GVHD: NGUYỄN DANH CHẤN
TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP CẦU TRỤC 2 DẦM
Trong ngành máy trục vận chuyển, phần kết cấu thép giữ vai
trò quan trọng và nó chiếm một tỷ trọng rất lớn trong khối lượng toàn
máy. Riêng đối với các loại cầu trục, kết cấu thép có vai trò còn
quan trọng hơn. Nó chẳng những dùng làm giá đỡ cho tất cả các cơ
cấu toàn máy mà còn là nơi chòu toàn bộ các loại tải trọng đặt lên.
Đối với cầu trục một dầm, đặc biệt là loại cầu trục có khẩu độ
rất lớn như trên (L = 20 M) thì việc tính toán và lựa chọn phương án
chế tạo phần kết cấu thép đáp ứng đầy đủ tất cả các yêu cầu làm
việc là rất quan trọng.
1. Các trường hợp tổ hợp tải trọng:
Tải trọng tính toán phần kết cấu thép cầu trục được phân chia
thành các trường hợp tổ hợp tải trọng như sau:
Tải trọng
Tính theo độ
bền mỏi
Tính theo bền và ổn
đònh
[ ]
Irkrk
n
c
/
σσ
=
[ ]
IIc
n/
σσ
=

G
c
G
Trọng lượng Palăng G
pl
có
hệ số K
đ
G
pl
K’
đ
*G
pl
G
pl
K
đ
*G
pl
G
pl
Trọng lượng hàng nâng Q
có tính đến hệ số K
đ
,
ψ
∋
ψ
Q*

x
qt
P
Trong đó:
Các trường hợp tải trọng quy đònh sự làm việc của các cơ cấu
như sau :
+
a
I
: Cầu trục đứng yên, tiến hành nâng hàng từ mặt nền hoặc
hãm hàng khi đang hạ với nửa tốc độ.
+
a
II
: Cầu trục đứng yên, tiến hành nâng hàng từ mặt nền hoặc
hãm hàng khi đang hạ với toàn bộ tốc độ.
+
b
I
: Cầu trục di chuyển có hàng khi phanh từ từ.
+
b
II
: Cầu tục di chuyển có hàng khi phanh đột ngột.
+
c
II
:Cầu trục không di chuyển, palăng điện có hàng di chuyển
và phanh palăng một cách đột ngột (dùng để tính toán kiểm tra dầm
đầu của cầu).

GVHD: NGUYỄN DANH CHẤN
2.4. Hệ số động khi nâng hạ hàng
Hệ số động
ψ
được xác đònh qua công thức gần đúng như sau:
nI
V*025.01
+=ψ
(1.06.1)-[03]
nII
V*04.01
+=ψ
(1.06.2)-[03]
Với Vn = 7,74 (m/ph): tốc độ nâng hàng của palăng điện.
1 0.025* 7.74 1.1935
I
ψ
⇒ = + =
1 0.04 * 7.74 1.3096
II
ψ
⇒ = + =
2.5. Trọng lượng hàng nâng :
Q =20 (T) = 20000 (kG)
3. Lực quán tính ngang
qt
P
:
3.1. Khi cầu trục di chuyển, tiến hành hãm cầu trục làm xuất
hiện lực quán tính có phương ngang theo phương di chuyển của cầu

qt
===
(kG) (1.10)-[0.3]
3.2. Lực quán tính do khối lượng xe tời và hàng khi phanh xe
con. Lực này sẽ tác dụng lên dầm đầu và là tải trọng để tính toán
kiểm tra bền và ổn đònh dầm đầu (tổ hợp II
c
).
4.Tính toán dầm chính:
4.1. Tính chọn sơ bộ tiết diện mặt cắt ngang của dầm chính.
SVTK: NGUYỄN THẾ THẠCH Trang: 3
GVHD: NGUYỄN DANH CHẤN
4.1.1. Xác đònh mômen uốn lớn nhất theo phương thẳng đứng.
Trên dầm chính, cụm palăng di chuyển trên 4 bánh xe. Để bài
toán được đơn giản ta xem như áp lực của các bánh xe tác dụng lên
dầm là N
1
, N
2
và khoảng cách giữa các tải trọng là b =220 (mm)
(khoảng cách giữa tâm 2 bánh xe 2 bên là bằng nhau ).
1 2
20000 570
10285
2 2
pl
Q G
N N
+
+

−−+−+=
Với
21000
105( )
20
c
G
kG
q
L m
= = =
khối lượng dầm phân bố trên một đơn
vò chiều dài.
+ Mômen uốn ở tiết diện dầm dưới tải trọng N
1
nằm cách gối
tựa A một khoảng cách x, phương trình M
1
(x) có dạng parabol.
22
212
21
2
221
21
2
Ax1
qx
2
1

−−
+
−++=
−==
(01)
Để xác đònh vò trí ứng với giá trò mômen uốn dưới bánh xe 1 là
lớn nhất ta tìm cực trò của hàm số M
1
(x) và cho
0
dx
)x(dM
1
=
.
0qxx
L
NN
2)b
L
N
NNqL
2
1
(
dx
)x(dM
212
21
1

+
+
−++
=⇒
(02)
Thay
q
L
NN
2
)
L
b
1(NNqL
2
1
x
21
21
+
+
−++
=
vào (01), ta được:







2
1
L
b
1NNR
21
max
A
+






−+=
(04)
SVTK: NGUYỄN THẾ THẠCH Trang: 5
GVHD: NGUYỄN DANH CHẤN
Thay các giá trò vào (02), (03) và (04) ta được các giá trò:
+ Tại x = 10 (m) thì:
R
A
= 31227,5(kG)
M
max
= 187092 (kG.m) =18709200(KG.cm)
+ Lực cắt lớn nhất xuất hiện tại gối tựa.
=
max

σ
≥ = =
(cm
3
)
Trong đó:
+






==σ
2
cm
kG
1667
5.1
2500
][
: cường độ tính toán gốc (vật liệu là
thép CT3).
+ M
max
= 18709200 (kG.cm): Mômen uốn lớn nhất tại tiết
diện nguy hiểm nhất.
SVTK: NGUYỄN THẾ THẠCH Trang: 6
GVHD: NGUYỄN DANH CHẤN
– Chiều cao của dầm h

+
3
7.83
T
cm
γ
 
=
 ÷
 
: trọng kượng riêng của vật liệu chế tạo dầm.
+
3.1
=β
: hệ số kết cấu phụ thuộc vào trọng lượng các
gân tăng cứng và các bản ngăn tăng cứng của dầm.
Mômen quán tính của tiết diện (hình vẽ).
SVTK: NGUYỄN THẾ THẠCH Trang: 7
GVHD: NGUYỄN DANH CHẤN
2
t
b
3
tt
2
t
b
3
tt
bt

tấm biên đối với trục trung hòa của nó và coi chiều cao thành dầm
gần bằng chiều cao dầm: h
t
= h.
Vậy mômen chống uốn của dầm được xác đònh như sau:
h*F
3
h*
2
h
J
W
b
2
t
+
δ
=






=
3
h*
h
W
F

h
W
h***2g
t
t
t
Để tìm chiều cao dầm tương ứng sao cho trọng lượng dầm là
nhỏ nhất ta đạo hàm biểu thức (…) theo h và cho bằng 0 để tìm cực
trò.
0
h
W
3
2
***2
dh
dg
2
t
=






−δγβ=
Chiều cao tiết diện dầm ứng với trọng lượng dầm nhỏ nhất tức
chiều cao kinh tế của dầm được tính theo công thức.
t

tiết diện dầm tổ hợp sẽ tiến hành kiểm tra theo các điều kiện độ bền,
độ cứng và độ ổn đònh của dầm.
Chiều cao thành dầm h
t
gần bằng chiều cao của dầm (
hh
t
≈
).
Để sử dụng tiết kiệm các thép tấm cán sẵn từ các nhà máy chế tạo,
nên lấy chiều cao tấm thành là bội số của 10 (cm). Khi đó mức độ
hao phí vật liệu chế tạo sẽ ít.
bt
3hh
δ−=
Trong đó:
+
b
δ
: Chiều dày của bản cánh (tấm biên). Do xe con di
chuyển ở bản cánh dưới của dầm nên ta chọn chiều dày bản cánh
dưới gấp đôi chiều dày bản cánh trên (
bbtbd
22
δ=δ=δ
). Chọn
1
b
=δ
(cm).

= 21000 (kG). Như vậy
phần tải trọng này là loại tải trọng phân bố dọc chiều dài dầm chính
và có trò số:
2100
105
20
c
G
q
L
= = =






m
kG
– Trọng lượng palăng điện: G
pl
= 570 (kG).
– Trọng lượng hàng nâng có tính đến hệ số động khi nâng hạ
hàng
II
ψ
:
SVTK: NGUYỄN THẾ THẠCH Trang: 10
GVHD: NGUYỄN DANH CHẤN
* 1.3096 * 20000 20619

A
R
2
L
*)GG(
2
L
q0M
1 1
( * ) (1580 * 20 6340 570) 19255
2 2
B h pl
R q L G G⇒ = + + = + + =
(kG)
– Ta lại có:
0GGL*qRR
plhBA
=−−−+
1 1
( * ) (1580 * 20 6340 570) 19255
2 2
A h pl
R q L G G⇒ = + + = + + =
(kG)
– Giá trò lực cắt tại C:
20
31227,5 1580 * 15427,5
2 2
C A
L






=
2
6
cm
kG
10*81.0G
+ Giới hạn chảy:






=δ
2
c
cm
kG
2500
+ Giới hạn bền:






=δ
(mm)
– Bề dày tấm thành:
6
bt
=δ
(mm)
– Đặc trưng hình học của tiết diện dầm hộp:
+ Mômen quán tính đối với trục X.
J
X
= 181308 (cm
4
)
+ Mômen quán tính đối với trục Y.
J
Y
= 53198 (cm
4
)
+ Mômen chống uốn đối với trục X-X.
SVTK: NGUYỄN THẾ THẠCH Trang: 13