc
= ( 60% - 65%)G
G
kc
= 0.65*11.5 = 7475 (kg)
2 . Trọng lượng cần ( khơng tính đến khối lượng xe con )
Theo số liệu đã cho ở trên ta có :
G
bt-can
= G
c
- Gxe = 3000 - 250 = 2750(kg)
3 . Trong lượng cột :
G
bt-cột
= G - G
cần
= 7475 – 2750 = 4725 (kg)
B . Tải trọng tính tốn
1.Tính cho tổ hợp IIa
a . Do trọng lượng bản thân các bộ phận :
+ Tải trọng tính tốn do trọng lượng kết cấu thép cần
G
c
= n
1
* G
bt-can

h
n
2
= 1.25

SVTK : Trần Duy Khiêm trang 5
TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN
Thông
số
Vò trí
Q (kg) R (m)
R
min
1500 2
R
tb
1250 10
R
max
500 22
Ta có bảng giá trị sau :
Thông
số
Vò trí
Q
tt-h
(kg)
R (m)
R
min


Với m: khối lượng từng phần quy đổi về điểm tính toán

γ
: gia tốc dài tính toán tại điểm này
SVTK : Trần Duy Khiêm trang 6
TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN
Trong tổ hợp IIa ta chỉ quan tâm đến khi nâng hoặc hạ hàng
Tải trọng quán tính này xuất hiện do sự dao động của khối lượng
cần trục và hàng gồm :
- Tải trọng nằm ngang do các phần dao động của cần trục và khối
lượng của chúng được quy đổi về đuôi cần m
1
Với m
1
=m
c
*k
m
1
:khối lượng quy đổi
m
c
: khối lượng của cần
k = 0.8 : hệ số quy đổi
m
1
= 2750 * 0.8 = 2200(kg)
Trong bảng 1.11 sách tính toán máy nâng chuyển(Phạm Đức)
Thời gian khởi động (hảm) các cơ cấu máy trục tiêu chuẩn

20
=m
2
*
γ
Với m
2
= 0.8 * 2750 = 2200 (kg)
Suy ra : P
20
= 0.1875*2200 = 412.5 (kg)
+ Dao động của hàng cùng với móc câu quy về m
3
:

P
30
=m
3
*
γ
SVTK : Trần Duy Khiêm trang 7
TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN
m1
10
20
30
P
P
P

G: Trọng lượng bản thân cần tính
i : Độ nghiêng lớn nhất có thể của cần trục :

50 50 1
3200 64
i
B
= = =

Trong đó B: chiều rộng của hai ngàm, ngàm vào cơng trìnhB=3200
Tầm với
Các thành phần lực ngang
Rmax=22
m
Rtb=12
m
Rmin=2
m
Trọng lượng cột (kg) 73.8
Trọng lượng cần (kg) 43
Trọng lượng hàng và móc treo
(kg)
11.7 23.5 27.5
Trọng lượng cabin (kg)
11
Trọng lượng chốp cột (kg)
1.5

K
H :
Hệ số xét đến sự tăng áp lực gió theo độ cao từ mặt đất
Theo bảng 6-2 trang 308 Sách TTKCT K
H
= 1.7

2
15*1.2*1.7 30.6 /
0
kG m
ω
 
 ÷
 
= =
+ Tải trọng gió tác dụng lên hàng :*P F
hg
ω
=ω
:Tải trọng phân bố của gió
Với F là diện tích chắn gió của hàng ,F có thể lấy theo thực tế
hay số liệu thống kê, khi không có số liệu này có thể lấy
theo trọng lượng

+Tải trọng gió tác dụng lên Cabin:

*P F
hg
ω
=2
3*30.6 90.9( / )P kG m
gC
= =
+ . Tải trọng gió tác dung lên cần:
- Tải trọng gió phân bố tác dụng lên diện tích chắn gió của kết
cấu kim loại cần của cần trục tháp

* * * *
0
q n C
ω β γ
=
(CT4.6 –KCKLMT)
Trong đó
q
0
: p lực gió trung bình ở trạng thái làm việc , q
0
=25.5kG/m
2
n : Hệ số hiệu chỉnh áp lực gió tính đến sự tăng áp lực theo chiều

( CT 4.5- KCKLMT)
k
c
: Hệ số độ kín của kết cấu ;
Tra bảng 4.3 KCKLMT : k
c
=0.4
F
b
: diện tích hình bao của kết cấu cần
F
b
= 0.65 * 22 = 14.3 (m
2
)
F = 14.3 * 0,4 = 5,72(m
2
)

P
IIg
= 46.3 * 5,72 = 265(kG)
+ Tải trọng gió tác dụng lên cột
Diên tích hình bao của cột : F
b
= 1.7 * 14,5 = 24,65 (m
2
)
k
c

10
kG 412.5
P
20
kG 412.5
P
30
kG 75 187,5 225
Lực ngang do nghiêng
cần trục (trong mặt
phẳng vuông góc với
mp mang hàng)
P
ng-cột
kG 73.8
P
ng-cần
kG 43
P
ng-chốt cột
kG 1.5
P
ng-cabin
kG 11
P
vật
kG 11.7 23,5 27,5
p lực gió tác dụng lên
các bộ phận khi làm
P

=

Với m: khối lượng từng phần quy đổi về điểm tính toán

γ
: gia tốc dài tính toán tại điểm này
Tải trọng quán tính này xuất hiện do sự dao động của khối lượng
cần trục và hàng gồm :
P
10
= m
1.

γ
Với m
1
=m
c
.k
m
1
:khối lượng quy đổi
m
c
: khối lượng của cần
k : hệ số quy đổi
m
1
=3000*.0.8=2400 (kg)


s
ε π
→ = =
R = 7,5(m): khoảng cách từ m
1
đến

trục quay
P
10
=

7,5 * 0,0157 * 2400 = 282,6 ( kg)
P
20
= 0,0157 * 22 * 2400 = 829 (kg)
P
30

*R
γ ε
=
Thông số
Vò trí
R
γ
P
30
(kG)
)

dc
= 30 (m/ph) : vận tốc di chuyển xe con
SVTK : Trần Duy Khiêm trang 15
TKMH:KT CU THẫP GVHD : NG.DANH CHN
Suy ra: P
qt
tv
=
( )
250 Q .30
(T)
4.60
+
Laọp baỷng:
Thoõng soỏ
Vũ trớ
R
max
=
22
R =
12
R
min
=
2
Q (T) 500 1250 1500
P
qt
tv

c
QX
tt
y
P
qt
max
x
G
dt
TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN
+ Trọng lượng hàng mang
- Xác đònh momen uốn trong mặt phẳng nâng hàng :
M
nd
=
i
.R
max
qt
P
dt
.x
dt
G
c
.x
c
G
i

P
qt
max
(kg) 625
1562.5
1875
Z (m) M
nd
0 0 0 0
h/2 (m)
21452,9 25852,9 12652,9
h (m)
-77892,3 -77892,3 -77892,3
- Xác đònh lực cắt Q (N)
Q
n
= -q
g
t
z (kg) (0 ≤ z ≤ h)
Lập bảng
Thông số

Vò trí
Z = 0(m) Z = 8(m) Z = 16(m)
Q(N) 0 252 504
* Xác đònh nội lực N (Kg)
N = G
c
+ Q + G

(kg) 625 1562.5 1875
N (kg) 57675 56989.5 56929
* Vẽ biểu đồ momen uốn lực cắt và nội lực trong mặt phẳng nâng
hàng
+ Ứng với Rmax = 22(m)
+Ứng với tầm với R = 12(m)
SVTK : Trần Duy Khiêm trang 19
-
+
+
M

N
đ
17296,2
5767577892,3
TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN
+Ứng với R = 2 (m)
4. Tính và kiểm tra bền cột:
Dựa vào hình dạng sơ bộ của cột đã chọn và các giá trò momen,
lực cắt lực dọc trong cột đã tính toán để đảm bảo điều kiện chòu
tải và giảm trọng lượng cơ cấu
SVTK : Trần Duy Khiêm trang 20
-
+
+-
M

Q
đ

Ta chọn mặt cắt nguy hiểm ở 2 tiết diện (tính cho tổ hợp II
b
và
cột chòu tải lớn nhất)
* Tại vò trí giữa cần (I):
Ta có (I) M

= 17296,2 (KG.m)
M
un
= 17296,2
Q
đ
= 1447,384 (KG)
Q
n
= -1447,3 (KG)
N
d
= 177105,76 (KG)
N
n
= 0
* Tại mặt cắt ở đầu cần (II)
Ta có( II ) M

= 304100,8 (KG.m)
M
un
= 75210,6 (KG.m)

: lực nén do M

N
n
: lực nén do M
un
N’: lực nén trong thanh do N gây ra
Ta có:
SVTK : Trần Duy Khiêm trang 22
a
a
h
1
4
2
3
b
M
u
đ
N
M
u
n
TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN
(Kg) 6652,3
2.1,3
17296,2
2.a
ud

n
N −=−=
(Kg) 40093,7
4
160375,1
4
N
N' −=−==
Nội lực trong các thanh:
+ Nội lực trong thanh 1:
N
1
= x
n
+ N
d
+ N’ = -40093,7 (KG)
+ Nội lực trong thanh 2:
N
2
= N
d
+ N
n
+ N’ = -53398,3 (KG)
+ Nội lực trong thanh 3:
N
3
= K
d

2
B
2.
un
M
n
K 15,28927===
SVTK : Trần Duy Khiêm trang 23
TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN

(Kg) 116961,8
2,6
304100,8
2.a
ud
M
d
N −=−=−=

(Kg)
2
B
2.
un
M
n
N 15,28927−=−=

(Kg) 40093,7
4

= K
d
+ K
n
+ N’ = -1085795,25 (KG)
Vậy: nội lực trong thanh 2 là lớn nhất:
N = 185982,65 (KG) (thanh chòu nén)
Từ nội lực ta tính được từ 2 mặt cắt trên để tính toán cột ta chọn
trường hợp nội lực lớn nhất trong thanh là:
N = 185982,65 (KG) (thanh chòu nén)
* Xác đònh chiều dài tính toán:
Gọi a là khoảng cách giữa 2 mắt kề nhau:
Ta có: a = 2,96 (m)
Gọi α góc nghiêng giữa thanh chéo và thanh biên
α = 45
o
Chiều dài tính toán thanh biên:
l
tt
= µ.a
với :
µ = 2 hệ số phụ thuộc dạng liên kết cần
l
tt
= 2 . 2,96 = 5,92 (m)
SVTK : Trần Duy Khiêm trang 24
TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN
* Xác đònh tiết diện và chọn thanh biên:
-Diện tích tiết diện yêu cầu đảm bảo đủ điều kiện bền, ổn đònh


Bề dày ống = 30 (mm), F
φ
=
177 (cm
2
)
Có khối lượng một thép dài là: 139 kg/m
* Tính toán tiết diện thanh bụng:
- Xác đònh tiết diện thanh bụng giàn:
Ta có: Q
max
= 2894,7 (KG)
Góc nghiêng thanh bụng so với thanh biên α = 45
o
Nội lực trong thanh:

Q
max
S 2046,86 (KG)
o
2.cos45
= =
Chiều dài thanh bụng giàn:
l
bg
= 2,6 (m)
Vậy: Chiều dài tính toán
l
tt
= µ.l