0 1 A F 0 1 A 0 1 E B E 1 E A 4 1 E A 6 1 E F 0

Tài liệu hướng dẫn về tính toán cơ khí đường dây

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KẾT CẤU PHẦN XÂY DỰNG2.1. Thuyết minh:2.1.1. Móng cột BTLT:2.1.1.1. Khái niệm:

Tính toán móng cột điện tức là nghiên cứu cácbiện pháp giử chặt cột vào trong đất sao cho cột làmviệc ổn định trong suốt quá trình vận hành đường dây.

Phần cột chôn dưới đất không phụ thuộc vào dạngkết cấu gọi chung là phần móng và phần đất nhận áplực từ móng gọi là nền. Nền mà sử dụng đất ở trạngthái tự nhiên gọi là nền tự nhiên. Nền sử dụng đấtđược gia cố bằng biện pháp nào đó làm tăng khả năngbền vững gọi là nền nhân tạo. Nền của móng cột đườngdây tải điện thường là nền tự nhiên.

Khoảng cách từ đáy móng đến bề mặt đất gọi là độchôn sâu móng. Trị số độ chôn sâu được xác định theotính toán.

Khi thiết kế nền móng cột đường dây tải điện phảicăn cứ vào các tài liệu sau:

- Bản vẽ địa hình địa mạo nơi xây dựng.- Các tài liệu về cột khoan địa chất và các mặt

cắt địa chất. Trong tài liệu này phải ghi rỏ caotrình các lớp đất, mô tả sơ bộ các lớp đất, khoảngcách các lỗ khoan, vị trí lấy các mẫu đất thí nghiệm,mực nước ngầm xuất hiện và ổn định.

- Các tính chất lý hóa của nước ngầm, độ pH ,tính xâm thực v.v...

- Các chỉ tiêu cơ học và vật lý của các lớp đất:Thành phần hạt, dung trọng, tỷ trọng, độ ẩm, giới hạnnhão, giới hạn dẻo, hệ số thấm, góc nội ma sát, lựcdính, kết quả thí nghiệm nén v.v ...

Phòng kỹ thuật - Công ty Điện lực 3 Trang 1


Tính toán nền móng là vấn đề khó khăn nhất khithiết kế kết cấu đường dây tải điện. Lý do là đườngdây tải điện là một công trình có chiều dài lớn điqua nhiều vùng có địa chất khác nhau, không thể nàoxác định chính xác tính chất của đất cho mỗi loạicột.2.1.1.2- Phương pháp tính: Hiện nay, có 3 phương pháptính toán.

a. Phương pháp ứng suất cho phép: ứng suất gâynên bởi tải trọng bên ngoài phải bé hơn hoặc bằng ứngsuất cho phép [] của vật liệu [s] đã tính đến hệ sốan toàn n.

n =

Trong đó: sch ứng suất chảy của vật liệu.b. Phương pháp tải trọng phá hoại: Tải trọng dùng

trong phương pháp này là tải trọng phá hoại. Hệ số antoàn tính theo công thức sau:

n =

Trong đó: Pph Tải trọng phá hoại.Ptc Tải trọng tiêu chuẩn.

c. Phương pháp trạng thái giới hạn: Trạng tháigiới hạn là trạng thái mà từ đó trở đi kết cấu khôngthỏa mản yêu cầu đề ra cho nó. Công trình không sửdụng được bình thường hoặc bị hư hỏng hoàn toàn. Có 2trạng thái giới hạn:

- Trạng thái giới hạn thứ nhất I (Theo cường độvà ổn định): áp dụng cho các công trình thường xuyênchịu tải trọng ngang, các công trình xây trên máidốc, các công trình có nền là đá.

Mục đích việc tính toán là đảm bảo cường độ và ổnđịnh cho công trình trong mọi tình huống bất lợiPhòng kỹ thuật - Công ty Điện lực 3 Trang 2


nhất. Dưới tác dụng của tải trọng, công trình bị pháhoại vì nền dất không đủ sức chịu tải. Ngoài ra, vớinhững điều kiện cụ thể nào đó, công trình có thể bịnghiêng hoặc trượt trên nền dốc. Công thức:

N Trong đó:

N Lực ngoài tác dụng lên nền;F Sức chịu tải của nền (cường độ) theo phươnglực N. Ví dụ: nếu N làm cho móng trượt thì Flà sức chống trượt, còn nếu N là mômen làmcho móng bị lật đổ thì F là mômen chống lật(mômen giử) v.v...

- Trạng thái giới hạn thứ II (Theo biến dạng): ápdụng cho mọi công trình trừ trường hợp công trình cónền là đá.

Mục đích của việc tính toán là hạn chế độ lún, độlún lệch và độ nghiêng (hay chuyển vị ngang) của móngđể đảm bảo công trình không bị phá hoại hoặc đảm bảosự làm việc bình thường của nó.2.1.2. Xà cột:

Kết cấu xà thép, được tính toán như đối với cáckết cấu xây dựng khác, tính toán theo phương pháptrạng thái giới hạn.

Mục đích của việc tính toán kết cấu là đảm bảocho kết cấu không bị vượt quá trạng thái giới hạnkhiến cho không thể sử dụng được nữa, trong khi vẫnđảm bảo ít tốn kém nhất về vật liệu cũng như nhâncông chế tạo, lắp dựng.

Trạng thái giới hạn (TTGH) là trạng thái mà kếtcấu thôi không thỏa mãn các yêu cầu đề ra đối vớicông trình khi sử dụng cũng như khi xây lắp. Đối vớikết cấu chịu lực, người ta xét các TTGH sau:



- TTGH thứ nhất: Mất khả năng chịu lực hoặc khôngcòn sử dụng được nữa. Bao gồm phá hoại về độ bền, mấtổn định.

- TTGH thứ hai: Không còn sử dụng bình thườngđược do bị võng, bị rung, nứt.

Các công thức dùng để xác định các trạng tháigiới hạn như sau:

Đối với TTGH thứ nhất : N Đối với TTGH thứ hai : f fgh

Trong đó lực tính toán N trong kết cấu là nội lựclớn nhất xảy ra trong suốt quá trình sử dụng, xácđịnh theo tải trọng tính toán.

Đại lượng = m.R.F.A là khả năng chịu lực tốithiểu của kết cấu, phụ thuộc vào cường độ tính toáncủa vật liệu R, hệ số điều kiện làm việc của kết cấum, đặc trưng hình học của tiết diện F và hệ số vềtrạng thái làm việc A của kết cấu.

Hệ số điều kiện làm việc m thông thường m = 1.Đặc trưng hình học tiết diện F là diện tích,

mômen chống uốn hoặc mômen quán tính ...Đại lượng A là các hệ số tương ứng với từng trạng

thái làm việc của kết cấu về ổn định, mỏi và bền. Vídụ A sẽ là j: Hệ số uốn dọc của thanh chịu nén đúngtâm.

Đại lượng f là biến dạng xác định theo tính toánvà giá trị fgh là biến dạng giới hạn lấy theo quyphạm. Vì fgh quy định theo điều kiện sử dụng bìnhthường nên f được tính theo tải trọng tiêu chuẩn.

* Nguyên tắc tính toán kết cấu xà:- Giả thiết trước các thông số về hình học, tiết

diện, độ cứng ...của kết cấu.



- Xác định nội lực và kiểm tra tiết diện và sựlàm việc của kết cấu theo hai trạng thái giới hạntrên.

Trong mọi trường hợp, kết cấu và bộ phận cần đượckiểm tra theo các TTGH thứ nhất, còn đối với TTGH thứhai thì chỉ tiến hành kiểm tra khi mà chuyển vị gâyđiều kiện trở ngại cho sử dụng của kết cấu. 2.2. Tính toán móng cột BTLT:2.2.1. Tính toán sự ổn định của móng:

Sự làm việc ổn định của móng chủ yếu dựa vào sứcbền của đất dưới đế móng, trong tính toán bỏ qua sứckháng của khối đất xung quanh. Phương pháp tính toánlà phương pháp tính theo trạng thái giới hạn thứnhất.

Khi móng chịu tác dụng của tải trọng ngang, cóthể xảy ra các trường hợp nền chịu nén như sau :



Nền chỉ chịu nén Nền chịukéo và nén

Ứng suất dưới đáy móng xác định theo công thức:

tb =

max=

Trong đó:Ntc

d - Tổng lực dọc tiêu chuẩn truyền lênmóng.

Qm - Trọng lượng móng.Qd - Trọng lượng đất trên móng.F - Diện tích đáy móng.


h

NPx

b

d

h

NPx

b

d


hp - Chiều cao từ nền đến lực P.Wy - mômen chống uốn của đế móng.

Với móng tròn đường kính D, thì:

max =

Trong đó : = N + Qm + Qd; e =

Để móng làm việc được ổn định yêu cầu:tb Rtc

max 1.2 x Rtc

Rtc: Áp lực tiêu chuẩn của nền đất ở đáy móng(cường độ nền đất). Theo quy phạm TCXD 45 - 70 quyđịnh: Rtc = m.(Ab + B.h). + D.c

Trong đó: b - chiều rộng của móng; đối với móng trònhoặc đa giác lấy b = (F là diện tích đáymóng).h - chiều sâu chôn móng.g - trọng lượng thể tích của đất.m - hệ số điều kiện làm việc . Nếu hố móngnằm dưới mực nước ngầm và trong tầng đất cátnhỏ thì m = 0.8 trong tầng cát bụi thì m =0.6 ; các trường hợp khác m = 1 A , B , D - Các hệ số không thứ nguyên , phụthuộc góc ma sát trong tc, tra bảng 1.

Bảng 1: Hệ số A , B , D để xác định cường độ tính toán R của đất

(độ)A B D

(độ)A B D

0 0 1 3.14 24 0.72 3.87 6.452 0.03 1.12 3.32 26 0.84 4.37 6.94 0.06 1.25 3.51 28 0.98 4.93 7.46 0.10 1.39 3.71 30 1.15 5.59 7.95



8 0.14 1.55 3.93 32 1.34 6.35 8.5510 0.18 1.73 4.17 34 1.55 7.21 9.2112 0.23 1.94 4.42 36 1.81 8.25 9.9814 0.29 2.17 4.69 38 2.11 9.44 10.816 0.36 2.43 5.00 40 2.46 10.84 11.7318 0.43 2.72 5.31 42 2.87 12.5 12.7720 0.51 3.06 5.66 44 3.37 14.48 13.9622 0.61 3.44 6.04 45 3.66 15.64 14.64

2.2.2. Tính toán chống lật cho móng: Móng chống lật có nhiệm vụ chủ yếu là chống lại

lực lật (lực ngang) làm đổ cột. Ngoài lực ngang, trênmóng còn chịu tác động của tải trọng thẳng đứng vàmômen uốn.

Phương pháp để tính toán chống lật là tính theophương pháp tải trọng phá hoại. Khả năng chống lậtchủ yếu phụ thuộc vào sức kháng của đất ở mặt trướcvà mặt sau móng. Hệ số an toàn k của kết cấu phụthuộc vào chế độ làm việc của đường dây, công thức:

K =

Trong đó: Sph - tải trọng phá hoại (khả năngbền vững của nền)

Stc - tải trọng tiêu chuẩn đặt lên móng Trị số K cho trong bảng 2.

Bảng 2: Hệ số an toàn k của nền móng chống lật và chống nhổtheo tải trọng phá hoại

Dạng cột Chế độ bìnhthường

Chế độ sự cố

Trung gianthẳng

1.5 1.3

Trung gian góc 1.8 1.5Néo góc, néo 2.0 1.8



cuốiCột vượt 2.5 2.0Các móng dùng trong tính toán chống lật gồm: Móng

chôn sâu (không móng), móng tròn (dạng giếng), móngthanh ngáng, móng ngắn, móng khối ...

a/ Trường hợp móng chôn sâu (không móng hoặc mónggiếng):

Công thức kiểm tra chống lật như sau:K.S

Trong đó: =

tra bảng 3.

m - đặc trưng cho sức kháng của đất. m =.

với là góc ma sát trong của đất.Tra theo bảng 4

b - chiều rộng tính toánVới cột tròn có đường kính trung bình phầnchôn sâu do thì b = d0.kog

Với móng tròn đường kính D thì:



b = D.kog

kog - hệ số tra bảng 5.S - tổng lực ngang tác dụng lên cộtb. Trường hợp móng thanh ngáng: Độ dài tính toán của thanh ngáng :

L =

Trong đó: f = tg tra bảng 4.m - đặc trưng cho sức kháng của đất tra bảng 4.A = ; E =

d1 - đường kính (hay bề rộng) thanh ngáng;


Dh

S

H

Móng tròn (dạng mónggiếng)


d'o , d o - đường kính cột tại vị trí lắp thanhngáng và đường kính trung bình của phần chôn sâu cộttrong đất.

b - chiều rộng tính toán ; b = do.kog . kog trabảng 5.

2 - được tính theo phương trình :



Móng chôn sâu đặt 1 thanh ngángBảng 3: Các hệ số và 1/ dùng cho móng chống lật

= H/h 1/1 17.68 17.68 0.05662 14.06 28.12 0.03563 12.61 37.83 0.02644 12.13 48.52 0.02065 11.81 59.05 0.01696 11.55 69.3 0.01447 11.28 78.96 0.01278 11.15 89.2 0.01129 11.03 99.27 0.010910 10.91 109.1 0.0092


Sdo

1

H

y1

d’o

do

Thanh ngáng

h

L


Bảng 4: Trị số f, m và của các loại đấtTên đất f =

tgm =

tg2(45o+/2)kN/3

kN/m3

Đất sét và đất cát ngấm nước

20 0.364 38.0 18.6

Đất sét và đất cát ẩm tự nhiên

40 0.389 67.7 14.7

Đất sét mềm ngấm nước

20 0.364 36.0 17.6

Đất sét mịn 40 0.839 72.2 15.7Đất sét rất mịn 45 1.000 104.5 17.6Đá nhỏ lẫn cát ngấm nước

25 0.466 48.3 23.5

Sỏi, cát lớn ngấm nước

25 0.466 45.8 18.6

Cát nhỏ sủng nước 15 0.268 31.7 18.6Cát nhỏ sạch và ướt 25 0.466 48.3 19.6Cát lớn lẫn sỏi, khô 35 0.700 57.8 15.7Cát nhỏ sạch và khô 40 0.839 81 17.6Đất sét lẫn đá 35 0.700 50.7 13.7Gạch đá vụn cát, ướt 30 0.577 52.9 17.6

Bảng 5: Trị số của kog dùng tính toán móng chống lật

h/do ; h/d'o hoặc h/D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

15 o 1.045

1.090

1.135

1.180

1.225

1.270

1.315

1.380

1.405

1.450

20 o 1.067

1.133

1.200

1.287

1.333

1.400

1.466

1.583

1.600

1.667

25 o 1.092

1.184

1.276

1.368

1.480

1.552

1.644

1.736

1.828

1.920

30 o 1.121

1.242

1.363

1.484

1.605

1.785

1.847

1.968

2.089

2.210



35 o 1.150

1.346

1.474

1.632

1.790

1.948

2.106

2.264

2.422

2.980

40 o 1.202

1.404

1.505

1.809

2.010

2.212

2.411

2.616

2.818

3.020

45 o 1.255

1.516

1.705

2.020

2.775

2.530

2.785

3.040

3.293

3.550

c. Trường hợp móng ngắn:+ Móng ngắn không cấp: Công thức kiểm tra như sau

S.K I, I =

Trong đó :

,: Tra theo bảng 6, ko: Tra bảng 7.Qo - tổng trọng lượng đặt lên nền, kể cả trọng

lượng móng.S - tổng lực ngang (lực tính toán) lên cột.



Móng ngắn không cấp Móng ngắn có cấp+ Móng ngắn có cấp: Công thức kiểm tra giống hệt

như trường hợp móng ngắn không cấp với Qo bao gồm cảtrọng lượng đất bao quanh móng.

Để tránh sự phá hoại của đất nằm trên cấp móngphía mặt trước cần phải thỏa mãn điều kiện: En E'n

Trong đó: En - sức kháng của đất ở phía mặt saumóng;

E'n - sức kháng của đất ở phía mặt trướcmóng.

Tra theo bảng 4; Tra theo bảng 6; k0 tra theo bảng 7.

Bảng 6: Trị số hàm số , 2 và 2 dùng tính toán móng ngắn


H

b

d

h

b

d

d1b1

hH

S

h1


2 2 2 2

15 0.760 0.577 2.30 30 0.577 0.333 8.7520 0.700 0.490 3.30 31 0.565 0.320 10.1021 0.687 0.472 3.55 32 0.555 0.308 11.5022 0.675 0.455 3.88 33 0.543 0.295 13.2023 0.663 0.440 4.30 34 0.531 0.282 15.5024 0.650 0.422 4.65 35 0.521 0.271 18.4025 0.637 0.406 5.20 36 0.510 0.260 24.0026 0.625 0.390 5.60 37 0.498 0.248 30.5027 0.616 0.379 6.30 38 0.488 0.238 37.0528 0.600 0.360 6.96 39 0.478 0.228 52.0029 0.589 0.347 7.70 40 0.467 0.218 70.85

Bảng 7: Trị số ko dùng tính toán móng ngắn

Tên đất Sốhiệu

h/b0.6 0.8 1 2 3 4

Cát nhỏ no nước 1 1.03 1.01 1.05 1.09 1.14 1.18Đất sét pha, cát pha no nước

2 1.04 1.05 1.07 1.13 1.2 1.27

Cát lẫn đá dăm no nước

3 1.06 1.08 1.10 1.18 1.28 1.37

Cát mịn ướt 4 1.06 1.08 1.10 1.18 1.28 1.37Đất có mùn rác ẩm ướt 5 1.07 1.10 1.12 1.24 1.36 1.48Cát khô mịn sạch 6 1.10 1.13 1.16 1.32 1.47 1.63Cát lẫn mùn rác khô 7 1.10 1.13 1.16 1.32 1.47 1.63Đất sét pha, cát pha ẩm tự nhiên

8 1.12 1.16 1.20 1.40 1.61 1.87

Đất rừng khô 9 1.12 1.16 1.20 1.40 1.61 1.87Cát to lẫn đá dăm khô 10 1.12 1.16 1.20 1.40 1.61 1.87Đất sét khô rất chặt 11 1.15 1.21 1.26 1.51 1.77 2.022.2.3 - Tính toán móng chống nhổ:

Móng chống nhổ sử dụng cho cột BTLT chủ yếu làmóng néo. Sự làm việc ổn định của loại móng này chủyếu là do trọng lượng khối đất bị bật lên và lực ma



sát giữa thành móng với khối đất xung quanh. Sơ đồtính toán như hình vẽ .

a. Khi góc < 75o: Công thức kiểm tra như sau

,

Trong đó:k - hệ số an toàn (Lấy theo bảng 2).I - khả năng chống nhổ; Tra theo bảng 4 - sức bền thụ động của đất.

- góc ma sát trong của đất (Tra bảng 4).Các hệ số , , A, B: Tra bảng 8, 9.


hh1

a

NN

h


Khi góc néo < 75o Khi góc néo 75o 90o

b/ Khi góc 75o b < 90o: Công thức kiểm tra nhưsau ,

Trong đó : o - trọng lượng riêng của đấtđắp;

Vd - thể tích khối đất bị bật lên cókể cả góc nghiêng o;

a, b - kích thước móng;Co - lực dính kết của đất đắp;S - diện tích khối đất xung quanh

bị bật lên;Các trị số o , Co và tra theo bảng

10.Bảng 8: Trị số , A, B dùng để tính toán móng néo

A B

4020 0.719 0.560 0.71930 0.605 0.939 0.60540 0.504 1.543 0.50450 0.504 2.420 0.413

5020 0.773 0.644 0.77330 0.676 1.092 0.67640 0.676 1.704 0.58750 0.604 2.612 0.504

6020 0.828 0.800 0.82830 0.828 1.333 0.75040 0.676 2.041 0.67650 0.605 3.064 0.60520 0.911 1.473 0.911



75 30 0.868 2.394 0.86840 0.825 3.568 0.82550 0.782 5.207 0.782

Bảng 9: Trị số dùng tính toán móng néod/h Góc néo

30 40 50 60 700.8 0.306 0.386 0.485 0.600 0.7930.6 0.480 0.540 0.615 0.700 0.8450.4 0.653 0.693 0.743 0.800 0.8970.2 0.827 0.847 0.872 0.900 0.948



2.3. Tính toán xà:2.3.1 - Sơ đồ tính:

Để tính toán kết cấu xà, ta phải đưa sơ đồ thựccủa xà về sơ đồ tính toán bao gồm các bước sau:

a. Thay các kết cấu thực bằng các đường trunggian trùng với trục kết cấu đó.



b. Thay các tiết diện thực bằng các đại lượngđặc trưng hình học (diện tích F, mômen quán tínhJ ...)

c. Đưa tải trọng tác dụng trên mặt cấu kiện vềtrục của nó.

d. Thay các liên kết tựa bằng các liên kết tựa lýtưởng (không có ma sát).

Nếu sơ đồ công trình đã đáp ứng để có thể tínhtoán thì chúng ta có thể dùng ngay sơ đồ đó làm sơ đồtính . Nếu sơ đồ công trình còn quá phức tạp, tiếptục đưa sơ đồ công trình về sơ đồ tínhbằng cách loạibỏ đi 1 số yếu tố phụ khác nhưng vẫn đảm bảo sát vớithực tế công trình.

Khi tính toán các loại xà, dựa vào phương pháptính có thể chia sơ đồ tính thành 2 hệ như sau:

+ Hệ tĩnh định: Là những hệ khi muốn xác định cácphản lực và nội lực ta chỉ cần viết các phương trìnhcân bằng tĩnh học.

Ví dụ: 2 hệ tỉnh định thường gặp

Nội lực trong các hệ tỉnh định chịu tải trọng chỉphụ thuộc vào sơ đồ hình học của hệ và phụ thuộc vàocác dạng tải trọng tác dụng, không phụ thuộc vào kíchthước tiết diện.

+ Hệ siêu tĩnh: Là hệ nếu chỉ dùng các phươngtrình cân bằng tĩnh học ta không thể xác định đượctoàn bộ các phản lực và nội lực trong hệ. Muốn xácđịnh các phản lực và nội lực của hệ ta phải viết thêmcác phương trình phụ xuất phát từ các điều kiện biếndạng hoặc chuyển vị.


(b)(a)


Ví dụ: 2 hệ siêu tỉnh thường gặp

2.3.2 - Tính toán các loại xà:Kết cấu xà của các công trình đường dây tải điện

đa dạng, phụ thuộc vào sự làm việc của kết cấu đườngdây. Thông thường các xà thường hay gặp là xà đỡthẳng, xà đỡ góc, xà néo góc và xà néo thẳng.

1/ Xà đỡ thẳng:Chọn sơ đồ tính toán là (b)

* Trường hợp: Làm việc bình thường,gió tác dụng thẳng góc với dây.


(c) 1 bậc tự do

(d) 2 bậc tự do

LL

H

G Pg

Lt


* Trường hợp: Sự cố, đứt 1 dây pha dưới .

Vì đây là sơ đồ tính toán tĩnh định nên chỉ cầnxác định nội lực bằng các phương trình cân bằng tỉnhhọc. Giả sử thanh xà được chọn có đặc trưng hình họctiết diện F, momen kháng uốn là Wx , Wy. Công thứckiểm tra như sau :

(1-1)

Trong đó : N : Tổng lực dọc, N = Pg hoặc N = Pg/2Mx , My : Mômen uốn theo phương đứng và phương

song song với tuyến đường dây. Trường hợp bình thườngthì My = 0

Mx = G.Ltt hoặc Mx = G’LttMy = T.Ltt

G , G' : Trọng lượng tính toán của dây, xàvà sứ

Pg : Lực gió tính toán tác dụng thẳng góclên dây.

Cx : Là hệ số khí động. : Hệ số ảnh hưởng đến sự phân bố không

đồng đều của tải trọng gió trên khoảng cột


G’Pg/2

LtT


kd : Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực giótheo độ cao

q : áp lực tiêu chuẩn của tải trọng gió d : Đường kính của dây dẫn lc : Chiều dài khoảng cột.T : Lực căng dây tính toán tác dụng lên xà;

trong trường hợp dây bị đứt một pha dưới. Thường T= 150 kg.

Ltt : Nhịp tính toán của cánh xà, Ltt = L -a; a là khoảng cách từ trục cột đến vị trí liên kếtxà vào cột.

j : Hệ số uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh .Tra bảng

Tính độ mảnh: = lo/r ; lo là chiều dàitính toán.

lo = .Ltt ; Hệ số phụ thuộc vào sơ đồliên kết. Với sơ đồ (b) thì = 2.

r : Bán kính quán tính tiết diện; Khi chọn sơ bộ kích thước tiết diện xà cần phải

đảm bảo độ mảnh [] theo quy định như sau: + Đối với thanh chịu nén:

Thanh cánh: [] = 120Thanh giằng: [] = 150

+ Đối với thanh chịu kéo:Thanh cánh : [] = 250Thanh giằng : [] = 400

[cp]: ứng suất cho phép của vật liệu, đối vớithép CT3 [cp] = 2100 kg/cm2

Ngoài ra trong điều kiện bình thường cần phảikiểm tra điều kiện biến dạng:



; (1-2)

Trong đó: [fcp] là độ võng cho phép quy định theo quy phạm

(TCVN 5575 - 1991). [fcp] = ; L là nhịp tínhtoán của xà.

E- Mođun đàn hồi của vật liệu, đối với thép CT3 ,E= 2,1.106 kg/cm2.

J- Momen quán tính.f- Độ võng theo phương tác dụng của lực P. P là

tải trọng tiêu chuẩn (không nhân hệ số vượt tải).2/ Xà đỡ góc:

Chọn sơ đồ tính toán là (d): Đây là sơ đồ hệ siêutỉnh, để xác định nội lực thì ngoài các phương trìnhcân bằng, cần phải có thêm các phương trình phụ xuấtphát từ điều kiện biên.

* Trường hợp bình thường: * Trường hợp sựcố đứt dây:Phòng kỹ thuật - Công ty Điện lực 3 Trang 25

L2L1

H

L

Hướng gió

H2


Trong đó: Nd, N’d- Hợp lực của dây dẫn, do lựccăng dây gây ra. Phụ thuộc vào góc lái

Td - Lực căng dây dẫn n - Số lượng dây dẫn trên một mạch chưa

bị đứt Trường hợp 1 dân dẫn bị đứt:

; T = 150 kg

Do có góc lái , để tính toán thiên về an toàn,giả thiết hướng gió sẽ hợp với dây 1 góc là theochiều của hợp lực căng dây dẫn.

Khi đó tải trọng gió tính toán tác dụng lên dâytheo chiều hợp lực căng:

Sau khi xác định được nội lực của hệ , kiểm tralại các điều kiện như đã trình bày phần tính toán xàđỡ thẳng.

3/ Xà néo góc:


G’

L2

P’g+N’dG

L

H

T

Thanh giằng

Thanh cánh

G

L2

Pg+NdG

L

H

Thanh giàòng

Thanh caïnh

L H

Hướng gió

L


Chọn sơ đồ tính toán là (c): Đây là sơ đồ hệ siêutỉnh.

* Trường hợp bình thường: * Trường hợp sựcố đứt dây:

2.3.3. Tính toán liên kết xà:Để thuận tiện cho việc chế tạo cũng như thi công

lắp dựng xà, các loại két cấu xà thép được liên kếtchủ yếu bằng bu lông và liên kết hàn.

1. Liên kết bu lông:Trong liên kết chia ra 3 trường hợp chịu lực của

bu lông: - Trường hợp 1: Bu lông chịu kéo, khi lực tác

dụng dọc theo thân bu lông.Phòng kỹ thuật - Công ty Điện lực 3 Trang 27

GGGPg+Nd

L L aa

GGG’P’g+N’d

L L aa

Td

H3


- Trường hợp 2: Bu lông vừa chịu ép mặt vừa chịucắt, khi lực tác dụng thẳng góc với thân bu lông.

- Trường hợp 3: Bu lông đồng thời chịu tác dụngcủa 2 trường hợp 1 và 2.

ở mỗi trường hợp cần xác định nội lực tác dụnglên thân bu lông và yêu cầu giá trị nội lực đó khôngvượt quá khả năng chịu lực của bu lông.

Công thức kiểm tra khả năng chịu lực của bu lông:a. Khả năng chịu lực cắt của bu lông:

b. Khả năng chịu ép mặt của bu lông:

c. Khả năng chịu kéo của bu lông:

Trong đó do, d1 - đường kính thân bu lông vàđường kính qua đoạn ren thân bu lông (d1 < do).

nc - số mặt cắt qua 1 bu lông. - tổng nhỏ nhất các bề dày của liên

kết bị ép mặt về một phía. - là cường độ tính toán chịu cắt,

chịu ép mặt và chịu kéo của bu lông.Khi tính toán liên kết có số lượng bu lông > 1 và

bố trí không đối xứng thì cần tăng số lượng bu lôngtính toán lên 10%.

2. Liên kết hàn:Trong liên kết hàn chia ra 2 trường hợp:



- Liên kết hàn đối đầu: Tính toán sự làm việc củaliên kết giống như sự làm việc thép cơ bản, tức làcũng kiểm tra kéo, nén và cắt. Công thức kiểm tra nhưsau:

Chịu kéo, nén:

Chịu uốn:

Chịu kéo và uốn:

Fh = lh.dh ; lh = b - 1cm ; h = minTrong đó , lh - chiều dài tính toán đường hàn .

l - chiều dài đường hàn h - bề dày tính toán của đường hàn min- bề dày nhỏ nhất của các bản thép

- Cường độ tính toán đường hàn chịu kéo- Liên kết hàn góc: Dưới tác dụng của lực, đường

hàn góc chủ yếu chịu ứng suất cắt là chủ yếu. Côngthức kiểm tra như sau:

Chịu kéo, nén:

,

Chịu uốn:

Chịu cắt và uốn:



Trong đó, hh - chiều cao đường hàn.h - bề dày tính toán của đường hàn.

- Cường độ đường hàn góc.Đối với thép góc đơn chịu kéo và nén với lực dọc

N ở đường hàn sống sẽ chịu lực N1 và đường hàn mépchịu lực N2 , được xác định như sau:

và K là hệ số phân phối lực đường hàn sống và hàn

mép.

2.3.4. Các ví dụ tính toán: Ví dụ 1 : Tính toán xà đỡ thẳng có sơ đồ làm việc

như hình H1. Sử dụng dây dẫn XLPE 185, mạch đơn 3dây. Khoảng cột gió Lc = 70m . Vùng địa hình II-B vớiáp lực gió là 95 daN/mm2. Khoảng cách pha L = 600 vàLt = 500.

Trường hợp bình thường: Trường hợp đứt dây:

G = 92 kg; G = 49 kg; Pg = 133,45 kg; T = 150kg.


G Pg

Lt

G’Pg/2

LtT

Hình H1


Chon s b kªch thc thanh xa× L70x7 co cac ©µc trnghnh hoc sau ©¸y :

F = 9,42 cm2; Jmin = 17,8cm4; Wmin = 6,32 cm3 ;rmin = 1,37 cm

* Tr×ng hp bnh th×ng Ý ch·ó © co gio bao , bi·u ©ni lc co dang nh sau:

Ta có :

Tính độ mảnh: < 120 cm.Tra bảng hệ số uốn dọc = 0,768Kiểm tra điều kiện bền:

kg/cm2

< [cp] = 2100 kg/cm2

Kiểm tra ổn định: Sử dụng tải trọng tiêuchuẩn

< [fcp] =

0,2 cm* Trường hợp sự cố đứt dây và có gió bão: Biểu đồ

nội lực có dạng như trên đồng thời còn có nội lực dolực căng dây T gây ra.

MT = T.Lt = 150.50 = 7500 kg.cm

M’ = G’.Lt =49.50 = 2450 kg.cm

N’ = =


M

Lt

G.LtN

Lt

Pg

-

MT

Lt

T.Lt


Kiểm tra điều kiện bền:

kg/cm2 < []

Kiểm tra độ ổn định:

f < [f] Vậy thanh xà chọn thép góc L70x7 là hợp lý.

Ví dụ 2: Tính toán xà đỡ góc với góc lái 15o có sơ đồlàm việc như hình H2. Sử dụng dây dẫn XLPE 185, mạchđơn 3 dây. Khoảng cột gió Lc = 70 m. Vùng địa hìnhII-B với áp lực gió là 95 daN/mm2. Khoảng cách pha L= 600 mm, H = 400 mm và L2 = 300 mm.



H

G

L2

Pg+NdG

L

H

Thanh giằng

Thanh cánh300

G’

L2

P’g+N’dG

L

T

Thanh giằng

Thanh cánh300

Hình H2


G = 92 kg; G’ = 49 kg; Pg = 267,68 kg; Nd = 942kg; N’d = 530 kg; T = 150 kg.

Chọn sơ bộ kích thước thanh xà L70x7 có các đặc trưng hình học sau đây:

F = 9,42 cm2; Jmin = 17,8 cm4; Wmin = 6,32 cm3;rmin = 1,39 cm.

Thanh chống L50x5 có các đặc trưng hình học sau đây:


* Trường hợp bình thường ở chế độ có gió bão, biểu đồ nội lực có dạng như sau:

a/ Kiểm tra thanh cánh: Nội lực được xác địnhtheo phương pháp phần tử hữu hạn.Tính độ mảnh: < 120 cm.Tra bảng hệ số uốn dọc = 0,891Kiểm tra điều kiện bền:

kg/cm2

< [cp] = 2100 kg/cm2

Kiểm tra ổn định: Theo phương pháp phần tửhữu hạn, độ võng tính được tại đầu mút dầm côngxơn là f = fx = 0,028 cm là đảm bảo quy phạm.


3,4 kgm

L2 L

H

M

27,6 kgm

1,7 kgm H

L + L2

N

1028 kg-

- 219 kg


b/ Kiểm tra thanh chống: Nội lực được xácđịnh theo phương pháp phần tử hữu hạn.Tính độ mảnh: < 120

cm.Tra bảng hệ số uốn dọc = 0,763Kiểm tra điều kiện bền :

kg/cm2

< [cp] = 2100 kg/cm2

Kiểm tra ổn định: Không cần phải kiểm tra.* Trường hợp ở chế độ sự cố đứt dây, biểu đồ nội

lực có dạng như sau:

Kiểm tra điều kiện bền:


H

L + L2

N

559 kg-

- 206 kg

3 kgm

L2 L

H

M

14.7 kgm

14,9 kgm

L2 L

H

Mx

67.5 kgm


= 1182 kg/cm2 < []

* Kiểm tra điều kiện ổn định: Tính toán theophương pháp phần tử hữu hạn cho kết quả fx =0,016 cm đảm bảo quy phạm cho phép.Không cần kiểm tra thanh chống.Ví dụ 3: Tính toán xà néo góc với góc lái 45o có sơ

đồ làm việc như hình H3. Sử dụng dây dẫn XLPE 185,mạch đơn 3 dây. Khoảng cột gió Lc = 70 m. Vùng địahình II-B với áp lực gió là 95 daN/mm2. Khoảng cáchpha L = 500 mm, a = 200.


G = 46 kg; G’ = 23 kg; Pg + Nd = 1562 kg; P'g +N’d = 1302 kg; T = 150 kg.

Chọn sơ bộ kích thước thanh xà L70x7 có các đặc trưng hình học sau đây :


Thanh chống L50x5 có các đặc trưng hình học sau đây:


* Trường hợp bình thường ở chế độ có gió bão, biểu đồnội lực có dạng như sau:


GGGPg+Nd

L L aa

GG’P’g+N’d

L L aa

Td

Hình H3

33 kgm

L L aa

11 kgm

33 kgm

M

1562 kg

L L aa

N

-


* Kiểm tra thanh cánh: Nội lực được xác định theophương pháp phần tử hữu hạn.

Tính độ mảnh: < 120 cm.

Tra bảng hệ số uốn dọc = 0,94Kiểm tra điều kiện bền:

kg/cm2

< [cp] = 2100 kg/cm2

Kiểm tra ổn định: Theo phương pháp phần tử hữuhạn, độ võng tính được tại đầu mút dầm công xơn là f

= fx = 0,014 cm là đảm bảo quy phạm.* Trường hợp bình thường ở chế độ có gió bão, biểu đồ

nội lực có dạng như sau:

Tính độ mảnh: < 120 cm.Tra bảng hệ số uốn dọc = 0,582Kiểm tra điều kiện bền:

kg/cm2

< [cp] = 2100 kg/cm2


1302 kg

23 kgm

L L aa

6 kgm17 kgm

M

L L aa

N

-


Kiểm tra ổn định: Theo phương pháp phần tửhữu hạn, độ võng tính được tại đầu mút dầm côngxơn là f = fx = 0,011 cm là đảm bảo quy phạm.

Bảng tra hệ số uốn dọc theo độ mảnh 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

(thépCT3)

1 0.988

0.97

0.943

0.905

0.867

0.82

0.77

0.715

0.67

0.582

0.512

120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 - (thépCT3)

0.448

0.397

0.348

0.305

0.27

0.24

0.216

0.196

0.175

0.16

0.146

-


0 1 A F 0 1 A 0 1 E B E 1 E A 4 1 E A 6 1 E F 0

Documents