TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP
I. Các thông số cơ bản để tính toán kết cấu thép:
_ Thông số kích thước:
- Chiều dài toàn dầm: 83 (m)
- Khẩu độ ray: 15,55 (m)
- Khoảng cách giữa hai chân: 18 (m)
- Tầm với làm việc max tính từ tâm ray phía biển: 35 (m)
- Tầm với làm việc max tính từ tâm ray phía bờ: 16 (m)
_ Thông số về khối lượng:
- Khối lượng toàn bộ dầm cầu chuyển tải: G
c
= 26,3 (T)
- Khối lượng xe con và cụm tời nâng hàng: G
x
= 22 (T)
- Khối lượng nhà tời nâng cần: 5,54 (T)
_ Thông số về vật liệu kết cấu thép cầu chuyển tải, thép CT3 có các đặc trưng cơ tính :
- Môđun đàn hồi khi kéo: E = 2,1.10
6
kG/cm
2
- Môđun đàn hồi trượt: G = 0,81. 10
6
kG/cm
2
- Giới hạn chảy:
c
σ
= 2400 – 2800 kG/cm
2
- Giới hạn bền:

II. Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng tính toán kết cấu thép:
1. Trường hợp tải trọng:
Khi cầu trục làm việc, nó chòu nhiều loại tải trọng khác nhau tác dụng lên kết cấu.
Các tải trọng có thể tác động thường xuyên hoặc không thường xuyên, theo qui luật
hoặc không theo qui luật, tải trọng tónh hoặc động, tải trọng tác động theo phương thẳng
đứng hoặc phương ngang… Từ sự phối hợp đa dạng của các loại tải trọng, người ta chia ra
các trường hợp tải trọng tính toán như sau:
a/ Trường hợp tải trọng I:
Tải trọng bình thường ở trạng thái làm việc, phát sinh khi máy làm việc ở điều kiện
bình thường. Trường hợp này dùng để tính bền các chi tiết theo mỏi. Các tải trọng thay
đổi được qui đổi thành tải trọng tương đương.
b/ Trường hợp tải trọng II:
Tải trọng lớn nhất ở trạng thái làm việc, phát sinh khi cầu trục làm việc ở điều kiện
nặng nhất. Các tải trọng này gồm các lực cản tónh cực đại, tải trọng động cực đại khi mở
(hoặc phanh) máy (hoặc cơ cấu) đột ngột… Trường hợp này dùng để tính các chi tiết
theo điều kiện bền tónh.
c/ Trường hợp tải trọng III:
Tải trọng cực đại ở trạng thái không làm việc. Các tải trọng tác dụng lên cầu chuyển
tải gồm có: trọng lượng bản thân cầu chuyển tải, gió bão tác dụng lên cầu chuyển tải ở
trạng thái không làm. Trường hợp này dùng để tiến hành kiểm tra độ bền kết cấu và tính
ổn đònh cần trục ở trạng thái không làm việc.
2. Bảng tổ hợp các trường hợp tải trọng:
Ở trạng thái làm việc của máy trục, người ta tổ hợp các tải trọng tác dụng lên kết
cấu và chia thành các tổ hợp tải trọng sau:
- Tổ hợp I
a
, II
a
: hai tổ hợp này tương ứng với trường hợp cầu chuyển tải và xe con
đứng yên, chỉ có cơ cấu nâng làm việc, tính toán khi khởi động (hoặc hãm) cơ cấu nâng

[ ]
IIIc
n/
σσ
=
Tổ hợp tải trọng
I
a
I
b
II
a
II
b
III
Trọng lượng cầu G
c
G
c
G
c
G
c
G
c
G
c
Trọng lượng xe tời G
x
có tính

II
.
ψ
K
đ
.Q _
Lực quán tính khi hãm cơ cấu di
chuyển xe con P
qt
– P
qt
– P
max
qt
_
Tải trọng gió _ _ P
II
g
P
II
g
P
III
g
3. Xác đònh các thành phần trong bảng tổ hợp tải trọng:
a. Trọng lượng bản thân:
Trọng lượng bản thân dầm cầu chuyển tải bao gồm trọng lượng phần kết cấu thép,
nhà tời nâng hạ dầm, thiết bò điện, cabin điều khiển… Dựa vào tải trọng và khẩu độ
[tr215,KCT], ta ước tính sơ bộ trọng lượng của cầu chuyển tải: G
c

=0,8: số tương đương phụ thuộc vào chế độ làm việc của máy [tr88, KCT]
- Hệ số động khi nâng (hạ) hàng:

25,2.025,01
=+=
v
I
ψ

3.04,01
=+=
v
II
ψ
+ v = 50 m/ph : vận tốc nâng hàng của cơ cấu nâng
d. Lực quán tính ngang khi hãm cơ cấu di chuyển xe con:

jmmP
hxqt
).(
+=
+
x
m
= 22 (T): khối lượng xe con
+
h
m
= 50 (T): khối lượng hàng và bộ phận mang
+ j =1,63 (

C
F
=603 (m
2
): diện tích chắn gió tính toán của kết cấu và vật
nâng (trong trạng thái làm việc), m
2
- Diện tích chắn gió của vật nâng: F
v
= 23 m
2
[tr 89,KCT]
- Diện tích chắn gió của kết cấu:
bcC
FkF .
=
=1 . 580=580 (m
2
)
+
c
k
=1: hệ số độ kín đối với thép hộp
+
b
F
= 580 m
2
: diện tích bao của kết cấu được tính gần đúng thông qua
các mặt cắt giả đònh trước và kích thước hình học của dầm cầu chuyển tải

p
63,75
( )
2
/ mKG
=>
610.25,56
=
II
g
P
=38441,25 (KG)
4. Xác đònh nội lực trong kết cấu:
_ Hệ cần của cầu truyền tải là một hệ ghép tónh dònh gồm một dầm chính và một dầm
phụ congxon nên việc tính nội lực theo hệ ghép.
_ Kết cấu dầm quy về hệ ghép:
_ Xét nội lực dầm khi chòu tải trọng bản thân, trọng lượng xe con, và trọng lượng hàng
nâng.tải trọng gió, lực quán tính theo phương ngang của cần trục:
Trọng lượng của buồng máy: 5,54 T , lực phân bố của buồng máy là:
q1 = 5540 / 10 = 554 ( KG/ m)
Tổng trọng lượng của dầm: G = 10Q(L – 5)+ 700 = 400.64 + 700 = 26300 KG
=> lực phân bố trên dầm:

)/(87,3168326300/ mKGLGq
===
• Trường hợp tải trọng IIa: (G
c
, G
x
,

B.
27,5 + q.27,5
2
/2 - q.14
2
/2 –6,5.Q
td
= 0

=>

B
R
= 10954 KG

B
R
+
td
Q
+ q.41,5 -
y
R
= 0
=>
y
R
= 84104 KG

x

421053,3 KG.m
R
y
R
B
q=316,87kg/m
R
x
Q
td
Các thông số hình học thiết diên mặt cắt dầm công son
+
x
W
=177,1. 10
6
(
3
mm
)
+
y
W
=104,8.10
6
(
3
mm
)
+

x
S
=117600000 (
3
mm
)
Mặt cắt tại điểm dặt giằng là mặt cắt nguy hiểm nhất của dầm phụ ta kiểm tra ứng
suất tại mặt cắt này
+
93,0
25*10*07,19*2
117600000*10*3,7551
..2
.
10
===
δ
τ
x
xx
n
J
SQ
(
2
/ mmN
)
+
25*10*617,6*2
10*1176*10*8,19667

M
y
uy
x
ux
++=
σ
=
753,0
200900
6,145672
10*8,104
10*7,42742
10*1,177
10*3,421053
66
=++
(
2
/ mmN
)
=>
=+=+=
2222
92,7.3753,0.3
τσσ
td
13,74 (
2
/ mmN

=
+−+
KG
D
R
+
B
R
-
C
R
+ q.41,5 + q1.10 = 0
=>
C
R
= 7172 KG
Phản lực tại gối theo phương thẳng ngang
C
D
B
Mc= B.2,5 + qg.
2
2,5
/2 + D.16 - qg.
2
39
/2
=> D =
16
2/436,15.2,55,2.8,44422/436,15.39

W
=136,6.10
6
(
3
mm
)
+
x
J
=43,31.10
10
(
4
mm
)
+
F
=251500 (
2
mm
)
+
y
J
=8,159.
10
10
(
4

y
xy
d
J
SQ
=3,22 (
2
/ mmN
)
=>
dn
τττ
+=
=3,255 (
2
/ mmN
)
+
251500
2373530
10.6,136
315860
10.3,290
766180
66
++=++=
F
N
W
M

Sơ đồ chòu lực của dầm chính:
Tính phản lực các gối đỡ: (RC, RD)
kg
qqqRy
R
RyqqqQRDM
D
nC
207466
24
39*11280
2
39
*48,568290*545
2
5,3
*48,5685,3*1987
24
39*112800
2
39
*290*
2
5,3
*5,3*
05,3*
2
5,3
*29*10*
2