Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Nghiên cứu xác định các thông số hợp lý của kết cấu thép cần trục tháp theo tiêu...

Tài liệu Nghiên cứu xác định các thông số hợp lý của kết cấu thép cần trục tháp theo tiêu chuẩn việt nam

.PDF
198
50
53

Mô tả:

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr−êng ®¹i häc x©y dùng ----------------- D−¬ng tr−êng giang Nghiªn cøu x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hîp lý cña kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p theo tiªu chuÈn viÖt nam LuËn ¸n tiÕn sü kü thuËt Hµ Néi - 2011 Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr−êng ®¹i häc x©y dùng ----------------- D−¬ng tr−êng giang Nghiªn cøu x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hîp lý cña kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p theo tiªu chuÈn viÖt nam Chuyªn ngµnh: Kü thuËt m¸y vµ thiÕt bÞ X©y dùng M· sè: 62.52.10.01 LuËn ¸n tiÕn sü kü thuËt Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: 1. PGS.TS. Ph¹m Quang Dòng 2. PGS.TS. TrÇn NhÊt Dòng Hµ Néi - 2011 i Lêi cam ®oan T«i xin cam ®o¹n ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña t«i. C¸c sè liÖu, kÕt qu¶ trong luËn ¸n lµ trung thùc vµ ch−a tõng ®−îc ai c«ng bè trong bÊt kú c«ng tr×nh nµo kh¸c. Ng−êi cam ®oan D−¬ng Tr−êng Giang ii Lêi c¸m ¬n Lêi ®Çu tiªn t«i xin ®−îc göi ®Õn thÇy PGS.TS. Ph¹m Quang DòngTr−ëng Bé m«n M¸y X©y dùng, Khoa C¬ khÝ, §¹i häc X©y dùng vµ thÇy PGS.TS. TrÇn NhÊt Dòng - Trung t©m C«ng tr×nh ®Æc biÖt, Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù ®· trùc tiÕp h−íng dÉn, t¹o mäi ®iÒu kiÖn tèt nhÊt ®Ó t«i cã thÓ hoµn thµnh ®−îc luËn ¸n nµy. T«i còng xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy gi¸o vµ ®ång nghiÖp thuéc Bé m«n M¸y x©y dùng, C¬ Giíi ho¸ x©y dùng cïng c¸c thÇy gi¸o thuéc khoa C¬ khÝ X©y dùng - §¹i häc X©y dùng ®· gióp ®ì rÊt nhiÒu trong suèt qu¸ tr×nh lµm luËn ¸n. T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy, c¸c nhµ khoa häc thuéc nhiÒu c¬ quan vµ ®¬n vÞ nh−:Tr−êng §¹i häc X©y dùng; ViÖn C¬ Giíi ho¸ N«ng nghiÖp; Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i; Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù; Bé t− lÖnh C«ng binh; ViÖn C«ng nghÖ Giao th«ng VËn t¶i, §¹i häc B¸ch Khoa Hå ChÝ Minh, §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi ... ®· trùc tiÕp ®äc vµ gãp ý vµo c¸c néi dung cña luËn ¸n. Xin ch©n thµnh c¶m ¬n Ban gi¸m hiÖu tr−êng §¹i häc X©y dùng, Khoa §µo t¹o Sau ®¹i häc, Khoa C¬ khÝ X©y dùng, ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ C¬ ®iÖn X©y dùng, phßng ThÝ nghiÖm c«ng tr×nh ®Æc biÖt thuéc ViÖn chuyªn ngµnh kÕt cÊu x©y dùng ®· t¹o mäi ®iÒu kiÖn thuËn lîi gióp t«i cã thÓ hoµn thµnh nhiÖm vô vµ ®¹t kÕt qu¶ mong muèn. Cuèi cïng xin göi lêi c¶m ¬n tíi c¸c thµnh viªn trong gia ®×nh, vî con, bè mÑ ®· t¹o mäi ®iÒu kiÖn vµ ®éng viªn t«i ®Ó hoµn thµnh luËn ¸n. iii Môc lôc Trang phô b×a Trang Lêi cam ®oan i Lêi c¸m ¬n ii Môc lôc iii Danh môc c¸c ký hiÖu dïng trong luËn ¸n vii Ký hiÖu viÕt t¾t dïng trong luËn ¸n x Danh môc c¸c h×nh vÏ, ¶nh trong luËn ¸n xi Danh môc c¸c b¶ng dïng trong luËn ¸n xiii më ®Çu.........................................................................................................................1 Ch−¬ng 1 - tæng quan vÒ vÊn ®Ò nghiªn cøu................................7 1.1.Tæng quan vÒ cÇn trôc th¸p x©y dùng.....................................................7 1.2. KÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p ...................................................................12 1.2.1. Ph©n tÝch ®Æc ®iÓm kÕt cÊu th¸p vµ cÇn ................................................12 1.2.2. Ph©n nhãm th«ng sè c¬ b¶n kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p.........................15 1.3.Tiªu chuÈn tÝnh to¸n kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p..................................20 1.4.C¸c s¬ ®å tÝnh vµ ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p.21 1.4.1.S¬ ®å tÝnh to¸n vµ tæ hîp t¶i träng..........................................................22 1.4.2.Ph−¬ng ph¸p sè trong tÝnh to¸n kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p vµ thiÕt bÞ n©ng.......................................................................................................24 1.4.3. C¸c nghiªn cøu vÒ thiÕt kÕ tèi −u kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p................25 1.5. X¸c ®Þnh môc tiªu vµ néi dung cña luËn ¸n.........................................28 KÕt luËn ch−¬ng 1..........................................................................................29 Ch−¬ng 2 - Nghiªn cøu c¬ së tÝnh to¸n thiÕt kÕ hîp lý kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p........................................................32 2.1. C¬ së tÝnh to¸n x¸c ®Þnh c¸c thµnh phÇn t¶i träng..............................32 2.2. X©y dùng c¸c nhãm t¶i träng vµ tæ hîp t¶i träng................................37 iv 2.2.1. X©y dùng c¸c nhãm t¶i träng ................................................................37 2.2.2. C¸c tr−êng hîp t¶i träng tÝnh to¸n thiÕt kÕ............................................38 2.2.3. X©y dùng c¸c tæ hîp t¶i träng khi kh«ng kÓ ®Õn biÕn d¹ng lín cña kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p......................................................................39 2.2.4. X©y dùng c¸c tæ hîp t¶i träng cã kÓ ®Õn biÕn d¹ng lín cña kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p..................................................................................41 2.3. TÝnh to¸n kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p theo ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n................................................................................................44 2.3.1. PhÇn tö thanh kh«ng gian......................................................................44 2.3.2. TÝnh néi lùc trong phÇn tö.....................................................................51 2.4. C¬ së x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hîp lý kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p theo lý thuyÕt tèi −u.....................................................................................53 2.4.1. C¸c d¹ng bµi to¸n vµ ph−¬ng ph¸p c¬ b¶n gi¶i bµi to¸n tèi −u kÕt cÊu..................................................................................................53 2.4.2. Ph©n tÝch x¸c ®Þnh c¸c ®Æc ®iÓm bµi to¸n x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hîp lý cña kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p..........................................................55 KÕt luËn ch−¬ng 2..........................................................................................57 Ch−¬ng 3 - bµi to¸n x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hîp lý cña kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p.........................................59 3.1. Nghiªn cøu thuËt to¸n ho¸ qu¸ tr×nh tÝnh to¸n kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p...............................................................................................59 3.2. X©y dùng bµi to¸n x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hîp lý..................................62 3.2.1.C¸c th«ng sè cho tr−íc vµ biÕn thiÕt kÕ..................................................62 3.2.2.C¸c ®iÒu kiÖn rµng buéc vµ hµm môc tiªu .............................................66 3.2.3.X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hîp lý theo nguyªn lý R.Bellman.......................70 3.3. Bµi to¸n x¸c ®Þnh tiÕt diÖn hîp lý..........................................................71 3.3.1.Ph−¬ng ph¸p gi¶i bµi to¸n......................................................................71 3.3.2.X¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn biªn..........................................................................75 v 3.4. Bµi to¸n x¸c ®Þnh c¸c kÝch th−íc hîp lý...............................................76 3.4.1. Ph−¬ng ph¸p gi¶i bµi to¸n.....................................................................76 3.4.2. X¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn biªn........................................................................81 3.5. Ch−¬ng tr×nh CraneVN.........................................................................82 3.5.1.Giíi thiÖu ch−¬ng tr×nh..........................................................................82 3.5.2.Tæ chøc c¬ së d÷ liÖu ch−¬ng tr×nh tÝnh.................................................85 3.6. Bµi to¸n x¸c ®Þnh c¸c vÞ trÝ t¶i träng nguy hiÓm trªn cÇn...................86 KÕt luËn ch−¬ng 3.........................................................................................91 Ch−¬ng 4 - nghiªn cøu thùc nghiÖm vµ thö nghiÖm b»ng sè....................................................................................93 4.1. Nghiªn cøu thùc nghiÖm........................................................................94 4.1.1. §èi t−îng thùc nghiÖm vµ c¸c thiÕt bÞ thùc nghiÖm..............................94 4.1.2. C¸c b−íc tæ chøc thùc nghiÖm........................... ...................................95 4.1.2.1. Lùa chän th«ng sè ®o, vÞ trÝ vµ tr¹ng th¸i cÇn trôc.............................95 4.1.2.2. C«ng t¸c chuÈn bÞ...............................................................................96 4.1.2.3. Tr×nh tù thùc hiÖn...............................................................................98 4.1.3. Ph−¬ng ph¸p xö lý sè liÖu.....................................................................99 4.1.3.1.X©y dùng bµi to¸n thùc nghiÖm lý thuyÕt............................................99 4.1.3.2.Xö lý kÕt qu¶ ®o thùc nghiÖm............................................................101 4.1.4.So s¸nh, ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ ....................................................................103 4.2. Thö nghiÖm b»ng sè x¸c ®Þnh th«ng sè hîp lý ..................................105 4.2.1.Lùa chän d÷ liÖu ph¸t sinh ban ®Çu......................................................105 4.2.2.X¸c ®Þnh c¸c tiÕt diÖn hîp lý................................................................108 4.2.3.X¸c ®Þnh kÝch th−íc h×nh häc hîp lý....................................................111 KÕt luËn ch−¬ng 4........................................................................................116 KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ.......................................................................117 Danh môc c¸c c«ng tr×nh ®· c«ng bè.....................................120 Tµi liÖu tham kh¶o.............................................................................121 vi C¸c phô lôc................................................................................................... Phô lôc 1: D÷ liÖu ph¸t sinh ban ®Çu thiÕt kÕ kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p. Phô lôc 2: TriÓn khai thuËt to¸n tÝnh to¸n kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p. Phô lôc 3: PhÇn tö thanh kh«ng gian. Phô lôc 4: Sè liÖu tÝnh to¸n vÞ trÝ t¶i träng trªn cÇn. Phô lôc 5: Néi lùc tÝnh theo gi¸ trÞ t¶i träng thùc nghiÖm. Phô lôc 6: M· ch−¬ng tr×nh CraneVN. vii Danh môc c¸c ký hiÖu dïng trong luËn ¸n Ký hiÖu A0 a ath acg [B] D {dm} {d} E f {f}T Gn Gk Gcb G® Gl Gxc g H hcg hth i, j, p, q k [km] [k] Kn.SLi l0 ls lcg Lc L® Lbui, Dbui Mtt M(X) mq m1 DiÔn gi¶i Khèi l−îng bé phËn kÕt cÊu cã tham sè cè ®Þnh Béi suÊt pa l¨ng c¸p KÝch th−íc mÆt c¾t ngang th¸p ChiÒu réng ®¸y cÇn Ma trËn quan hÖ biÕn d¹ng, chuyÓn vÞ MiÒn x¸c ®Þnh VÐc t¬ chuyÓn vÞ t¹i nót trong hÖ to¹ ®é côc bé VÐc t¬ chuyÓn vÞ t¹i nót trong hÖ to¹ ®é tæng qu¸t M« ®un ®µn håi cña vËt liÖu Hµm môc tiªu C¸c th«ng sè vÒ néi lùc t¹i nót Träng l−îng c¬ cÊu n©ng Träng l−îng têi kÐo xe con thay ®æi tÇm víi Träng l−îng cabin Träng l−îng ®èi träng Träng l−îng lång l¾p dùng Träng l−îng xe con Hµm rµng buéc ChiÒu cao n©ng ChiÒu cao cÇn ChiÒu dµi ®èt biªn th¸p D·y sè tù nhiªn lµm chØ sè Sè vÞ trÝ t¶i träng trªn cÇn khi thö t¶i Ma trËn ®é cøng trong hÖ to¹ ®é côc bé Ma trËn ®é cøng trong hÖ to¹ ®é tæng qu¸t T¶i träng ®éng khi n©ng ChiÒu dµi phÇn tö thø i0 trong nhãm thanh ChiÒu dµi phÇn tö thø s trong c¸c phÇn tö kÕt cÊu ChiÒu dµi ®èt biªn cÇn ChiÒu dµi cÇn ChiÒu dµi cÇn mang ®èi träng KÝch th−íc bao nhãm tiÕt diÖn thø i M« men t¶i Kú väng to¸n Khèi l−îng bé phËn quay Sè tæ hîp t¶i träng kh«ng xÐt tíi biÕn d¹ng lín cña kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p §¬n vÞ tÝnh TÊn m m daN/cm2 KN KN KN KN KN KN m m m KN mm mm m m m mm KNm TÊn viii m2 [m] [mTD] Nipkmax Niqkmax NiqNmax NipNmax Nith Nipkmax ns nt ng® n n®c nq {p}T Qi {Qm} {Q} q {P} Ri {r} STDi SV SG SLi SH Swmax Sw SHTT Sè tæ hîp t¶i träng xÐt tíi biÕn d¹ng lín cña kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p Sè vßng lÆp giíi h¹n kÝch th−íc bao tiÕt diÖn Sè vßng lÆp giíi h¹n biÕn kÝch th−íc h×nh häc Lùc kÐo lín nhÊt trong c¸c nhãm thanh xÐt trong tæ hîp t¶i träng kh«ng kÓ tíi biÕn d¹ng lín kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p Lùc kÐo lín nhÊt trong c¸c nhãm thanh xÐt trong tæ hîp t¶i träng xÐt tíi biÕn d¹ng lín kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p. Lùc nÐn lín nhÊt trong c¸c nhãm thanh xÐt trong tæ hîp t¶i träng xÐt tíi biÕn d¹ng lín kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p. Lùc nÐn lín nhÊt trong c¸c nhãm thanh xÐt trong tæ hîp t¶i träng kh«ng kÓ tíi biÕn d¹ng lín kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p Lùc tíi h¹n theo ®iÒu kiÖn æn ®Þnh cña nhãm thanh thø i Lùc kÐo lín nhÊt trong c¸c nhãm thanh xÐt trong tæ hîp t¶i träng kh«ng kÓ tíi biÕn d¹ng lín kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p Sè l−îng phÇn tö trong mét nhãm tiÕt diÖn Sè nhãm tiÕt diÖn thanh trong kÕt cÊu thÐp Sè giai ®o¹n tÝnh Sè vÞ trÝ t¶i träng cña Qi trªn cÇn tÝnh to¸n trong tr¹ng th¸i lµm viÖc HÖ sè ®iÒu chØnh ¸p lùc giã trong tr¹ng th¸i kh«ng lµm viÖc VËn tèc quay C¸c t¶i träng nót T¶i träng n©ng t¹i tÇm víi Ri VÐc t¬ t¶i träng nót cña phÇn tö VÐc t¬ t¶i träng nót cña phÇn tö trong hÖ to¹ ®é chung ¸p lùc gÝo cho phÐp VÐc t¬ t¶i kÕt cÊu TÇm víi t¹i vÞ trÝ thø i trªn cÇn VÐc t¬ chuyÓn vÞ nót cña toµn kÕt cÊu DiÖn tÝch tiÕt diÖn nhãm thanh thø i Nhãm t¶i träng biÕn ®æi T¶i träng do träng l−îng b¶n th©n kÕt cÊu T¶i träng n©ng ®Þnh møc C¸c t¶i träng t¸c ®éng theo ph−¬ng ngang T¶i träng do giã trong tr¹ng th¸i kh«ng lµm viÖc T¶i träng do giã trong tr¹ng th¸i lµm viÖc Lùc qu¸n tÝnh tiÕp tuyÕn KN KN KN KN KN KN v/ph TÊn N/m2 m mm2 KN KN KN KN KN KN ix SHiLT SwSS SwVG {Sm} [T] Vn Vtv vi Xc → X Xδ → Y Zi(Xi) Ji γc υ δi γ δοdι διb µ σchi [σ] σ* [λ] µε0 ∆Dbui,∆Lbui ∆ath ∆hth ∆acg ∆hcg ∆lcg ∆Ri ∆,1, 2 Lùc ly t©m khi quay T¶i träng giã khi thæi song song víi cÇn trong tr¹ng th¸i lµm viÖc T¶i träng giã khi thæi vu«ng gãc víi cÇn trong tr¹ng th¸i lµm viÖc VÐc t¬ néi lùc phÇn tö Ma trËn chuyÓn VËn tèc n©ng VËn tèc thay ®æi tÇm víi Sai sè d− BiÕn kÝch th−íc h×nh häc VÐc t¬ biÕn thiÕt kÕ BiÕn tiÕt diÖn ngang VÐc t¬ th«ng sè cho tr−íc Hµm môc tiªu giai ®o¹n tÝnh thø i M« men qu¸n tÝnh tiÕt diÖn nhãm thanh thø i HÖ sè tæ hîp t¶i träng ®−îc chän theo chÕ ®é lµm viÖc cña thiÕt bÞ n©ng HÖ sè an toµn trong c¸c tr−êng hîp t¶i träng ChiÒu dµy nhãm tiÕt diÖn thø i Khèi l−îng riªng cña vËt liÖu ChiÒu dÇy tiÕt diÖn theo ®iÒu kiÖn æn ®Þnh ChiÒu dÇy tiÕt diÖn theo ®iÒu kiÖn bÒn HÖ sè chiÒu dµi tÝnh to¸n Giíi h¹n ch¶y cña vËt liÖu nhãm tiÕt diÖn thø i øng suÊt cho phÐp −íc l−îng ®é lÖch b×nh qu©n ph−¬ng §é m¶nh cho phÐp Gi¸ trÞ ten x¬ biÕn d¹ng ®o Sè gia biÕn tiÕt diÖn Sè gia biÕn kÝch th−íc mÆt c¾t ngang th¸p Sè gia biÕn chiÒu dµi ®èt biÕn th¸p Sè gia biÕn chiÒu réng ®¸y cÇn Sè gia biÕn chiÒu cao cÇn Sè gia biÕn chiÒu dµi ®èt biªn cÇn TÇm víi t¨ng thªm do biÕn d¹ng lín khi lµm viÖc Kho¶ng ®¸ng tin KN KN KN m/ph m/ph mm mm mm4 mm TÊn/m3 mm mm N/mm2 N/mm2 mm mm mm mm mm mm m x Ký hiÖu viÕt t¾t dïng trong luËn ¸n Ch÷ viÕt t¾t C§LV DIN FEM GOST LD ISO KHCN KCT KQ PTHH TCVN NCKH TS JIS DiÔn gi¶i ChÕ ®é lµm viÖc theo ph©n nhãm thiÕt bÞ n©ng Tiªu chuÈn Céng hoµ liªn bang §øc Tiªu chuÈn hiÖp héi thiÕt bÞ n©ng Ch©u ¢u Tiªu chuÈn Céng hoµ liªn bang Nga L¾p dùng Tæ chøc tiªu chuÈn thÕ giíi Khoa häc c«ng nghÖ KÕt cÊu thÐp KÕt qu¶ PhÇn tö h÷u h¹n Tiªu chuÈn ViÖt Nam Nghiªn cøu khoa häc Th«ng sè Tiªu chuÈn NhËt B¶n Ghi chó xi Danh môc c¸c h×nh vÏ, ¶nh trong luËn ¸n Trang H×nh 1.1: CÇn trôc th¸p do h·ng Bechem and Keetman chÕ t¹o n¨m 1898.......7 H×nh 1.2: C¸c d¹ng kÕt cÊu cÇn trôc th¸p x©y dùng..........................................8 H×nh 1.3: S¬ ®å biÓu diÔn c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña cÇn trôc th¸p...................10 H×nh 1.4: MÆt c¾t ngang th©n th¸p..................................................................13 H×nh 1.5: C¸c lo¹i th¸p theo c¸ch l¾p dùng.....................................................13 H×nh 1.6: C¸c d¹ng cÇn cña cÇn trôc th¸p.......................................................14 H×nh 1.7: CÊu t¹o mÆt c¾t ngang cÇn chÞu uèn................................................14 H×nh 1.8: C¸c th«ng sè h×nh häc, kiÓu d¹ng kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p lo¹i ®Çu quay cÇn n»m ngang ®øng cè ®Þnh............................................16 Hinh 1.9: S¬ ®å tÝnh kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p khi quy ®æi vÒ c¸c thanh t−¬ng ®−¬ng......................................................................................22 H×nh 2.1: §−êng ®Æc tÝnh t¶i träng..................................................................33 H×nh 2.2: S¬ ®å tr¹ng th¸i tÝnh to¸n kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p lo¹i ®Çu quay ®øng cè ®Þnh.....................................................................................40 H×nh 2.3: BiÕn d¹ng lín cña kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p..................................42 H×nh 2.4: PhÇn tö thanh 3 chiÒu......................................................................45 H×nh 2.5:TÝnh c¸c hÖ sè ®é cøng cña phÇn tö thanh kh«ng gian.....................46 H×nh 3.1: §Æc tÝnh kü thuËt cÇn trôc th¸p........................................................59 H×nh 3.2: VÝ dô t¸c ®éng t¶i träng do nhãm QRi trong thuËt to¸n...................60 H×nh 3.3: Ph¸t sinh c¸c tæ hîp t¶i träng theo thuËt to¸n.................................62 H×nh 3.4: C¸c d¹ng mÆt c¾t tiÕt diÖn thanh trªn kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p....64 H×nh 3.5: KÝch th−íc h×nh häc kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p...............................65 H×nh 3.6: ThuËt to¸n x¸c ®Þnh tiÕt diÖn hîp lý trong giai ®o¹n thø i..............73 H×nh 3.7: M« t¶ ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh c¸c kÝch th−íc h×nh häc hîp lý.........76 H×nh 3.8: S¬ ®å khèi chung cña thuËt to¸n x¸c ®Þnh kÝch th−íc h×nh häc hîp lý.......................................................................................................77 xii H×nh 3.9: S¬ ®å khèi thñ tôc x¸c ®Þnh kÝch th−íc hîp lý víi biÕn acg.............78 H×nh3.10:S¬ ®å tÝnh to¸n kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p trong ch−¬ng tr×nh tÝnh.82 H×nh 3.11: Giao diÖn ch−¬ng tr×nh CraneVN.................................................83 H×nh 3.12:S¬ ®å khèi tæng qu¸t cña ch−¬ng tr×nh tÝnh....................................84 H×nh 3.13: D¹ng ®−êng ®Æc tÝnh t¶i träng kh¶o s¸t.........................................87 H×nh 3.14: Néi lùc lín nhÊt cña phÇn tö trong kÕt cÊu th¸p d−íi t¸c dông t¶i träng Qi......................................................................................... 87 H×nh 3.15: Néi lùc lín nhÊt cña phÇn tö trong kÕt cÊu cÇn d−íi t¸c dông cña t¶i träng Qi..................................................................................... 88 H×nh 3.16: Néi lùc lín nhÊt cña phÇn tö trong kÕt cÊu ®Ønh th¸p d−íi t¸c dông cña t¶i träng Qi......................................................................88 H×nh 3.17: Néi lùc lín nhÊt cña phÇn tö trong kÕt cÊu neo cÇn d−íi t¸c dông cña t¶i träng Qi .....................................................................89 H×nh 3.18: C¸c vÞ trÝ t¶i träng trªn cÇn cho ®−êng ®Æc tÝnh t¶i träng kh«ng liªn tôc............................................................................................90 H×nh 4.1: CÇn trôc th¸p VICOX- CTM80 trªn c«ng tr×nh INDOORGAME Mü §×nh (1/ 2009)..........................................................................93 H×nh 4.2: ThiÕt bÞ vµ dông cô thÝ nghiÖm........................................................94 H×nh 4.3: S¬ ®å bè trÝ ten x¬ ®iÖn trë vµ ®iÓm ®o chuyÓn vÞ kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p....................................................................................96 H×nh 4.4: S¬ ®å nhËn tÝn hiÖu ®o vµ c¸ch ®Êu nèi ten x¬................................97 H×nh 4.5: Gia t¶i trong c¸c lÇn ®o...................................................................98 H×nh 4.6: X¸c nhËn sè liÖu c¸c lÇn ®o.............................................................98 H×nh 4.7: C¸c th«ng sè hîp lý khi thanh bông bè trÝ d¹ng 1.........................112 H×nh 4.8: C¸c th«ng sè hîp lý khi thanh bông bè trÝ d¹ng 2 ........................113 H×nh 4.9: C¸c th«ng sè hîp lý khi thanh bông bè trÝ d¹ng 3.........................113 H×nh 4.10: C¸c th«ng sè hîp lý khi thanh bông bè trÝ d¹ng 4.......................114 H×nh 4.11: C¸c th«ng sè hîp lý khi thanh bông bè trÝ d¹ng 5.......................114 xiii Danh môc c¸c b¶ng dïng trong luËn ¸n Trang B¶ng1.1:Th«ng sè kü thuËt c¸c cÇn trôc th¸p th«ng dông cho x©y dùng d©n dông trªn thÕ giíi.............................................................................10 B¶ng1.2:Th«ng sè kü thuËt c¸c cÇn trôc th¸p th«ng dông cho x©y dùng d©n dông ë ViÖt Nam..............................................................................11 B¶ng1.3a: §Æc tÝnh kü thuËt mét sè cÇn trôc th¸p th−êng gÆp trong x©y dùng d©n dông ë ViÖt Nam...............................................................11 B¶ng1.3b: §Æc ®iÓm cÊu t¹o mét sè cÇn trôc th¸p th−êng gÆp trong x©y dùng d©n dông ë ViÖt Nam...............................................................11 B¶ng 1.4: Ph©n nhãm thÐp cho chÕ t¹o kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p .................18 B¶ng 1.5: Ph©n nhãm th«ng sè kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p..............................19 B¶ng 2.1:HÖ sè t¶i träng ®éng Kn theo vËn tèc n©ng vn...................................33 B¶ng 2.2:¸p lùc gÝo thiÕt kÕ trong tr¹ng th¸i kh«ng lµm viÖc.........................36 B¶ng 2.3:Thèng kª c¸c nhãm t¶i träng c¬ b¶n trong mét s¬ ®å tÝnh...............37 B¶ng 2.4: HÖ sè γc theo chÕ ®é lµm viÖc (C§LV) cÇn trôc th¸p......................38 B¶ng 3.1: Nhãm t¶i träng trong thuËt to¸n......................................................61 B¶ng 3.2: KÕt qu¶ kh¶o s¸t c¸c th«ng sè h×nh häc..........................................63 B¶ng 3.3: Quan hÖ c¸c kÝch th−íc h×nh häc kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p x©y dùng lo¹i ®Çu quay cÇn n»m ngang..................................................64 B¶ng 3.4: BiÕn thiÕt kÕ lµ kÝch th−íc th¸p vµ cÇn............................................65 B¶ng 3.5: HÖ sè an toµn trong c¸c tr−êng hîp t¶i träng..................................67 B¶ng 3.6: C¸c vÞ trÝ t¶i träng cho c¸c môc ®Ých thiÕt kÕ..................................89 B¶ng 4.1:Tr¹ng th¸i cña cÇn trôc vµ t¶i träng thùc nghiÖm.............................95 B¶ng 4.2a:KÕt qu¶ tÝnh øng suÊt vµ chuyÓn vÞ b»ng ch−¬ng tr×nh CraneVN khi bá qua t¸c dông t¶i träng giã..................................................100 B¶ng 4.2b:KÕt qu¶ tÝnh øng suÊt vµ chuyÓn vÞ b»ng ch−¬ng tr×nh CraneVN khi vËn tèc giã 3m/s .....................................................................101 xiv B¶ng 4.3: KÕt qu¶ ®o ten x¬ biÕn d¹ng vµ chuyÓn vÞ.....................................102 B¶ng 4.4: Gi¸ trÞ øng suÊt tõ thùc nghiÖm.....................................................103 B¶ng 4.5: Sai sè t−¬ng ®èi (%) gi÷a tÝnh to¸n lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm khi vËn tèc giã 3m/s............................................................................103 B¶ng 4.6: Gi¸ trÞ ph¸t sinh kÕt cÊu th¸p víi c¸c d¹ng tiÕt diÖn thanh kh¸c nhau...............................................................................................105 B¶ng 4.7: Khèi l−îng vµ øng suÊt trong kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p VICOX CTM80 tÝnh to¸n khi ®øng tù do...................................................106 B¶ng 4.8: Khèi l−îng vµ øng suÊt trong kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p VICOX CTM80 tÝnh to¸n khi neo vµo kÕt cÊu c«ng tr×nh..........................107 B¶ng 4.9: Gi¸ trÞ ph¸t sinh kÝch th−íc th¸p vµ cÇn.......................................108 B¶ng 4.10:So s¸nh tæng khèi l−îng KCT cÇn trôc th¸p tr−íc vµ sau khi tÝnh................................................................................................108 B¶ng 4.11: KÕt qu¶ tÝnh to¸n tiÕt diÖn hîp lý - tr−êng hîp cÇn trôc th¸p ®øng tù do.....................................................................................109 B¶ng 4.12: KÕt qu¶ tÝnh to¸n tiÕt diÖn hîp lý - tr−êng hîp cÇn trôc th¸p neo vµo kÕt cÊu c«ng tr×nh............................................................110 B¶ng 4.13: KÕt qu¶ kh¶o s¸t cho c¸c d¹ng tiÕt diÖn kh¸c nhau cña th¸p.......111 B¶ng 4.14: So s¸nh khèi l−îng vµ th«ng sè hîp lý kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p trong c¸c d¹ng bè trÝ thanh bông th¸p.................................115 1 Më ®Çu 1. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi CÇn trôc th¸p lµ mét lo¹i thiÕt bÞ x©y dùng quan träng trong vËn chuyÓn lªn cao, ®Æc biÖt trong thi c«ng c¸c c«ng tr×nh cã chiÒu cao lín. Trªn thÕ giíi cÇn trôc th¸p ®· ®−îc nghiªn cøu vµ chÕ t¹o bëi nhiÒu h·ng s¶n xuÊt næi tiÕng ë c¸c quèc gia kh¸c nhau nh−: Liebherr, Sumitomo, Manitowoc, Potain...., chóng ®−îc chÕ t¹o víi nhiÒu kiÓu d¹ng vµ th«ng sè kü thuËt kh¸c nhau theo c¸c tiªu chuÈn tiªn tiÕn nh− FEM, ISO. S¶n phÈm cña c¸c h·ng nµy t−¬ng ®èi hoµn thiÖn, tuy nhiªn c¸c nghiªn cøu x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hîp lý th−êng kh«ng ®−îc c«ng bè. ë ViÖt Nam cïng víi sù ph¸t triÓn c¸c v¨n phßng vµ chung c− cao tÇng nªn nhu cÇu sö dông cÇn trôc th¸p lµ rÊt lín. Tuy nhiªn viÖc nghiªn cøu ®i s©u ch−a nhiÒu. C¸c cÇn trôc th¸p chÕ t¹o hiÖn nay ®−îc thiÕt kÕ theo mÉu hoÆc sö dông thiÕt kÕ cña n−íc ngoµi vµ chñ yÕu gia c«ng chÕ t¹o kÕt cÊu thÐp. HiÖn nay tiªu chuÈn TCVN 4244- 2005 lµ duy nhÊt cho thiÕt kÕ, chÕ t¹o, kiÓm ®Þnh thiÕt bÞ n©ng ë ViÖt Nam. Tiªu chuÈn nµy vÒ c¬ b¶n phï hîp víi c¸c tiªu chuÈn tiªn tiÕn FEM, ISO. Tuy nhiªn tiªu chuÈn TCVN4244-2005 chØ cã c¸c rµng buéc vÒ tÝnh to¸n thiÕt kÕ chung cho thiÕt bÞ n©ng, kh«ng ®Ò ra ph−¬ng ph¸p triÓn khai bµi to¸n cho cÇn trôc th¸p vµ ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hîp lý. V× lÝ do trªn mµ cÇn thiÕt ph¶i nghiªn cøu thiÕt kÕ hîp lý cÇn trôc th¸p mµ tr−íc m¾t lµ bé phËn phï hîp víi kh¶ n¨ng gia c«ng chÕ t¹o lµ kÕt cÊu thÐp trªn c¬ së tiªu chuÈn thiÕt kÕ hiÖn nay ë ViÖt Nam. Nghiªn cøu nµy nh»m chñ ®éng trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ, gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm. KÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p lµ mét kÕt cÊu dµn kh«ng gian phøc t¹p d¹ng th¸p - cÇn víi hµng ngµn phÇn tö, cã kÝch th−íc vµ khèi l−îng rÊt lín nh−ng ®é cøng l¹i nhá. Chi phÝ cho chÕ t¹o phÇn kÕt cÊu thÐp chiÕm mét phÇn kh¸ 2 lín trong gi¸ thµnh s¶n phÈm. KÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p trong tr¹ng th¸i lµm viÖc còng nh− kh«ng lµm viÖc chÞu t¸c dông cña rÊt nhiÒu lo¹i t¶i träng vµ cã tæ hîp t¶i träng phøc t¹p ®ßi hái ph¶i tÝnh to¸n rÊt nhiÒu lÇn míi cã thÓ kÕt luËn ®−îc kh¶ n¨ng lµm viÖc cña kÕt cÊu. V× vËy viÖc tÝnh to¸n kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p lµ rÊt phøc t¹p, tèn nhiÒu c«ng søc vµ thêi gian. Trong giai ®o¹n gÇn ®©y viÖc tÝnh to¸n néi lùc kÕt cÊu b»ng ph−¬ng ph¸p PTHH víi sù trî gióp cña m¸y tÝnh ®iÖn tö cho phÐp chóng ta gi¶i ®−îc bµi to¸n lín, phøc t¹p mét c¸ch nhanh chãng vµ còng nhê m¸y tÝnh ®iÖn tö mµ ta cã thÓ gi¶i c¸c bµi to¸n theo nh÷ng lý thuyÕt mµ tr−íc kia khã thùc hiÖn ®−îc. Do ®ã nghiªn cøu ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hîp lý b»ng øng dông tin häc víi c¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch kÕt cÊu hiÖn ®¹i lµ xu h−íng ph¸t triÓn tÊt yÕu trong giai ®o¹n hiÖn nay. Trong lÜnh vùc thiÕt kÕ kÕt cÊu thÐp cña c¸c thiÕt bÞ n©ng th× ë ViÖt Nam ch−a cã nhiÒu nghiªn cøu ®· c«ng bè vÒ vÊn ®Ò thiÕt kÕ tèi −u, chØ cã mét sè ®Ò tµi, vÝ dô nh− nghiªn cøu tèi −u kÕt cÊu thÐp cÇn trôc d¹ng cÇu, mét sè nghiªn cøu b−íc ®Çu vÒ tÝnh to¸n kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p (thùc hiÖn bëi Bé m«n M¸y X©y dùng - Tr−êng §¹i Häc X©y dùng). ViÖc nghiªn cøu nh»m cã ®−îc kÕt cÊu cÇn trôc th¸p hîp lý ®· ®−îc nhiÒu nhµ khoa häc trªn thÕ giíi c«ng bè, nh−ng nh×n chung theo hai h−íng c¬ b¶n lµ x¸c ®Þnh t¶i träng hîp lý t¸c dông vµo kÕt cÊu vµ x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hîp lý hÖ kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p. Do tÝnh chÊt kÕt cÊu, ®Æc ®iÓm chÞu t¶i träng nªn thiÕt kÕ tèi −u kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p lµ mét vÊn ®Ò phøc t¹p víi khèi l−îng tÝnh to¸n lín, do ®ã c¸c nghiªn cøu vÒ tèi −u ®· c«ng bè ®−îc biÕt chØ ®Æt bµi to¸n trong tr−êng hîp t¸ch rêi riªng rÏ, sö dông s¬ ®å thanh t−¬ng ®−¬ng ®Ó tÝnh to¸n hoÆc x¸c ®Þnh tiÕt diÖn ngang trong bµi to¸n s¬ bé cña mét bé phËn kÕt cÊu (néi lùc kÕt 3 cÊu lµ th«ng sè ®Çu vµo hoÆc t¶i träng coi lµ cè ®Þnh). §iÒu nµy dÉn ®Õn kÕt qu¶ nghiªn cøu rÊt khã sö dông trùc tiÕp ®−îc vµo bµi to¸n thiÕt kÕ kü thuËt. Qua nghiªn cøu nh÷ng thµnh tùu ®· ®¹t ®−îc trong lÜnh vùc tÝnh to¸n kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p trªn thÕ giíi vµ ®Æc ®iÓm ViÖt Nam, ®Ò tµi “Nghiªn cøu x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hîp lý cña kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p theo tiªu chuÈn ViÖt Nam” lµ cÊp thiÕt hiÖn nay. 2. Môc ®Ých nghiªn cøu Nghiªn cøu x©y dùng c¬ së tÝnh to¸n vµ ph−¬ng ph¸p luËn x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hîp lý cña kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p trªn c¬ së øng dông s¸ng t¹o c¸c thµnh tùu vµ ph−¬ng tiÖn tÝnh to¸n hiÖn ®¹i nh»m gi¶i quyÕt nh÷ng yªu cÇu thiÕt thùc cña khoa häc - c«ng nghÖ vµ thùc tiÔn. C¸c nghiªn cøu nµy gãp phÇn n©ng cao chÊt l−îng thiÕt kÕ, h¹ gi¸ thµnh s¶n phÈm, chñ ®éng thiÕt kÕ chÕ t¹o kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p vµ c¸c thiÕt bÞ n©ng kh¸c ë ViÖt Nam hiÖn nay. 3. §èi t−îng nghiªn cøu §èi t−îng nghiªn cøu cña luËn ¸n lµ kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p lo¹i ®Çu quay, lµ lo¹i cÇn trôc th¸p th«ng dông nhÊt hiÖn nay trong x©y dùng nhµ cao tÇng. 4. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu §Ó ®¹t ®−îc c¸c môc ®Ých ®Æt ra, luËn ¸n sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu sau: - Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch tæng hîp ®Ó x©y dùng c¸c môc tiªu, nhiÖm vô vµ m« h×nh tÝnh to¸n cña luËn ¸n. Ph−¬ng ph¸p thèng kª tõ c¸c cÇn trôc th¸p ®· chÕ t¹o ®Ó x¸c ®Þnh miÒn c¸c th«ng sè. - Ph−¬ng ph¸p to¸n häc ®Ó x©y dùng bµi to¸n x¸c ®Þnh th«ng sè hîp lý. 4 - Ph−¬ng ph¸p sè trong tÝnh to¸n kÕt cÊu còng nh− gi¶i bµi to¸n x¸c ®Þnh th«ng sè hîp lý. - Ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm ®Ó ®¸nh gi¸ vµ kiÓm chøng kÕt qu¶ tÝnh. 5. ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn cña ®Ò tµi luËn ¸n - Bµi to¸n x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hîp lý cña kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p sö dông ph−¬ng ph¸p PTHH vµ xÐt tæng thÓ toµn bé cÇn trôc theo m« h×nh kh«ng gian gÇn víi kÕt cÊu thùc, ®¸p øng yªu cÇu tÝnh to¸n víi nh÷ng tæ hîp t¶i träng phøc t¹p, nªn kÕt qu¶ nhËn ®−îc cña bµi to¸n lµ tin cËy vµ chÝnh x¸c, phôc vô trùc tiÕp ®−îc cho thiÕt kÕ kü thuËt. - ¸p dông mét c¸ch s¸ng t¹o t− t−ëng nguyªn lý R.Bellman ®Ó gi¶i bµi to¸n cã ®iÒu kiÖn tÝnh to¸n phøc t¹p lµ x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hîp lý cña kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p, phï hîp víi ®iÒu kiÖn thùc tÕ. - LuËn ¸n x©y dùng bµi to¸n d−íi d¹ng tæng qu¸t vµ thiÕt lËp ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n chuyªn dông, kh«ng nh÷ng cã thÓ x¸c ®Þnh trùc tiÕp c¸c th«ng sè hîp lý theo ph−¬ng ph¸p luËn nghiªn cøu, mµ cßn lµ c¬ së ®Ó kh¶o s¸t nhiÒu bµi to¸n kh¸c nhau, ®¸p øng nhu cÇu cÊp thiÕt cña thùc tÕ s¶n xuÊt. - Qu¸ tr×nh thùc nghiÖm víi thiÕt bÞ ®o hiÖn ®¹i vµ qui tr×nh thùc nghiÖm hîp lý lµ c¬ së ®Ó x©y dùng ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm trªn c¸c M¸y x©y dùng kh¸c nhau. 6. Bè côc cña LuËn ¸n: LuËn ¸n ®−îc bè côc theo c¸c néi dung sau Më dÇu Ch−¬ng 1: Tæng quan vÒ vÊn ®Ò nghiªn cøu Tr×nh bµy c¸c kiÕn gi¶i chung vÒ cÇn trôc th¸p, kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p vµ giíi thiÖu c¸c c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu ®· ®¹t ®−îc trong lÜnh vùc tÝnh to¸n thiÕt kÕ vµ thiÕt kÕ hîp lý kÕt cÊu thÐp cÇn trôc th¸p. Th«ng qua viÖc
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan

Tài liệu xem nhiều nhất