CivilAxisCivilAxis
/Tools › Lifting Lug
☕ Ủng hộ🌐 Cộng đồng
English

Lý thuyết thiết kế tai cẩu - Pad eye & móc chôn sẵn

Lý thuyết Eurocode đằng sau Tool tính tai cẩu này: cách thiết kế một pad eye thép hàn theo EN 1993-1-8 (hình học lỗ Type-A, kéo, cắt và uốn bản thép, xé khối, ép mặt, chốt ma ní và đường hàn), và cách thiết kế một móc cốt thép chôn sẵn theo EN 1992-1-1 (kéo và cắt cốt thép, và chiều dài neo dính bám ở tuổi sớm).

⚓Mở Tool tính tai cẩu tương tác→

Tai cẩu (lifting lug) là một liên kết cục bộ biến một kết cấu thành thứ có thể được cẩu nâng an toàn. Tool này bao quát hai dạng phổ biến nhất và các kiểm tra Eurocode đằng sau mỗi dạng: một pad eye thép hàn (bản thép có lỗ chốt, theo EN 1993-1-8) và một móc cốt thép chôn sẵn đặt trong bê tông (theo EN 1992-1-1). Với mỗi kiểm tra, kết quả là một hệ số sử dụng UC=Ed/RdUC = E_d / R_d không được vượt quá 1,0.

Tải thiết kế lên một điểm cẩu

Một điểm cẩu không bao giờ được thiết kế cho trọng lượng tĩnh trần. Tải tĩnh đến một tai cẩu, P/nP/n, được khuếch đại bởi một hệ số an toàn FOS\,FOS (kể đến hiệu ứng động khi cẩu) và một hệ số lệch/hậu quảα\alpha:

Pmax⁡=Pn⋅FOS⋅αP_{\max} = \dfrac{P}{n}\cdot FOS \cdot \alpha

Khi dây cáp tạo một góc φ\varphi với phương ngang, lực kéo dọc trục trong cáp và thành phần ngang mà tai cẩu mang là

NEd=Pmax⁡sin⁡φVEd,hor=Pmax⁡cot⁡φN_{Ed} = \dfrac{P_{\max}}{\sin\varphi}\qquad V_{Ed,hor} = P_{\max}\cot\varphi

Các giá trị chính xác của FOSFOS và α\alpha đến từ tiêu chuẩn cẩu lắp áp dụng (với các hoạt động hàng hải, DNVGL-ST-N001); Tool đưa chúng ra dưới dạng tham số nhập có thể chỉnh.

Pad eye thép (EN 1993-1-8)

N_Edaₚcₚh_holed₀
Pad-eye plate: hole d₀, edge distances aₚ (above) and cₚ (beside), and lever arm h_hole to the weld.

Một pad eye là một bản thép liên kết chốt. EN 1993-1-8 §3.13 đặt ra hình học và các kiểm tra khả năng chịu lực cho bản thép chịu tải qua chốt.

1 · Hình học - Type A (Bảng 3.9)

Với một bản thép có chiều dày cho trước, các khoảng cách mép quanh lỗ phải thỏa mãn các quy tắc Type-A, trong đó FEdF_{Ed} là lực thiết kế, tp\,t_p chiều dày, fyf_y giới hạn chảy và d0\,d_0 đường kính lỗ:

a≥FEd γM02 tp fy+2d03c≥FEd γM02 tp fy+d03a \ge \dfrac{F_{Ed}\,\gamma_{M0}}{2\,t_p\,f_y} + \dfrac{2 d_0}{3} \qquad c \ge \dfrac{F_{Ed}\,\gamma_{M0}}{2\,t_p\,f_y} + \dfrac{d_0}{3}

2 · Kéo, cắt và uốn bản thép

Bản thép được kiểm tra qua lỗ cho kéo (giá trị nhỏ hơn giữa chảy tiết diện nguyên và đứt tiết diện thực), cho cắt trên các mặt phẳng hai bên lỗ, và cho uốn quanh trục yếu từ tải tác dụng tại cánh tay đòn  hhole\,h_{hole}:

Npl,Rd=Agross fyγM0Nu,Rd=0.9 Anet fuγM2NRd=min⁡(Npl,Rd,Nu,Rd)N_{pl,Rd} = \dfrac{A_{gross}\,f_y}{\gamma_{M0}}\quad N_{u,Rd} = \dfrac{0.9\,A_{net}\,f_u}{\gamma_{M2}}\quad N_{Rd} = \min(N_{pl,Rd},N_{u,Rd})
Vpl,Rd=Av fyγM03Mc,Rd=Wz fyγM0,  Wz=lp tp26V_{pl,Rd} = \dfrac{A_v\,f_y}{\gamma_{M0}\sqrt3}\qquad M_{c,Rd} = \dfrac{W_z\,f_y}{\gamma_{M0}},\ \ W_z = \dfrac{l_p\,t_p^{2}}{6}

Lưu ý các kiểm tra tiết diện thực và đường hàn dùng γM2=1.25\gamma_{M2} = 1.25(giá trị khuyến nghị của EN 1993-1-1), còn các kiểm tra tiết diện nguyên và ép mặt dùng γM0=1.0\gamma_{M0} = 1.0. Nhầm lẫn chúng là một nguồn phổ biến của kết quả thiếu an toàn.

3 · Xé khối (§3.10.2)

Xé khối là sự xé bật một khối bản thép phía trên lỗ. Với tải đồng tâm, khả năng chịu lực kết hợp đứt kéo trên diện tích kéo thực  Ant\,A_{nt} với chảy cắt trên diện tích cắt thực  Anv\,A_{nv}:

Veff,1,Rd=fu AntγM2+13 Anv fyγM0V_{eff,1,Rd} = \dfrac{f_u\,A_{nt}}{\gamma_{M2}} + \dfrac{1}{\sqrt3}\,\dfrac{A_{nv}\,f_y}{\gamma_{M0}}

Hệ số 1/31/\sqrt3 trên số hạng cắt là thiết yếu - nó chuyển giới hạn chảy thành giới hạn chảy cắt. Bỏ qua nó đánh giá quá cao khả năng chịu lực khoảng 73%.

4 · Ép mặt và chốt (Bảng 3.10)

Bản thép ép lên chốt, và bản thân chốt được kiểm tra cho cắt, uốn và tổ hợp của chúng:

Fb,Rd=1.5 tp dpin fyγM0Fv,Rd=0.6 A fupγM2F_{b,Rd} = \dfrac{1.5\,t_p\,d_{pin}\,f_y}{\gamma_{M0}}\qquad F_{v,Rd} = \dfrac{0.6\,A\,f_{up}}{\gamma_{M2}}
MRd=1.5 Wel fypγM0(MEdMRd)2+(Fv,EdFv,Rd)2≤1M_{Rd} = \dfrac{1.5\,W_{el}\,f_{yp}}{\gamma_{M0}}\qquad \left(\dfrac{M_{Ed}}{M_{Rd}}\right)^2 + \left(\dfrac{F_{v,Ed}}{F_{v,Rd}}\right)^2 \le 1

5 · Đường hàn góc (phương pháp định hướng)

Đường hàn liên kết được kiểm tra bằng phương pháp định hướng của EN 1993-1-8 §4.5.3. Các ứng suất trên tiết diện họng hàn được tổ hợp và so sánh với cường độ hàn thiết kế fvw,df_{vw,d}:

fw=σ⊥2+3(τ∥2+τ⊥2)≤fvw,d=fuβw γM2f_w = \sqrt{\sigma_\perp^{2} + 3(\tau_\parallel^{2} + \tau_\perp^{2})} \le f_{vw,d} = \dfrac{f_u}{\beta_w\,\gamma_{M2}}
Kiểm tra pad eyeKhả năng chịu lựcĐiều khoản
Hình học (Type A)a, c ≥ F_Ed·γM0/(2·t·f_y) + (2 or 1)·d₀/3EN 1993-1-8 Table 3.9
Kéo bản thépmin(A·f_y/γM0, 0.9·A_net·f_u/γM2)EN 1993-1-1 §6.2.3
Cắt bản thépA_v·f_y/(γM0·√3)EN 1993-1-1 §6.2.6
Uốn bản thépW_z·f_y/γM0EN 1993-1-1 §6.2.5
Xé khốif_u·A_nt/γM2 + A_nv·f_y/(√3·γM0)EN 1993-1-8 §3.10.2
Ép mặt1.5·t·d·f_y/γM0EN 1993-1-8 Table 3.10
Chốt: cắt / uốn / tổ hợp0.6·A·f_up/γM2 ; 1.5·W_el·f_yp/γM0EN 1993-1-8 §3.13.2
Đường hàn gócf_u/(β_w·γM2)EN 1993-1-8 §4.5.3

Móc cẩu chôn sẵn (EN 1992-1-1)

N_EdLφ
Cast-in rebar hook: bar of diameter φ bent into the concrete, anchored over length L; the lift applies tension N_Ed at angle φ.

Một móc chôn sẵn là một thanh cốt thép uốn cong đặt trong một cấu kiện bê tông. Thanh được kiểm tra cho kéo và cắt, và - quan trọng nhất - chiều sâu chôn của nó được kiểm tra cho dính bám neo, vì việc cẩu thường diễn ra trong vài ngày sau khi đổ, trước khi bê tông đạt cường độ đầy đủ.

Kéo và cắt cốt thép

NRd=As fyd,fyd=fykγsVRd=Av fykγs3,Av=0.9 AsN_{Rd} = A_s\,f_{yd},\quad f_{yd} = \dfrac{f_{yk}}{\gamma_s}\qquad V_{Rd} = \dfrac{A_v\,f_{yk}}{\gamma_s\sqrt3},\quad A_v = 0.9\,A_s

Cường độ bê tông tuổi sớm (§3.1.2)

Vì việc cẩu ở tuổi tt ngày, cường độ chịu kéo của bê tông được giảm bởi hệ số trưởng thành βcc(t)\beta_{cc}(t), phụ thuộc vào hệ số cấp xi măng ss:

βcc(t)=exp⁡ ⁣[s(1−28/t)]fctm(t)=βcc(t)α fctm\beta_{cc}(t) = \exp\!\left[s\left(1 - \sqrt{28/t}\right)\right]\quad f_{ctm}(t) = \beta_{cc}(t)^{\alpha}\,f_{ctm}
fctk,0.05(t)=0.7 fctm(t)fctd=fctk,0.05(t)γCf_{ctk,0.05}(t) = 0.7\,f_{ctm}(t)\qquad f_{ctd} = \dfrac{f_{ctk,0.05}(t)}{\gamma_C}

Chiều dài neo dính bám (§8.4)

Ứng suất dính bám thiết kế và chiều dài neo yêu cầu là

fbd=2.25 η1 η2 fctdlb,rqd=ϕ4⋅σsdfbd,σsd=NEdAsf_{bd} = 2.25\,\eta_1\,\eta_2\,f_{ctd}\qquad l_{b,rqd} = \dfrac{\phi}{4}\cdot\dfrac{\sigma_{sd}}{f_{bd}},\quad \sigma_{sd} = \dfrac{N_{Ed}}{A_s}

Chiều sâu chôn cung cấp LL phải thỏa mãn lb,rqd≤L\,l_{b,rqd} \le L. Vì fbdf_{bd} tỉ lệ với cường độ chịu kéo tuổi sớm, một lần cẩu ở 3 ngày cần chiều dài neo dài hơn nhiều so với giá trị 28 ngày gợi ý.

Ghi chú thực hành

  • Chốt/ma ní nên được chọn từ catalogue có định mức (WLL) - các kiểm tra chốt ở đây định cỡ lỗ bản thép và đường hàn, không phải ma ní đã chứng nhận.
  • Giữ khe hở lỗ-chốt nhỏ: EN 1993-1-8 giới hạn nó cho các chốt thiết kế để thay được.
  • Với các lần cẩu lặp lại, mỏi có thể chi phối - ngoài phạm vi của Tool tính tĩnh này.
  • Xác nhận γM2\gamma_{M2}, FOSFOS và α\alpha theo cơ sở thiết kế dự án / Phụ lục Quốc gia trước khi phát hành báo cáo.

Câu hỏi thường gặp

Một tai cẩu pad eye là một bản thép có lỗ để chốt ma ní xuyên qua, được hàn vào kết cấu để tạo điểm cẩu. Theo Eurocode, nó được xem như một bản thép liên kết chốt theo EN 1993-1-8 §3.13: trước tiên thỏa mãn các quy tắc hình học Type-A cho khoảng cách mép quanh lỗ, rồi kiểm tra bản thép cho kéo qua tiết diện thực, cắt và uốn, xé khối, và ép mặt lên chốt, cộng với bản thân chốt ma ní cho cắt và uốn, và cuối cùng là đường hàn liên kết. Mỗi kiểm tra được biểu diễn bằng một hệ số sử dụng (tải tác dụng chia khả năng chịu lực) không được vượt quá 1,0.

EN 1993-1-8 Bảng 3.9 cho hai quy tắc hình học "Type A" cho một bản thép chốt có chiều dày cho trước. Khoảng cách a từ mép lỗ đến đầu chịu tải của bản thép phải ít nhất bằng F_Ed·γM0/(2·t·f_y) + 2·d0/3, và khoảng cách c từ mép lỗ đến cạnh bên phải ít nhất bằng F_Ed·γM0/(2·t·f_y) + d0/3, trong đó F_Ed là lực thiết kế, t chiều dày bản thép, f_y giới hạn chảy và d0 đường kính lỗ. Chúng đảm bảo vật liệu quanh lỗ đủ để mang lực chốt mà không bị xé bật.

Kiểm tra tiết diện thực cực hạn (N_u,Rd = 0,9·A_net·f_u/γM2) và khả năng xé khối đều dùng γM2, có giá trị khuyến nghị trong EN 1993-1-1 là 1,25 (không phải 1,0, là γM0 dùng cho kiểm tra tiết diện nguyên và ép mặt). Dùng 1,0 hoặc 1,25 không nhất quán là một lỗi bảng tính phổ biến; Tool này mặc định γM2 = 1,25 nhưng cho phép ghi đè nếu Phụ lục Quốc gia của bạn khác.

Xé khối (cắt khối) là sự xé bật một khối bản thép phía trên lỗ. Với tải đồng tâm, EN 1993-1-8 §3.10.2 cho V_eff,1,Rd = f_u·A_nt/γM2 + (1/√3)·A_nv·f_y/γM0, trong đó A_nt là diện tích thực chịu kéo và A_nv diện tích thực chịu cắt. Hệ số 1/√3 trên số hạng cắt chuyển giới hạn chảy thành giới hạn chảy cắt - bỏ qua nó (một lỗi thường gặp) đánh giá quá cao khả năng chịu lực khoảng 73%.

Chốt được kiểm tra theo EN 1993-1-8 Bảng 3.10. Khả năng chịu cắt của nó là F_v,Rd = 0,6·A·f_up/γM2 (A là diện tích tiết diện chốt, f_up cường độ cực hạn của chốt). Khả năng chịu uốn là M_Rd = 1,5·W_el·f_yp/γM0, với mô men thiết kế của chốt M_Ed = F_b,Ed·(b + 4c + 2a)/8 từ khoảng cách bản thép. Cuối cùng một kiểm tra tổ hợp (M_Ed/M_Rd)² + (F_v,Ed/F_v,Rd)² ≤ 1 phải được thỏa mãn.

Một móc cẩu chôn sẵn là một thanh cốt thép uốn cong đặt trong một cấu kiện bê tông (ví dụ một đệm va hoặc tấm đúc sẵn) và dùng làm điểm cẩu - khác với pad eye, là một bản thép hàn. Nó được thiết kế theo EN 1992-1-1: thanh được kiểm tra cho kéo (N_Rd = A_s·f_yd) và cắt, và quan trọng là chiều sâu chôn được kiểm tra cho dính bám neo, vì việc cẩu thường diễn ra khi bê tông mới chỉ vài ngày tuổi và chưa đạt cường độ đầy đủ.

Chiều dài neo yêu cầu theo EN 1992-1-1 §8.4 là l_b,rqd = (φ/4)·(σ_sd/f_bd), trong đó φ là đường kính thanh, σ_sd ứng suất trong thanh dưới tải cẩu, và f_bd = 2,25·η1·η2·f_ctd ứng suất dính bám thiết kế. Vì cẩu được thực hiện ở tuổi sớm, f_ctd dựa trên cường độ chịu kéo của bê tông ở tuổi t qua hệ số trưởng thành β_cc(t), β_cc(t) = exp[s(1 − √(28/t))], nên một lần cẩu 3 ngày dùng cường độ dính bám thấp hơn nhiều so với giá trị 28 ngày.

Các điểm cẩu được thiết kế cho một tải đã khuếch đại, không phải trọng lượng tĩnh, để kể đến hiệu ứng động khi cẩu, lệch góc cáp và hậu quả của phá hoại. Một tải thiết kế điển hình là tải tĩnh mỗi điểm nhân một hệ số an toàn (thường 2 trở lên) và một hệ số lệch/hậu quả (DNV dùng các giá trị như 0,85 kết hợp với các hệ số khác). Các giá trị thực tế đến từ tiêu chuẩn hoạt động hàng hải hoặc cẩu lắp áp dụng (ví dụ DNVGL-ST-N001); Tool này đưa chúng ra dưới dạng tham số nhập có thể chỉnh để khớp với cơ sở dự án của bạn.

Sẵn sàng định cỡ điểm cẩu? Chạy toàn bộ bộ kiểm tra Eurocode cho một pad eye hoặc một móc chôn sẵn với các bước suy diễn chi tiết.

⚓Mở Tool tính tai cẩu tương tác→
Đánh giá
Chưa có đánh giá
Đăng nhập để tham gia thảo luận.
Đang tải…