62 trang 9 lượt tải

Hướng dẫn Đồ án môn Kết cấu thép | Đại học Thủy Lợi

17

Cửa van có mặt trực tiếp chịu áp lực nước là mặt phẳng hay mặt cong khi đóng mở
chuyển động thẳng trong mặt phẳng rãnh van được gọi là cửa van phẳng. Cửa van có mặt trực tiếp chịu áp lực nước là mặt phẳng hay mặt cong khi đóng mở chuyển động thẳng trong mặt phẳng rãnh van được gọi là cửa van phẳng. Tài liệu được sưu tầm gồm 62 trang, giúp các bạn nắm vững kiến thức, rèn luyện kỹ năng và đạt được kết quả tốt trong học tập. Mời các bạn đón xem!

Môn: Kết cấu thép 6 tài liệu

Trường: Đại học Thủy Lợi 466 tài liệu

Tác giả:

Profile

My Lữ

1 tuần trước
Danh sách Quiz
/62
lOMoARcPSD| 58591236
1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
BỘ MÔN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KẾT CẤU THÉP
(THIẾT KẾ CỬA VAN PHẲNG BẰNG THÉP)
HÀ NỘI – 2014
lOMoARcPSD| 58591236
1
MỤC LỤC
TT Nội dung Trang
I KẾT CẤU CỬA VAN PHẲNG 2
II TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỦA VAN THEO HỆ PHẲNG 3
2.1 Nội dung và yêu cầu nh toán 3
2.2 Phương pháp nh toán 3
2.3 Bố trí tổng thể kết cấu van 3
2.4 Tính toán các bộ phận của kết cấu van theo hệ phẳng 5
2.5 Ví dụ nh toán 15
III TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỦA VAN THEO BÀI TOÁN KHÔNG GIAN 41
3.1 Khái quát về bài toán không gian 41
3.2 Thiết lập mô hình nh 41
IV SỐ LIỆU BÀI TẬP LỚN CỬA VAN PHẲNG 51
PHỤ LỤC 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO 53
lOMoARcPSD| 58591236
2
CỬA VAN PHẲNG
I. KẾT CẤU CỬA VAN PHẲNG
Cửa van có mặt trực ếp chịu áp lực nước là mặt phẳng hay mặt cong khi óng mở chuyển ộng
thẳng trong mặt phẳng rãnh van ược gọi là cửa van phẳng. Của van phẳng ược chia thành hai loại
chính là cửa van ở trên mặt và cửa van dưới sâu. Cửa van phẳng có hai bộ phận cơ bản là bộ phận
ộng và bộ phận cố ịnh. Bộ phận ộng của cửa van gồm có các cấu kiện sau: 1. Bản mặt, 2. Dầm
chính, 3. Dầm phụ dọc, 4. Giàn ngang, 5. Giàn chịu trọng lượng, 6. Trụ biên, 7. Bánh xe chịu lực,
bánh xe bên và bánh xe ngược hướng, 8. Vật chắn nước, ược thể hiện ở hình 1 và hình 2.
Hình 1 – Kết cấu cửa van phẳng
Hình 2 - Hinh vẽ phối cảnh cửa van phẳng
lOMoARcPSD| 58591236
3
II. TÍNH TOÁN KẾT CẤU VAN THEO HỆ PHẲNG
2.1. Nội dung và yêu cầu nh toán
Tính toán i sâu về mặt thiết kế kỹ thuật. Yêu cầu thiết kế như sau:
- Một bản thuyết minh về phương án bố trí chung kết cấu van, các bộ phận chủ yếu
như bản mặt, dầm phụ, giàn ngang, dầm chính, giàn chịu trọng lượng, trụ biên, gối ỡ và vật chắn
nước.
- Một bản vẽ gồm các bộ phận kết cấu chủ yếu và các chi ết kết cấu.
2.2. Phương pháp nh toán
Thiết kế theo phương pháp phân ch kết cấu van thành các bộ phận phẳng riêng biệt ể nh,
những phân tố thuộc hai bộ phận (phân tố nằm ở giao tuyến giữa hai hệ phẳng) có ứng suất bằng
tổng ứng suất trong hai hệ phẳng ó.
Các phân tố của phần ộng ược nh theo phương pháp trạng thái giới hạn, còn bộ phận cố ịnh và
các chi ết máy (bánh xe, ường ray) ược nh theo phương pháp ứng suất cho phép.
Cường ộ nh toán R của thép trong các phân tố của bộ phận ộng khi kiểm tra về cường ộ và ổn ịnh
ược nh theo công thức sau:
R = c cf
trong ó: f – ứng suất chảy của vật liệu.
c
– hệ số ộ n cậy. c - hệ số chuyển từ cường ộ chịu kéo dọc trục sang cường ộ bất
kỳ.
Cường ộ nh toán R của thép CT3 dùng ể chế tạo các kết cấu của bộ phận ộng cửa van cho trong
bảng PL.1 phụ lục.
Ứng suất cho phép của thép rèn và thép cán dùng ể chế tạo các chi ết máy của cửa van cho ở
bảng PL.2 phụ lục. Ứng suất cho phép của thép úc ể chế tạo bánh xe, ường ray cho ở bảng PL.3
phụ lục. Ứng suất cho phép của bê tông chịu nén cho ở bảng PL.4 phụ lục.
2.3. Bố trí tổng thể kết cấu van
Trong phần bố trí tổng thể cần xác ịnh sơ bộ các kích thước và vị trí các bộ phận sau khi ã xem xét
kết cấu van một cách toàn diện. Sau ây sẽ trình bày những vấn ề cần chú ý trong khi bố trí tổng
thể:
1) Xác ịnh sơ bộ vị trí và kích thước dầm chính - Bố trí dầm chính theo nguyên tắc hai dầm
chính chịu tải trọng bằng nhau, nghĩa là vị trí của dầm chính trên và dầm chính dưới phải cách ều
phương của hợp lực áp lực thủy nh W như ở hình 3, ồng thời phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Khoảng cách từ dầm chính trên tới ỉnh van phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,45h
v
, trong ó
h
v
là chiều cao cửa van.
- Khoảng cách từ dầm chính dưới tới áy van phải thỏa mãn iều kiện 30
o
.
Nếu không thỏa mãn các iều kiện trên thì có thể iều chỉnh, nhưng sau khi iều chỉnh thì tải trọng
tác dụng lên mỗi dầm chính không ược chênh nhau quá lớn.
lOMoARcPSD| 58591236
4
Hình 3 – Bố trí dầm chính Nhịp nh toán
của dầm chính:
L = L
o
+ 2c trong ó:
L
o
– bề rộng lỗ cống. c – khoảng cách từ mép cống tới trung tâm bánh xe chịu lực, thường lấy
c=0,025L
o
.
Chọn chiều cao của ết diện dầm chính dựa vào iều kiện kinh tế và iều kiện ộ cứng:
h
kt
3 k
b
W
yc
h
min
245 RLnE
o
pp
c
q
q
c
trong ó: k
– hệ số phụ thuộc liên kết, với dầm hàn k =1,3 ÷ 1,5.
h b 120 160; W Mmax qL2 ; b
b
yc
R 8R
q
1
n H
2
t
;
1
1
; E=2,1×10
8
kN/m
2
.
4 n
o
600
n – hệ số tải trọng của áp lực thủy nh.
2) Bố trí giàn ngang - Để ảm bảo ộ cứng ngang của cửa van, khoảng cách giữa các giàn ngang
không nên chọn lớn hơn 4m. Bố trí giàn ngang cần phải tuân theo 3 iều kiện sau ây:
- Bố trí cùng khoảng cách (cách ều nhau).
- Giàn ngang nằm trong oạn dầm chính không thay ổi ết diện.
- Để ện cho việc bố trí giàn chịu trọng lượng nên ặt một giàn ngang ở giữa van.
3) Bố trí dầm phụ dọc (ngang) - Dầm phụ dọc ược bố trí song song với dầm chính, càng xuống sâu
bố trí càng dày vì áp lực nước càng tăng. Tùy theo khoảng cách giữa hai dầm chính, khoảng cách
giữa dầm chính trên và dầm ỉnh, giữa dầm chính dưới và dầm áy mà bố trí một hay hai dầm phụ
dọc. Dầm phụ dọc hàn chặt vào bản mặt và ặt chồng lên cánh thượng giàn ngang có thể nh như
dầm liên tục có gối tựa là các giàn ngang, còn khi dầm phụ dọc ặt bằng mặt với cánh thường giàn
lOMoARcPSD| 58591236
5
ngang thí có thể nh như dầm ơn có nhịp là khoảng cách giữa hai giàn ngang. Dầm phụ thường
dùng ết diện chữ I hay chữ C ặt úp xuống ể tránh ọng nước và bùn cát.
4) Trụ biên - Trụ biên của cửa van trên mặt chịu tải trọng không lớn, nên dùng ết diện chữ I, như
vậy cấu tạo sẽ ơn giản hơn.
5) Giàn chịu trọng lượng –Thường dùng giàn có hệ thanh bụng xiên và ược cấu tạo bằng thép góc
ơn.
6) Gối ỡ – Bánh xe chịu lực ược bố trí ở mặt sau trụ biên, bánh xe bên và bánh xe ngược hướng
dùng bánh xe thép bọc cao su ể giảm chấn ộng.
7) Vật chắn nước – Vật chắn nước hai bên bằng cao su bố trí trong khẩu ộ cống ể ện cho việc
kiểm tra, còn vật chắn nước áy có thể làm bằng cao su hay gỗ.
Khi thiết kế có thể tham khảo cách bố trí kết cấu van như trình bày ở hình 1.
2.4. Tính toán các bộ phận của kết cấu van theo hệ phẳng
1) Tính toán bản mặt - Nếu bản mặt hàn vào dầm phụ, giàn ngang, dầm chính thì ược nh như
tấm tựa lên bốn cạnh. Chiều dày bản mặt ược xác ịnh theo công thức:
p
i
bm
2,45a (*)
R
u
trong ®ã: a - c¹nh ng¾n cña « b¶n mÆt
(m). b - c¹nh dµi cña « b¶n mÆt (m).
p
i
- c-êng ®é ¸p lùc thñy tÜnh nh toán t¹i t©m cña « b¶n mÆt ®-îc xÐt (kN/m
2
).
R
u
- c-êng ®é chÞu uèn cña thÐp lµm b¶n mÆt (kN/m
2
).
- hÖ sè phô thuéc vµo tû sè b/a cho ở bảng 1.
Bảng 1 Giá trị hệ số
b/a
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
>2
0,0388
0,0460
0,0535
0,0587
0,0616
0,0622
0,0625
Khi « cã c¹nh dµi b > 2 lÇn c¹nh ng¾n a, « ®-îc tÝnh nh- tÊm tùa trªn 2 c¹nh với =0,0625. Vậy
trong tr-êng hîp nµy từ công thức (*) ta suy ra chiều dày bản mÆt ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
bm
0,61.a. .
Để dự phòng ăn mòn chiều dày bản mặt chọn
bm
8 mm và lấy tròn mm, nếu chiều dày bản mặt
ở các ô chênh nhau quá lớn thì có thể chọn hai loại chiều dày khác nhau, chỗ nối ếp giữa hai bản
mặt phải ặt ở vị trí dầm chính hoặc dầm phụ.
2) Tính dầm phụ dọc - Dầm phụ dọc bố trí song song với dầm chính, truyền lực từ bản mặt
lên giàn ngang, dầm phụ dọc ược nh như dầm liên tục hoặc dầm ơn tùy thuộc cách bố
lOMoARcPSD| 58591236
6
trí dầm phụ, nhịp là khoảng cách B giữa hai giàn ngang và chịu tải trọng phân bố ều có
cường ộ:
q
i
p .b
ii
p .
i
a
t
a
d
(daN/cm
2
)
2
trong ó: a
t
- khoảng cách từ dầm ang xét ến dầm trên nó. a
d
- khoảng
cách từ dầm ang xét ến dầm dưới nó. p
i
– áp lực thủy nh nh toán ở
trục dầm thứ i (daN/cm
2
).
Xác ịnh mômen uốn lớn nhất M
max
, lực cắt lớn nhất Q
max
trong dầm phụ dọc và xác ịnh mô un
chống uốn yêu cầu:
W
yc
M
max
(m
3
)
R
u
Dựa vào W
yc
chọn ết diện dầm phụ, thường dùng diện chữ và có xét tới bản mặt tham
gia chịu lực.
Kiểm tra ộ võng của dầm phụ theo công thức sau:
f 5 M
c
max
B 1 1
B 48 EJ n
o
600
3) Tính toán dầm chính
- Xác ịnh tải trọng tác dụng lên dầm chính
Vị trí của dầm chính nếu vì xét tới các yêu cầu khác mà phải iều chỉnh nhiều, làm cho vị trí
hai dầm chính không còn ối xứng qua phương tác dụng của hợp lực áp lực thủy nh W, thì dầm
chính sẽ chịu tải trọng khác nhau. Như vậy cần phải m tải trọng thực tế của mỗi dầm chính và lấy
dầm chịu tải trọng lớn nhất ể thiết kế.
Gọi W là tổng áp lực thủy nh trên một ơn vị chiều dài van, thì tải trọng tác dụng lên mỗi mét
dài dầm chính ược xác ịnh theo công thức sau:
q
c
t
W
d
d
q
c
d
W
d
t
dt dd d t dd
trong ó: d
t
– khoảng cách từ dầm chính trên tới phương của hợp lực W.
d
d
– khoảng cách từ dầm chính dưới tới phương của hợp lực W.
lOMoARcPSD| 58591236
7
Hình 4 – Sơ ồ nh toán dầm chính
Sau khi xác ịnh ược tải trọng nh toán tác dụng lên mỗi dầm chính, căn cứ vào sơ ồ nh toán
cho ở hình 4 xác ịnh nội lực M
max
và Q
max
.
- Xác ịnh kích thước ết diện dầm chính
Kích thước ết diện dầm chính ở giữa nhịp ược ến hành nh toán theo trình tự ã ược trình bày
trong giáo trình Kết cấu thép.
Nếu dầm chính ặt sát bản mặt và hàn vào bản mặt thì phải xét tới bản mặt tham gia chịu lực với
dầm chính.
Hình 5 – Tiết diện nh toán dầm chính
Bề rộng của bản mặt tham gia chịu uốn với dầm chính phải thỏa mãn iều kiện sau ây:
a
t
a
d
; b b
c
50 ;
b 0,3L b
2
trong ó: a
t
và a
d
– khoảng cách từ dầm chính ang xét tới hai dầm phụ trên và dưới nó. b
c
–
bề rộng của bản cánh dầm chính.
– chiều dày của bản mặt.
L – nhịp nh toán của dầm chính.
Lúc này ết diện của dầm chính chỉ có một trục ối xứng (hình 5) . Cần xác ịnh vị trí trục trung hòa
x-x và khoảng cách từ trục trung hòa tới mép ngoài cùng của ết diện là y
max
và y
min
. Xác ịnh
mômen quán nh J
x
của ết diện ối với trục quán nh chính trung tâm x-x và xác ịnh ứng suất
pháp lớn nhất:
lOMoARcPSD| 58591236
8
max
M
max
y
max
0,85R
u
J
x
Nếu
max
0,85R
u
thì thích hợp vì cánh hạ của dầm chính (cánh không trực ếp ỡ bản mặt) còn
làm nhiệm vụ thanh cánh của giàn chịu trọng lượng. Cho nên về mặt cường ộ cần phải có một ộ
dự trữ nhất ịnh. Do ó khi chọn kích thước dầm chính, ầu ên ta coi như chưa có bản mặt tham gia
chịu lực và ến hành nh toán bình thường như dầm có hai trục ối xứng. Sau ó ghép thêm bản
mặt và kiểm tra lại cường ộ như vừa trình bày ở trên thì có thể thỏa mãn ược yêu cầu
max
0,85R
u
.
- Thay ổi ết diện dầm chính – Để ết kiệm thép và ể giảm bớt bề rộng rãnh van, ề nghị dùng dầm
chính có chiều cao thay ổi. Nói chung iểm ổi ết diện cách gối dầm một oạn L/6 là lợi nhất, nhưng
trong cửa van vì yêu cầu giàn ngang nằm trong phần dầm chính không thay ổi ết diện, nên iểm
ổi ết diện bắt ầu từ vị trí giàn ngang ở hai ầu như ở hình 6.
Hình 6 – Dầm chính thay ổi ết diện theo nhịp
Chiều cao ết diện tại gối dầm thường lấy bằng h
o
=(0,5 ÷ 0,6)h, trong ó h là chiều cao ết diện
dầm tại giữa nhịp.
- Kiểm tra ứng suất ếp – Kiểm tra ứng suất ếp tại ết diện ầu dầm theo công thức:
max
QJmax
ox
Sb
o
x R
c
trong ó:
J
o
x
- mômen quán nh tại ết diện ầu dầm.
S
o
x
- mômen nh tại ết diện ầu dầm.
- Kiểm tra ộ võng – Khi kiểm tra ộ võng cần xét tới dầm chính thay ổi ết diện:
f
5
q
c
p
c
L
3
1
1
L 384 EJ n
o
600
trong ó: = 0,8.
- Tính liên kết giữa bản cánh và bản bụng dầm – Chiều cao ường hàn ược xác ịnh theo công thức
sau:
Q
max
J
x
S
oc
1
h h
min
h
1
2
b h
h
o
1,4R
g
lOMoARcPSD| 58591236
9
trong ó:
J
o
x
- mômen quán nh tại ết diện ầu dầm.
S
o
c
- mômen nh của bản cánh ết diện ầu dầm ối với trục trung hòa.
R
g
h
- cường ộ của ường hàn góc.
b
– chiều dày bản bụng dầm.
- Kiểm tra ổn ịnh cục bộ của bản bụng dầm – Thanh cánh thượng của giàn ngang ược nối với bản
bụng của dầm chính, nên nó truyền lực tập trung vào bản bụng dầm chính, vì vậy tại vị trí nối ếp
giữa bản bụng dầm chính và thanh cánh thượng giàn ngang, bản bụng dầm cần ược tăng cường
bằng các sườn ứng như ở hình 6. Nếu khoảng cách giữa các sườn ó lớn hơn 2h
b
thì cần ặt thêm
một sườn nữa vào khoảng giữa các sườn ứng này. Sau khi ặt sườn ứng trong các ô bản bụng dầm
không có lực tập trung, vậy ta có thể ến hành kiểm tra ổn ịnh cục bộ mỗi ô bản bụng dầm theo
công thức sau:
th
b 2
th
b 2
c
trong ó:
b
- ứng suất nén tại vị trí ếp giáp giữa bản bụng và bản cánh.
b
- ứng suất ếp trung bình tại giữa ô bản bụng dầm.
th
- ứng suất pháp tới hạn nh theo công thức sau:
2
th
k
o
100
h
o
b
10
3
(daN/cm
2
)
trong trường hợp cánh dầm ược hàn chặt vào bản mặt nên giá trị của k
o
ược lấy bằng 7,46 và
trong trường hợp này lấy h
o
bằng hai lần khoảng cách từ trục trung hòa tới mép chịu nén của bản
bụng dầm.
th
- ứng suất ếp tới hạn ược nh theo công thức sau:
. th 1,25 0 ,952 100d b 2103
(daN/cm2)
Đối với ô bản bụng thứ nhất và thứ hai (kể từ ầu dầm) xem hình 6 có dạng hình thang, khi kiểm
tra coi như tấm chữ nhật có chiều cao bằng chiều cao tại giữa ô hình thang.
4) Tính toán giàn ngang
Hình thức giàn ngang xem hình 7, giàn ngang chịu áp lực nước do dầm phụ ngang và bản
mặt truyền tới rồi truyền lên dầm chính. Vậy dầm chính là gối tựa của giàn ngang. Bề rộng tải trọng
mà mỗi giàn ngang phải chịu là khoảng cách B giữa hai giàn ngang. Tổng áp lực nước mà mỗi giàn
lOMoARcPSD| 58591236
10
ngang phải chịu bằng ch số giữa hợp lực của biểu ồ áp lực nước hình tam giác với bề rộng tải
trọng B (hình 7a).
Hình 7 – Sơ ồ nh toán giàn ngang
Tính giàn ngang theo các bước sau ây:
- Vẽ sơ ồ giàn ngang và xác ịnh chiều dài hình học của chúng h
1
, h
2
, h
3
, ...
- Xác ịnh cường ộ áp lực thủy nh tại các mắt giàn p
0
, p
1
, p
2
, . . . (hình 7b).
- Xác ịnh lực tập trung tại các mắt giàn theo quy tắc phân lực song song, ví dụ xác ịnh tải
trọng tập trung lên nút i của giàn ngang từ nút 3 ến nút 6:
Wi pi 1 hi 1 pi 2hi 1 pi 2hi pi 1 hi B
3 3 3 3
- Kiểm tra nh toán: W W
i
1
2
n H B
2
- Xác ịnh nội lực trong các thanh giàn có thể bằng phương pháp giải ch hoặc ồ giải hay
dùng phần mềm SAP2000.
- Sau khi xác ịnh nội lực trong các thanh giàn, ến hành chọn ết diện các thanh giàn theo
các bước ã trình bày trong giáo trình Kết cấu thép.
- Khi nh cần chú ý một số iếm sau:
1) Thanh cánh thượng ngoài chịu lực dọc còn chịu uốn ược nh như một thanh chịu lực lệch tâm.
Tiết diện thanh cánh thượng thường dùng ết diện chữ I và có xét tới bản mặt cùng tham gia chịu
lực.
2) Thanh cánh dùng thống nhất một loại số hiệu, các thanh còn lại ta chọn hai thanh, một thanh
có nội lực lớn nhất và một thanh có chiều dài nh toán lớn nhất. Tiết diện các thanh ược chọn
không ược nhỏ hơn thép góc số hiệu L63×6.
5) Tính toán giàn chịu trọng lượng
lOMoARcPSD| 58591236
11
Giàn chịu trọng lượng bản thân cửa van ặt ở phía hạ lưu dầm chính, giàn chịu trọng lượng là một
giàn song song có thanh bụng xiên, do ó thanh cánh hạ của dầm chính trên và dưới là thanh cánh
thượng và cánh hạ của giàn chịu trọng lượng. Thanh cánh hạ của giàn ngang là thanh ứng của giàn
chịu trọng lượng, do ó ở ây chỉ cần thêm các thanh bụng xiên là tạo thành giàn chịu trọng lượng.
Nếu dầm chính có chiềù cao thay ổi thì giàn chịu trọng lượng là một giàn gấp khúc, nhưng ể cho
việc nh toán ược ơn giản ta coi là giàn phẳng có nhịp là nhịp nh toán của dầm chính như ở hình
8.
Hình 8 - Sơ ồ nh toán giàn chịu trọng lượng
Trình tự nh toán giàn chịu trọng lượng như sau:
- Xác ịnh trọng lượng bản thân cửa van theo công thức sau:
G 0,55F F (kN) trong ó: F là diện ch chịu áp lực
nước của cửa van nh bằng m
2
. - Giàn chịu trọng lượng ặt ở phía hạ lưu
van và chịu tải trọng lấy bằng 0,4G. Đem 0,4G phân phối lên các mắt giàn
như ở hình 8. Tải trọng tác dụng lên mỗi mắt giàn
là:
0,4n G
g
P
m
m
trong ó: n
g
là hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, m là số khoảng mắt giàn.
- Dùng phương pháp giải ch hoặc ồ giải hay phần mềm SAP2000 ể xác ịnh nội lực trong
các thanh giàn.
- Chọn thanh xiên có nội lực lớn nhất ể xác ịnh ết diện thanh xiên của giàn chịu trọng
lượng. Dùng thép góc ơn số hiệu không nhỏ hơn L63×6. Các thanh xiên chọn cùng một
loại số hiệu.
- Chú ý thanh ứng giàn chịu trọng lượng cũng là thanh cánh hạ của giàn ngang, nên ứng
suất trong thanh ứng bằng tổng ứng suất do áp lực thủy nh và trọng lượng bản thân van
sinh ra:
nước
+
trọng lượng van
R
6) Tính toán trụ biên
lOMoARcPSD| 58591236
12
Trụ biên chịu lực dọc ồng thời chịu uốn, nên ược nh như một thanh chịu lực lệch tâm. Tiết diện
trụ biên thường lấy theo yêu cầu về cấu tạo. Chiều cao của bản bụng trụ biên bằng chiều cao của
bản bụng dầm chính tại ầu dầm, chiều dày bản bụng cũng lấy bằng chiều dày bản bụng dầm chính.
Bề rộng bản cánh trụ biên chọn ủ ể bố trí bánh xe chịu lực, thường lấy bằng 400mm, chiều dày
bản cánh lấy bằng chiều dày cánh dầm chính. Đường hàn liên kết giữa bản cánh và bản bụng lấy
bằng 6mm. Cần kiểm tra ứng suất trong trụ biên tại ết diện có mômen và lực cắt lớn.
7) Tính toán bộ phận gối ỡ
Bánh xe chịu lực ược bố trí ở mặt sau trụ biên, trên mỗi trụ ỡ lắp hai bánh xe. Vị trí của bánh
xe có thể bố trí theo hai cách, cách thứ nhất là bánh xe ặt ngay sau dầm chính, như vậy trụ biên
sẽ chịu mômen uốn nhỏ, khi ó lực tác dụng lên bánh xe bằng phản lực của dầm chính. Cách thứ
hai là bánh xe ặt ối xứng với tổng áp lực nước tác dụng lên cửa van mà không ặt ngay sau dầm
chính, nên trụ biên chịu uốn lớn, nhưng các bánh xe chịu lực bằng nhau. Trường hợp này dùng khi
dầm chính chịu tải trọng không ều. Kích thước của bánh xe có thể tham khảo hình 9.
Trình tự nh toán bánh xe chịu lực như sau:
- Xác ịnh bề rộng và ường kính bánh xe - Tỷ số giữa ường kính và bề rộng bánh xe vào
khoảng từ 3 ến 5. Bánh xe dùng thép úc CT35 , ứng suất cho phép của thép úc CT35 tra ở
bảng PL.3 phụ lục.
Kiểm tra ứng suất trong bánh xe theo công thức sau:
P
xc
ncl
L Dx x
trong ó: P
x
c
– lực êu chuẩn tác dụng lên bánh xe;
L
x
– bề rộng bánh xe chịu lực; D
x
– ường kính của bánh xe.
[ ]
ncl
- ứng suất cho phép chịu nén theo ường kính con lăn.
- Tính toán trục bánh xe và ống bọc trục - Ống bọc trục (bạc) làm bằng ồng có ứng suất ép
cục bộ cho phép [ ]
cbt
=250(daN/cm
2
). Khoảng cách giữa hai oạn của ống bọc trục cách
nhau s=20(mm), chiều dài ống bọc trục c=220 (mm), khoảng cách từ mép ống bọc trục tới
trung tâm gối ỡ a=30mm. Trục làm bằng thép CT5 có ứng suất cho phép cho ở bảng PL.2
phụ lục. Đường kính trục bánh xe d (mm).
Kiểm tra ứng suất ép cục bộ do ếp xúc giữa trục và ống bọc trục:
d cP xc cbl
Kiểm tra ứng suất ép cục bộ do ếp xúc giữa trục và các bản thép gối tựa của trục ở hai ầu
trục:
Pxc cbt
2d
lOMoARcPSD| 58591236
13
Hình 9 – Bánh xe chịu lực
Sơ ồ nh toán trục bánh xe cho ở hình 10, kiểm
tra ứng suất của trục theo công thức sau: Kiểm
tra ứng suất pháp:
Mc
0,1.d
3
Kiểm tra ứng suất ếp:
4 Q
c Hình 10 – Sơ ồ nh trục bánh xe
3 0,7854.d
2
trong ó M
c
P (a
x
c
0,25c)/2 và Q
c
P /2
x
c
.
- Bánh xe ngược hướng và bánh xe bên – Dùng bánh xe có ường kính 200mm và trục bánh xe có
ường kính d=40mm, như ở hình 11.
7) Vật chắn nước và bộ phận cố ịnh
Vật chắn nước hai bên bằng cao su úc có hình dạng như ở hình 12. Vật chắn nước áy làm
bằng gỗ, kích thước thanh gỗ có chiều rộng bằng chiều rộng thép chữ C của dầm áy và dùng bu
lông có ường kính d =18mm liên kết chặt vào dầm áy, khoảng cách giữa các bu lông dọc theo dầm
áy là 500mm. Cấu tạo của vật chắn nước bên bằng cao su cho ở hình 12.
lOMoARcPSD| 58591236
14
Hình 11 – Bánh xe bên và ngược hướng
Hình 12 – Vật chắn nước bên Hình 13 – Đường ray bánh xe chịu lực
Đường ray của bánh xe chịu lực ược chế tạo bằng thép úc CT35 cho ở hình 13, bề rộng mặt
trên của ray 160mm, bề rộng ế ường ray 230mm, chiều dày của bụng ường ray d=60mm, chiều
cao ường ray h=280mm và h
1
=110mm (h
1
là khoảng cách từ mép trên ường ray tới phần bản bụng
hết lượn cong và chuyển sang thẳng). Đường ray chôn trong bê tông số hiệu I28.
Kiểm tra ứng suất cục bộ trong bản bụng ường ray:
P
x
cb
3h
1
Kiểm tra ứng suất nén bê tông dưới ế ường ray:
P
x
n
3hb
trong ó ứng suất khi ép cục bộ của ường ray [ ]
cb
và ứng suất nén cho phép của bê tông [ ]
n
cho ở
bảng PL.3 và PL.4 phụ lục.
Vị trí của bánh xe, ường ray và vật chắn nước bên cho ở hình 14. Bộ phận cố ịnh dưới vật chắn
nước và dưới bánh xe dùng thép chữ IN
o
20a. Tất cả các neo của các bộ phận cố ịnh ều dùng cốt
thép 16 dài 600mm hàn vào cánh thép chữ I và chôn trong bê tông. Khoảng cách giữa các cốt
thép neo là 700mm. Trên mặt của bộ phận cố ịnh hàn thêm vào một lớp thép không rỉ dày 5mm,
Cách bố trí các bộ phận cố ịnh xem hình 14.
lOMoARcPSD| 58591236
15
Hình 14 – Cấu tạo bộ phận cố ịnh
8) Tính lực mở cửa van
Lực cần thiết ể nâng cửa van phẳng ược xác ịnh theo công thức sau:
T 1,1G
c
1,2(T
x
c
T )
c
c
P
h
c
trong ó:
G
c
– trọng lượng toàn bộ bộ phận ộng của cửa van.
T
x
c
F
x
c
– tổng lực ma sát trong bộ phận gối ỡ ộng, với bánh xe chịu lực như ở hình 9 thì lực ma
sát trong mỗi bánh xe ược xác ịnh theo công thức sau:
F
x
c
P (frxc f )1
R
x
f – hệ số ma sát trượt giữa trục và ống bọc trục (bạc) bằng ồng lấy f=0,3.
f
1
– hệ số ma sát lăn giữa bánh xe và ường ray f
1
=0,1. r – bán kính
của trục.
R
x
– bán kính của bánh xe.
T
c
c
F
c
c
– tổng lực ma sát trong vật chắn nước bên ược xác ịnh theo công thức:
F
c
c
=f
c
b
c
H
tb
L
c
f
c
– hệ số ma sát giữa cao su và ường trượt lấy f
c
=0,5. b
c
– bề rộng chịu áp lực
nước của vật chắn nước cao su chữ P ấy b
c
=5cm.
– trọng lượng riêng của nước.
H
tb
– chiều cao trung bình của cột nước thượng lưu. L
c
– chiều
dài của vật chắn nước bên.
P
h
c
– lực hút do chân không xuât hiện dưới vật chắn nước áy:
lOMoARcPSD| 58591236
16
P
h
c
p b L
h c
' '
c
p
h
– lực hút ơn vị bằng 6kN/m
2
.
b
c
’ – bề rộng vật chắn nước áy.
L
c
’ – chiều dài vật chắn nước áy.
2.5. Ví dụ nh toán các bộ phận của kết cấu van theo hệ phẳng
2.5.1. Số liệu nh toán
- Bề rộng lỗ cống: L
o
= 11m
- Cột nước thượng lưu: H
t
= 5,5m
- Cột nước hạ lưu: H
h
= 0
- Vật chắn nước áy bằng gỗ, vật chắn nước bên bằng cao su úc hình chữ P - Vật liệu chế
tạo van:
Phần kết cấu cửa: Thép hợp kim thấp 10 Γ2C, TCVN 3104-1979
Trục bánh xe: Thép CT5
Bánh xe chịu lực: Thép úc CT35
Ống bọc truc bằng ồng
Liên kết hàn: Que hàn E43A
- Hệ số lệch tải của áp lực thủy nh n
q
=1,2 và của trọng lượng bản thân n
g
= 1,1
- Độ võng giới hạn của dầm chính: 1
1
; của dầm phụ:
1 1
n
0
600 n
0
250
- Cường ộ nh toán của thép chế tạo van:
Ưng suất pháp khi kéo, nén dọc trục R= 2140 daN/cm
2
Ứng suất pháp khi uốn R
u
= 2250 daN/cm
2
Ứng suất
ếp R
c
=1290 daN/cm
2
Ứng suất ép mặt ầu R
emd
=3220 daN/cm
2
trong ó ã nhân với hệ số ộ n cậy
c
=0,72.
2.2.2. Nội dung thiết kế
1. Bố trí tổng thể van
Để bố trí tổng thể van cần sơ bộ xác ịnh vị trí và kích thước cơ bản của dầm chính.
a) Thiết kế dầm chính – Thiết kế cửa van phẳng trên mặt có hai dầm chính.
Xác ịnh kích thước cơ bản của cửa van:
- Chọn khoảng cách từ mép cống tới tâm bánh xe c=0,20m
- Nhịp nh toán của cửa van: L = L
o
+2c = 11 + 2×0,2 = 11,4m
- Chiều cao cột nước thượng lưu H
t
= 5,5m
- Độ cao vượt an toàn = 0,3m
lOMoARcPSD| 58591236
17
- Chiều cao toàn bộ cửa van h
v
= H
t
+ = 5,5 + 0,3 = 5,8m.
Vị trí của hợp lực của áp lực thủy nh (hình 15) cách áy van một oạn:
Hình 15 - Sơ ồ vị trí dầm chính
Chọn oạn công xôn phía trên a
1
theo yêu cầu ộ cứng a
1
0,45h
v
=0,45×5,8=2,61 m, chọn
a
1
=2,6 m. Để hai dầm chính chịu lực như nhau thì phải ặt dầm chính cách ều tổng áp lực nước,
vậy khoảng cách giữa 2 dầm chính là a = 2 (h
v
- a
1
- Z) = 2,734 m. Đoạn công xôn phía dưới a
2
:
a
2
= h
v
- (a
1
+ a) = 5,8 - (2,6 + 2,734) = 0,466 m, chọn a
2
=0,5m.
Vậy khoảng cách từ dầm chính trên, dầm chính dưới tới phương của hợp lực:
a
t
= 1,367m và a
d
=1,333m
Lực tác dụng lên dầm chính dưới lớn hơn dầm chính trên:
Hình 16 – Sơ ồ nh toán dầm chính
- Mômen uốn nh toán lớn nhất:
qLo .L qL2o 91,87 11 11,4 91,87 112
Mmax =1490,60kNm
2 2 8 4 8
- Lực cắt nh toán lớn nhất:
Qmax qLo 91,87 11 =505,29kN
2 2
q = n.q
lOMoARcPSD| 58591236
18
Xác ịnh chiều cao dầm chính dựa vào iều kiện kinh tế và iều kiện ộ cứng ối với dầm ơn chịu lực
phân bố ều có ết diện ối xứng:
- Theo iều kiện kinh tế: h
kt
3 k.
b
.W
yc
trong ó lấy k 1,5;
b
140; W
yc
Mmax 1490,60 10 4 6624,87cm3
R
u
2250
h
kt
3
1,5 140 6624,87 112cm
- Theo iều kiện ộ cứng, chiều cao nhỏ nhất của dầm: hmin 245 R.L.nE
o
n . PP
tc
tc
n .
q
q
tc
q
tc
P
trong ó: n
o
= 600; E = 2,1 10
6
daN/cm
2
; q
tc
= 76,56 kN/m; có n
q
1,2.
5 2250 11,4 10
2
600 76,56
hmin 24 2,1 10 6 1,2 76,56 127,2cm
Để xét tới bản mặt tham gia chịu lực với dầm chính, ở ây chọn:
h
b
=112cm,
c
=2,5cm, h=117cm và bố trí tổng thể van như ở hình 17.
Hình 17 - Sơ ồ bố trí tổng thể van
b) Bố trí giàn ngang - Bố trí 3 giàn ngang trong phạm vi ết diện dầm chính
lOMoARcPSD| 58591236
19
không ổi như ở hình 17 với khoảng cách B
L
o
11
2,75m.
4 4
c) Bố trí dầm phụ dọc - Dầm phụ dọc hàn chặt vào bản mặt và bố trí bằng mặt với cánh thượng
giàn ngang nên có thể nh như dầm ơn có gối tựa là hai giàn ngang và ỡ tải trọng từ bản mặt
truyền ến. Dầm phụ chọn loại ết diện chữ C ặt úp xuống, vị trí các dầm phụ dọc như ở hình
17.
d) Giàn chịu trọng lượng - Giàn chịu trong lượng bố trí trong mặt phẳng cánh hạ dầm chính, là
giàn có thanh cánh song song dùng thanh bụng xiên có ết diện là thép góc ơn L63×6, cấu tạo
giàn chịu trọng lượng như ở hình 17, giàn chịu trọng lượng là giàn gấp khúc, ể cho việc nh ược
ơn giản ta coi là giàn phẳng
e) Trụ biên - Tiết diện trụ biên của cửa van này dùng ết diện chữ I, có chiều cao thay ổi, tại vị trí
dầm chính có chiều cao bằng chiều cao ết diện ầu dầm chính, tại ỉnh và áy trụ biên có chiều
cao ết diện 400mm.
f) Bánh xe chịu lực, bánh xe bên và ngược hướng - Kết cấu bánh xe chịu lực có cấu tạo như ở
hình 9 và ược bố trí ở mặt sau trụ biên tại vị trí các dầm chính. Bánh xe bên và bánh xe ngược
hướng dùng bánh xe bằng thép bọc cao su như ở hình 11 và ược bố trí như ở hình 14b.
h) Vật chắn nước - Vật chắn nước hai bên bằng cao su úc dạng chữ P có cấu tạo như ở hình 12,
còn vật chắn nước dưới áy làm bằng gỗ như ở hình 14a.
2. Tính toán bản mặt
Bản mặt ược bố trí thành 4 dãy giống nhau, nên chỉ cần nh cho một dãy như ở hình 18.
Hnh 18 - Sơ ồ nh chiều dày các ô bản mặt
Các ô bản mặt có tỷ số b/a < 2 nên ược nh toán như tấm hình chữ nhật tựa trên hai cạnh chịu
tải trọng phân bố ều. Trong trường hợp này chiều dày bản mặt ược nh theo công thức:
bm
0,61.a.

Tài liệu khác của Đại học Thủy Lợi

Preview text:

lOMoAR cPSD| 58591236 1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
BỘ MÔN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP
(THIẾT KẾ CỬA VAN PHẲNG BẰNG THÉP) HÀ NỘI – 2014 lOMoAR cPSD| 58591236 1 MỤC LỤC TT Nội dung Trang
I KẾT CẤU CỬA VAN PHẲNG 2
II TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỦA VAN THEO HỆ PHẲNG 3
2.1 Nội dung và yêu cầu tính toán 3
2.2 Phương pháp tính toán 3
2.3 Bố trí tổng thể kết cấu van 3
2.4 Tính toán các bộ phận của kết cấu van theo hệ phẳng 5 2.5 Ví dụ tính toán 15
III TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỦA VAN THEO BÀI TOÁN KHÔNG GIAN 41
3.1 Khái quát về bài toán không gian 41
3.2 Thiết lập mô hình tính 41
IV SỐ LIỆU BÀI TẬP LỚN CỬA VAN PHẲNG 51 PHỤ LỤC 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 lOMoAR cPSD| 58591236 2 CỬA VAN PHẲNG
I. KẾT CẤU CỬA VAN PHẲNG
Cửa van có mặt trực tiếp chịu áp lực nước là mặt phẳng hay mặt cong khi óng mở chuyển ộng
thẳng trong mặt phẳng rãnh van ược gọi là cửa van phẳng. Của van phẳng ược chia thành hai loại
chính là cửa van ở trên mặt và cửa van dưới sâu. Cửa van phẳng có hai bộ phận cơ bản là bộ phận
ộng và bộ phận cố ịnh. Bộ phận ộng của cửa van gồm có các cấu kiện sau: 1. Bản mặt, 2. Dầm
chính, 3. Dầm phụ dọc, 4. Giàn ngang, 5. Giàn chịu trọng lượng, 6. Trụ biên, 7. Bánh xe chịu lực,
bánh xe bên và bánh xe ngược hướng, 8. Vật chắn nước, ược thể hiện ở hình 1 và hình 2.
Hình 1 – Kết cấu cửa van phẳng
Hình 2 - Hinh vẽ phối cảnh cửa van phẳng lOMoAR cPSD| 58591236 3
II. TÍNH TOÁN KẾT CẤU VAN THEO HỆ PHẲNG
2.1. Nội dung và yêu cầu tính toán
Tính toán i sâu về mặt thiết kế kỹ thuật. Yêu cầu thiết kế như sau: -
Một bản thuyết minh về phương án bố trí chung kết cấu van, các bộ phận chủ yếu
như bản mặt, dầm phụ, giàn ngang, dầm chính, giàn chịu trọng lượng, trụ biên, gối ỡ và vật chắn nước. -
Một bản vẽ gồm các bộ phận kết cấu chủ yếu và các chi tiết kết cấu.
2.2. Phương pháp tính toán
Thiết kế theo phương pháp phân tích kết cấu van thành các bộ phận phẳng riêng biệt ể tính,
những phân tố thuộc hai bộ phận (phân tố nằm ở giao tuyến giữa hai hệ phẳng) có ứng suất bằng
tổng ứng suất trong hai hệ phẳng ó.
Các phân tố của phần ộng ược tính theo phương pháp trạng thái giới hạn, còn bộ phận cố ịnh và
các chi tiết máy (bánh xe, ường ray) ược tính theo phương pháp ứng suất cho phép.
Cường ộ tính toán R của thép trong các phân tố của bộ phận ộng khi kiểm tra về cường ộ và ổn ịnh
ược tính theo công thức sau: R = c cf trong ó:
f – ứng suất chảy của vật liệu.
c – hệ số ộ tin cậy. c - hệ số chuyển từ cường ộ chịu kéo dọc trục sang cường ộ bất kỳ.
Cường ộ tính toán R của thép CT3 dùng ể chế tạo các kết cấu của bộ phận ộng cửa van cho trong bảng PL.1 phụ lục.
Ứng suất cho phép của thép rèn và thép cán dùng ể chế tạo các chi tiết máy của cửa van cho ở
bảng PL.2 phụ lục. Ứng suất cho phép của thép úc ể chế tạo bánh xe, ường ray cho ở bảng PL.3
phụ lục. Ứng suất cho phép của bê tông chịu nén cho ở bảng PL.4 phụ lục.
2.3. Bố trí tổng thể kết cấu van
Trong phần bố trí tổng thể cần xác ịnh sơ bộ các kích thước và vị trí các bộ phận sau khi ã xem xét
kết cấu van một cách toàn diện. Sau ây sẽ trình bày những vấn ề cần chú ý trong khi bố trí tổng thể:
1) Xác ịnh sơ bộ vị trí và kích thước dầm chính - Bố trí dầm chính theo nguyên tắc hai dầm
chính chịu tải trọng bằng nhau, nghĩa là vị trí của dầm chính trên và dầm chính dưới phải cách ều
phương của hợp lực áp lực thủy tĩnh W như ở hình 3, ồng thời phải thỏa mãn các yêu cầu sau: -
Khoảng cách từ dầm chính trên tới ỉnh van phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,45hv, trong ó hv là chiều cao cửa van. -
Khoảng cách từ dầm chính dưới tới áy van phải thỏa mãn iều kiện 30o .
Nếu không thỏa mãn các iều kiện trên thì có thể iều chỉnh, nhưng sau khi iều chỉnh thì tải trọng
tác dụng lên mỗi dầm chính không ược chênh nhau quá lớn. lOMoAR cPSD| 58591236 4
Hình 3 – Bố trí dầm chính Nhịp tính toán của dầm chính: L = Lo + 2c trong ó:
Lo – bề rộng lỗ cống. c – khoảng cách từ mép cống tới trung tâm bánh xe chịu lực, thường lấy c=0,025Lo.
Chọn chiều cao của tiết diện dầm chính dựa vào iều kiện kinh tế và iều kiện ộ cứng: h kt 3 k b Wyc hmin 245 RLnE o ppc qqc
trong ó: k – hệ số phụ thuộc liên kết, với dầm hàn k =1,3 ÷ 1,5. h b 120 160; W Mmax qL2 ; b b yc R 8R q 1 n H 1 2t ; 1 ; E=2,1×108kN/m2. 4 no 600
n – hệ số tải trọng của áp lực thủy tĩnh.
2) Bố trí giàn ngang - Để ảm bảo ộ cứng ngang của cửa van, khoảng cách giữa các giàn ngang
không nên chọn lớn hơn 4m. Bố trí giàn ngang cần phải tuân theo 3 iều kiện sau ây:
- Bố trí cùng khoảng cách (cách ều nhau).
- Giàn ngang nằm trong oạn dầm chính không thay ổi tiết diện.
- Để tiện cho việc bố trí giàn chịu trọng lượng nên ặt một giàn ngang ở giữa van.
3) Bố trí dầm phụ dọc (ngang) - Dầm phụ dọc ược bố trí song song với dầm chính, càng xuống sâu
bố trí càng dày vì áp lực nước càng tăng. Tùy theo khoảng cách giữa hai dầm chính, khoảng cách
giữa dầm chính trên và dầm ỉnh, giữa dầm chính dưới và dầm áy mà bố trí một hay hai dầm phụ
dọc. Dầm phụ dọc hàn chặt vào bản mặt và ặt chồng lên cánh thượng giàn ngang có thể tính như
dầm liên tục có gối tựa là các giàn ngang, còn khi dầm phụ dọc ặt bằng mặt với cánh thường giàn lOMoAR cPSD| 58591236 5
ngang thí có thể tính như dầm ơn có nhịp là khoảng cách giữa hai giàn ngang. Dầm phụ thường
dùng tiết diện chữ I hay chữ C ặt úp xuống ể tránh ọng nước và bùn cát.
4) Trụ biên - Trụ biên của cửa van trên mặt chịu tải trọng không lớn, nên dùng tiết diện chữ I, như
vậy cấu tạo sẽ ơn giản hơn.
5) Giàn chịu trọng lượng –Thường dùng giàn có hệ thanh bụng xiên và ược cấu tạo bằng thép góc ơn.
6) Gối ỡ – Bánh xe chịu lực ược bố trí ở mặt sau trụ biên, bánh xe bên và bánh xe ngược hướng
dùng bánh xe thép bọc cao su ể giảm chấn ộng.
7) Vật chắn nước – Vật chắn nước hai bên bằng cao su bố trí trong khẩu ộ cống ể tiện cho việc
kiểm tra, còn vật chắn nước áy có thể làm bằng cao su hay gỗ.
Khi thiết kế có thể tham khảo cách bố trí kết cấu van như trình bày ở hình 1.
2.4. Tính toán các bộ phận của kết cấu van theo hệ phẳng
1) Tính toán bản mặt - Nếu bản mặt hàn vào dầm phụ, giàn ngang, dầm chính thì ược tính như
tấm tựa lên bốn cạnh. Chiều dày bản mặt ược xác ịnh theo công thức: pi bm 2,45a (*) Ru trong ®ã:
a - c¹nh ng¾n cña « b¶n mÆt
(m). b - c¹nh dµi cña « b¶n mÆt (m).
pi - c-êng ®é ¸p lùc thñy tÜnh tính toán t¹i t©m cña « b¶n mÆt ®-îc xÐt (kN/m2).
Ru - c-êng ®é chÞu uèn cña thÐp lµm b¶n mÆt (kN/m2).
- hÖ sè phô thuéc vµo tû sè b/a cho ở bảng 1.
Bảng 1 Giá trị hệ số b/a 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 >2 0,0388 0,0460 0,0535 0,0587 0,0616 0,0622 0,0625
Khi « cã c¹nh dµi b > 2 lÇn c¹nh ng¾n a, « ®-îc tÝnh nh- tÊm tùa trªn 2 c¹nh với =0,0625. Vậy
trong tr-êng hîp nµy từ công thức (*) ta suy ra chiều dày bản mÆt ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: bm 0,61.a. .
Để dự phòng ăn mòn chiều dày bản mặt chọn bm 8 mm và lấy tròn mm, nếu chiều dày bản mặt
ở các ô chênh nhau quá lớn thì có thể chọn hai loại chiều dày khác nhau, chỗ nối tiếp giữa hai bản
mặt phải ặt ở vị trí dầm chính hoặc dầm phụ.
2) Tính dầm phụ dọc - Dầm phụ dọc bố trí song song với dầm chính, truyền lực từ bản mặt
lên giàn ngang, dầm phụ dọc ược tính như dầm liên tục hoặc dầm ơn tùy thuộc cách bố lOMoAR cPSD| 58591236 6
trí dầm phụ, nhịp là khoảng cách B giữa hai giàn ngang và chịu tải trọng phân bố ều có cường ộ: a a q t d i p .bii p .i (daN/cm2 ) 2
trong ó: at - khoảng cách từ dầm ang xét ến dầm trên nó. ad - khoảng
cách từ dầm ang xét ến dầm dưới nó. pi – áp lực thủy tĩnh tính toán ở
trục dầm thứ i (daN/cm2).
Xác ịnh mômen uốn lớn nhất Mmax, lực cắt lớn nhất Qmax trong dầm phụ dọc và xác ịnh mô un chống uốn yêu cầu: Wyc Mmax (m3 ) R u
Dựa vào Wyc chọn tiết diện dầm phụ, thường dùng diện chữ và có xét tới bản mặt tham gia chịu lực.
Kiểm tra ộ võng của dầm phụ theo công thức sau: f 5 McmaxB 1 1 B 48 EJ no 600 3) Tính toán dầm chính
- Xác ịnh tải trọng tác dụng lên dầm chính
Vị trí của dầm chính nếu vì xét tới các yêu cầu khác mà phải iều chỉnh nhiều, làm cho vị trí
hai dầm chính không còn ối xứng qua phương tác dụng của hợp lực áp lực thủy tĩnh W, thì dầm
chính sẽ chịu tải trọng khác nhau. Như vậy cần phải tìm tải trọng thực tế của mỗi dầm chính và lấy
dầm chịu tải trọng lớn nhất ể thiết kế.
Gọi W là tổng áp lực thủy tĩnh trên một ơn vị chiều dài van, thì tải trọng tác dụng lên mỗi mét
dài dầm chính ược xác ịnh theo công thức sau: qct W dd qcd W dt dt dd d t dd trong ó:
dt – khoảng cách từ dầm chính trên tới phương của hợp lực W.
dd – khoảng cách từ dầm chính dưới tới phương của hợp lực W. lOMoAR cPSD| 58591236 7
Hình 4 – Sơ ồ tính toán dầm chính
Sau khi xác ịnh ược tải trọng tính toán tác dụng lên mỗi dầm chính, căn cứ vào sơ ồ tính toán
cho ở hình 4 xác ịnh nội lực Mmax và Qmax.
- Xác ịnh kích thước tiết diện dầm chính
Kích thước tiết diện dầm chính ở giữa nhịp ược tiến hành tính toán theo trình tự ã ược trình bày
trong giáo trình Kết cấu thép.
Nếu dầm chính ặt sát bản mặt và hàn vào bản mặt thì phải xét tới bản mặt tham gia chịu lực với dầm chính.
Hình 5 – Tiết diện tính toán dầm chính
Bề rộng của bản mặt tham gia chịu uốn với dầm chính phải thỏa mãn iều kiện sau ây: a t a d ; b bc 50 ; b 0,3L b 2
trong ó: at và ad – khoảng cách từ dầm chính ang xét tới hai dầm phụ trên và dưới nó. bc –
bề rộng của bản cánh dầm chính.
– chiều dày của bản mặt.
L – nhịp tính toán của dầm chính.
Lúc này tiết diện của dầm chính chỉ có một trục ối xứng (hình 5) . Cần xác ịnh vị trí trục trung hòa
x-x và khoảng cách từ trục trung hòa tới mép ngoài cùng của tiết diện là ymax và ymin . Xác ịnh
mômen quán tính Jx của tiết diện ối với trục quán tính chính trung tâm x-x và xác ịnh ứng suất pháp lớn nhất: lOMoAR cPSD| 58591236 8 max Mmax ymax 0,85R u Jx
Nếu max 0,85R u thì thích hợp vì cánh hạ của dầm chính (cánh không trực tiếp ỡ bản mặt) còn
làm nhiệm vụ thanh cánh của giàn chịu trọng lượng. Cho nên về mặt cường ộ cần phải có một ộ
dự trữ nhất ịnh. Do ó khi chọn kích thước dầm chính, ầu tiên ta coi như chưa có bản mặt tham gia
chịu lực và tiến hành tính toán bình thường như dầm có hai trục ối xứng. Sau ó ghép thêm bản
mặt và kiểm tra lại cường ộ như vừa trình bày ở trên thì có thể thỏa mãn ược yêu cầu max 0,85R u .
- Thay ổi tiết diện dầm chính – Để tiết kiệm thép và ể giảm bớt bề rộng rãnh van, ề nghị dùng dầm
chính có chiều cao thay ổi. Nói chung iểm ổi tiết diện cách gối dầm một oạn L/6 là lợi nhất, nhưng
trong cửa van vì yêu cầu giàn ngang nằm trong phần dầm chính không thay ổi tiết diện, nên iểm
ổi tiết diện bắt ầu từ vị trí giàn ngang ở hai ầu như ở hình 6.
Hình 6 – Dầm chính thay ổi tiết diện theo nhịp
Chiều cao tiết diện tại gối dầm thường lấy bằng ho=(0,5 ÷ 0,6)h, trong ó h là chiều cao tiết diện dầm tại giữa nhịp.
- Kiểm tra ứng suất tiếp – Kiểm tra ứng suất tiếp tại tiết diện ầu dầm theo công thức: o max QJmaxox Sb x R c trong ó:
Jox - mômen quán tính tại tiết diện ầu dầm.
Sox - mômen tĩnh tại tiết diện ầu dầm.
- Kiểm tra ộ võng – Khi kiểm tra ộ võng cần xét tới dầm chính thay ổi tiết diện: f 5 qc pc L3 1 1 L 384 EJ no 600 trong ó: = 0,8.
- Tính liên kết giữa bản cánh và bản bụng dầm – Chiều cao ường hàn ược xác ịnh theo công thức sau: Q 1 maxJ xSoc h h minh 12 b h h o 1,4R g lOMoAR cPSD| 58591236 9 trong ó:
Jox - mômen quán tính tại tiết diện ầu dầm.
Soc - mômen tĩnh của bản cánh tiết diện ầu dầm ối với trục trung hòa. R h
g - cường ộ của ường hàn góc.
b – chiều dày bản bụng dầm.
- Kiểm tra ổn ịnh cục bộ của bản bụng dầm – Thanh cánh thượng của giàn ngang ược nối với bản
bụng của dầm chính, nên nó truyền lực tập trung vào bản bụng dầm chính, vì vậy tại vị trí nối tiếp
giữa bản bụng dầm chính và thanh cánh thượng giàn ngang, bản bụng dầm cần ược tăng cường
bằng các sườn ứng như ở hình 6. Nếu khoảng cách giữa các sườn ó lớn hơn 2hb thì cần ặt thêm
một sườn nữa vào khoảng giữa các sườn ứng này. Sau khi ặt sườn ứng trong các ô bản bụng dầm
không có lực tập trung, vậy ta có thể tiến hành kiểm tra ổn ịnh cục bộ mỗi ô bản bụng dầm theo công thức sau: b 2 b 2 th th c trong ó:
b - ứng suất nén tại vị trí tiếp giáp giữa bản bụng và bản cánh.
b - ứng suất tiếp trung bình tại giữa ô bản bụng dầm.
th - ứng suất pháp tới hạn tính theo công thức sau: 2 100 b thko ho 103 (daN/cm2)
trong trường hợp cánh dầm ược hàn chặt vào bản mặt nên giá trị của ko ược lấy bằng 7,46 và
trong trường hợp này lấy ho bằng hai lần khoảng cách từ trục trung hòa tới mép chịu nén của bản bụng dầm.
th - ứng suất tiếp tới hạn ược tính theo công thức sau: . th 1,25 0 ,952 100d b 2103 (daN/cm2)
Đối với ô bản bụng thứ nhất và thứ hai (kể từ ầu dầm) xem hình 6 có dạng hình thang, khi kiểm
tra coi như tấm chữ nhật có chiều cao bằng chiều cao tại giữa ô hình thang. 4) Tính toán giàn ngang
Hình thức giàn ngang xem hình 7, giàn ngang chịu áp lực nước do dầm phụ ngang và bản
mặt truyền tới rồi truyền lên dầm chính. Vậy dầm chính là gối tựa của giàn ngang. Bề rộng tải trọng
mà mỗi giàn ngang phải chịu là khoảng cách B giữa hai giàn ngang. Tổng áp lực nước mà mỗi giàn lOMoAR cPSD| 58591236 10
ngang phải chịu bằng tích số giữa hợp lực của biểu ồ áp lực nước hình tam giác với bề rộng tải trọng B (hình 7a).
Hình 7 – Sơ ồ tính toán giàn ngang
Tính giàn ngang theo các bước sau ây:
- Vẽ sơ ồ giàn ngang và xác ịnh chiều dài hình học của chúng h1, h2, h3, ...
- Xác ịnh cường ộ áp lực thủy tính tại các mắt giàn p0, p1, p2, . . . (hình 7b).
- Xác ịnh lực tập trung tại các mắt giàn theo quy tắc phân lực song song, ví dụ xác ịnh tải
trọng tập trung lên nút i của giàn ngang từ nút 3 ến nút 6: Wi pi 1 hi 1 pi 2hi 1 pi 2hi pi 1 hi B 3 3 3 3 1 - Kiểm tra tính toán: W Wi 2 n H B2
- Xác ịnh nội lực trong các thanh giàn có thể bằng phương pháp giải tích hoặc ồ giải hay dùng phần mềm SAP2000.
- Sau khi xác ịnh nội lực trong các thanh giàn, tiến hành chọn tiết diện các thanh giàn theo
các bước ã trình bày trong giáo trình Kết cấu thép.
- Khi tính cần chú ý một số iếm sau:
1) Thanh cánh thượng ngoài chịu lực dọc còn chịu uốn ược tính như một thanh chịu lực lệch tâm.
Tiết diện thanh cánh thượng thường dùng tiết diện chữ I và có xét tới bản mặt cùng tham gia chịu lực.
2) Thanh cánh dùng thống nhất một loại số hiệu, các thanh còn lại ta chọn hai thanh, một thanh
có nội lực lớn nhất và một thanh có chiều dài tính toán lớn nhất. Tiết diện các thanh ược chọn
không ược nhỏ hơn thép góc số hiệu L63×6.
5) Tính toán giàn chịu trọng lượng lOMoAR cPSD| 58591236 11
Giàn chịu trọng lượng bản thân cửa van ặt ở phía hạ lưu dầm chính, giàn chịu trọng lượng là một
giàn song song có thanh bụng xiên, do ó thanh cánh hạ của dầm chính trên và dưới là thanh cánh
thượng và cánh hạ của giàn chịu trọng lượng. Thanh cánh hạ của giàn ngang là thanh ứng của giàn
chịu trọng lượng, do ó ở ây chỉ cần thêm các thanh bụng xiên là tạo thành giàn chịu trọng lượng.
Nếu dầm chính có chiềù cao thay ổi thì giàn chịu trọng lượng là một giàn gấp khúc, nhưng ể cho
việc tính toán ược ơn giản ta coi là giàn phẳng có nhịp là nhịp tính toán của dầm chính như ở hình 8.
Hình 8 - Sơ ồ tính toán giàn chịu trọng lượng
Trình tự tính toán giàn chịu trọng lượng như sau:
- Xác ịnh trọng lượng bản thân cửa van theo công thức sau:
G 0,55F F (kN) trong ó: F là diện tích chịu áp lực
nước của cửa van tính bằng m2. - Giàn chịu trọng lượng ặt ở phía hạ lưu
van và chịu tải trọng lấy bằng 0,4G. Đem 0,4G phân phối lên các mắt giàn
như ở hình 8. Tải trọng tác dụng lên mỗi mắt giàn là: 0,4n Gg Pm m
trong ó: ng là hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, m là số khoảng mắt giàn.
- Dùng phương pháp giải tích hoặc ồ giải hay phần mềm SAP2000 ể xác ịnh nội lực trong các thanh giàn.
- Chọn thanh xiên có nội lực lớn nhất ể xác ịnh tiết diện thanh xiên của giàn chịu trọng
lượng. Dùng thép góc ơn số hiệu không nhỏ hơn L63×6. Các thanh xiên chọn cùng một loại số hiệu.
- Chú ý thanh ứng giàn chịu trọng lượng cũng là thanh cánh hạ của giàn ngang, nên ứng
suất trong thanh ứng bằng tổng ứng suất do áp lực thủy tĩnh và trọng lượng bản thân van sinh ra:
nước + trọng lượng van R 6) Tính toán trụ biên lOMoAR cPSD| 58591236 12
Trụ biên chịu lực dọc ồng thời chịu uốn, nên ược tính như một thanh chịu lực lệch tâm. Tiết diện
trụ biên thường lấy theo yêu cầu về cấu tạo. Chiều cao của bản bụng trụ biên bằng chiều cao của
bản bụng dầm chính tại ầu dầm, chiều dày bản bụng cũng lấy bằng chiều dày bản bụng dầm chính.
Bề rộng bản cánh trụ biên chọn ủ ể bố trí bánh xe chịu lực, thường lấy bằng 400mm, chiều dày
bản cánh lấy bằng chiều dày cánh dầm chính. Đường hàn liên kết giữa bản cánh và bản bụng lấy
bằng 6mm. Cần kiểm tra ứng suất trong trụ biên tại tiết diện có mômen và lực cắt lớn.
7) Tính toán bộ phận gối ỡ
Bánh xe chịu lực ược bố trí ở mặt sau trụ biên, trên mỗi trụ ỡ lắp hai bánh xe. Vị trí của bánh
xe có thể bố trí theo hai cách, cách thứ nhất là bánh xe ặt ngay sau dầm chính, như vậy trụ biên
sẽ chịu mômen uốn nhỏ, khi ó lực tác dụng lên bánh xe bằng phản lực của dầm chính. Cách thứ
hai là bánh xe ặt ối xứng với tổng áp lực nước tác dụng lên cửa van mà không ặt ngay sau dầm
chính, nên trụ biên chịu uốn lớn, nhưng các bánh xe chịu lực bằng nhau. Trường hợp này dùng khi
dầm chính chịu tải trọng không ều. Kích thước của bánh xe có thể tham khảo hình 9.
Trình tự tính toán bánh xe chịu lực như sau:
- Xác ịnh bề rộng và ường kính bánh xe - Tỷ số giữa ường kính và bề rộng bánh xe vào
khoảng từ 3 ến 5. Bánh xe dùng thép úc CT35 , ứng suất cho phép của thép úc CT35 tra ở bảng PL.3 phụ lục.
Kiểm tra ứng suất trong bánh xe theo công thức sau: Pxc ncl L Dx x
trong ó: P cx – lực tiêu chuẩn tác dụng lên bánh xe;
Lx – bề rộng bánh xe chịu lực; Dx – ường kính của bánh xe.
[ ]ncl - ứng suất cho phép chịu nén theo ường kính con lăn.
- Tính toán trục bánh xe và ống bọc trục - Ống bọc trục (bạc) làm bằng ồng có ứng suất ép
cục bộ cho phép [ ]cbt =250(daN/cm2). Khoảng cách giữa hai oạn của ống bọc trục cách
nhau s=20(mm), chiều dài ống bọc trục c=220 (mm), khoảng cách từ mép ống bọc trục tới
trung tâm gối ỡ a=30mm. Trục làm bằng thép CT5 có ứng suất cho phép cho ở bảng PL.2
phụ lục. Đường kính trục bánh xe d (mm).
Kiểm tra ứng suất ép cục bộ do tiếp xúc giữa trục và ống bọc trục: d cP xc cbl
Kiểm tra ứng suất ép cục bộ do tiếp xúc giữa trục và các bản thép gối tựa của trục ở hai ầu trục: Pxc cbt 2d lOMoAR cPSD| 58591236 13
Hình 9 – Bánh xe chịu lực
Sơ ồ tính toán trục bánh xe cho ở hình 10, kiểm
tra ứng suất của trục theo công thức sau: Kiểm tra ứng suất pháp: Mc 0,1.d3
Kiểm tra ứng suất tiếp: 4 Qc
Hình 10 – Sơ ồ tính trục bánh xe 3 0,7854.d2 trong ó Mc P (a c c x 0,25c)/2 và Qc P /2x .
- Bánh xe ngược hướng và bánh xe bên – Dùng bánh xe có ường kính 200mm và trục bánh xe có
ường kính d=40mm, như ở hình 11.
7) Vật chắn nước và bộ phận cố ịnh
Vật chắn nước hai bên bằng cao su úc có hình dạng như ở hình 12. Vật chắn nước áy làm
bằng gỗ, kích thước thanh gỗ có chiều rộng bằng chiều rộng thép chữ C của dầm áy và dùng bu
lông có ường kính d =18mm liên kết chặt vào dầm áy, khoảng cách giữa các bu lông dọc theo dầm
áy là 500mm. Cấu tạo của vật chắn nước bên bằng cao su cho ở hình 12. lOMoAR cPSD| 58591236 14
Hình 11 – Bánh xe bên và ngược hướng
Hình 12 – Vật chắn nước bên Hình 13 – Đường ray bánh xe chịu lực
Đường ray của bánh xe chịu lực ược chế tạo bằng thép úc CT35 cho ở hình 13, bề rộng mặt
trên của ray 160mm, bề rộng ế ường ray 230mm, chiều dày của bụng ường ray d=60mm, chiều
cao ường ray h=280mm và h1=110mm (h1 là khoảng cách từ mép trên ường ray tới phần bản bụng
hết lượn cong và chuyển sang thẳng). Đường ray chôn trong bê tông số hiệu I28.
Kiểm tra ứng suất cục bộ trong bản bụng ường ray: P x cb 3h1
Kiểm tra ứng suất nén bê tông dưới ế ường ray: P x n 3hb
trong ó ứng suất khi ép cục bộ của ường ray [ ]cb và ứng suất nén cho phép của bê tông [ ]n cho ở
bảng PL.3 và PL.4 phụ lục.
Vị trí của bánh xe, ường ray và vật chắn nước bên cho ở hình 14. Bộ phận cố ịnh dưới vật chắn
nước và dưới bánh xe dùng thép chữ INo20a. Tất cả các neo của các bộ phận cố ịnh ều dùng cốt
thép 16 dài 600mm hàn vào cánh thép chữ I và chôn trong bê tông. Khoảng cách giữa các cốt
thép neo là 700mm. Trên mặt của bộ phận cố ịnh hàn thêm vào một lớp thép không rỉ dày 5mm,
Cách bố trí các bộ phận cố ịnh xem hình 14. lOMoAR cPSD| 58591236 15
Hình 14 – Cấu tạo bộ phận cố ịnh
8) Tính lực mở cửa van
Lực cần thiết ể nâng cửa van phẳng ược xác ịnh theo công thức sau: T 1,1Gc 1,2(T c c c x T )c Ph trong ó:
Gc – trọng lượng toàn bộ bộ phận ộng của cửa van. T c c x
Fx – tổng lực ma sát trong bộ phận gối ỡ ộng, với bánh xe chịu lực như ở hình 9 thì lực ma
sát trong mỗi bánh xe ược xác ịnh theo công thức sau: F c x P (frxc f )1 Rx
f – hệ số ma sát trượt giữa trục và ống bọc trục (bạc) bằng ồng lấy f=0,3.
f1 – hệ số ma sát lăn giữa bánh xe và ường ray f1=0,1. r – bán kính của trục.
Rx – bán kính của bánh xe. T c c c
Fc – tổng lực ma sát trong vật chắn nước bên ược xác ịnh theo công thức: F c c =fcbc HtbLc
fc – hệ số ma sát giữa cao su và ường trượt lấy fc=0,5. bc – bề rộng chịu áp lực
nước của vật chắn nước cao su chữ P ấy bc=5cm.
– trọng lượng riêng của nước.
Htb – chiều cao trung bình của cột nước thượng lưu. Lc – chiều
dài của vật chắn nước bên. P c
h – lực hút do chân không xuât hiện dưới vật chắn nước áy: lOMoAR cPSD| 58591236 16 P c ' ' h p b Lh c c
ph – lực hút ơn vị bằng 6kN/m2.
bc’ – bề rộng vật chắn nước áy.
Lc’ – chiều dài vật chắn nước áy.
2.5. Ví dụ tính toán các bộ phận của kết cấu van theo hệ phẳng
2.5.1. Số liệu tính toán
- Bề rộng lỗ cống: Lo = 11m
- Cột nước thượng lưu: Ht = 5,5m
- Cột nước hạ lưu: Hh = 0
- Vật chắn nước áy bằng gỗ, vật chắn nước bên bằng cao su úc hình chữ P - Vật liệu chế tạo van:
Phần kết cấu cửa: Thép hợp kim thấp 10 Γ2C, TCVN 3104-1979 Trục bánh xe: Thép CT5
Bánh xe chịu lực: Thép úc CT35
Ống bọc truc bằng ồng
Liên kết hàn: Que hàn E43A
- Hệ số lệch tải của áp lực thủy tĩnh nq=1,2 và của trọng lượng bản thân ng = 1,1 1 1
- Độ võng giới hạn của dầm chính: 1 1 ; của dầm phụ: n0 600 n0 250
- Cường ộ tính toán của thép chế tạo van:
Ưng suất pháp khi kéo, nén dọc trục R= 2140 daN/cm2
Ứng suất pháp khi uốn Ru = 2250 daN/cm2 Ứng suất tiếp Rc =1290 daN/cm2
Ứng suất ép mặt ầu Remd =3220 daN/cm2
trong ó ã nhân với hệ số ộ tin cậy c=0,72.
2.2.2. Nội dung thiết kế
1. Bố trí tổng thể van
Để bố trí tổng thể van cần sơ bộ xác ịnh vị trí và kích thước cơ bản của dầm chính.
a) Thiết kế dầm chính – Thiết kế cửa van phẳng trên mặt có hai dầm chính.
Xác ịnh kích thước cơ bản của cửa van:
- Chọn khoảng cách từ mép cống tới tâm bánh xe c=0,20m
- Nhịp tính toán của cửa van: L = Lo+2c = 11 + 2×0,2 = 11,4m
- Chiều cao cột nước thượng lưu Ht = 5,5m
- Độ cao vượt an toàn = 0,3m lOMoAR cPSD| 58591236 17
- Chiều cao toàn bộ cửa van hv= Ht + = 5,5 + 0,3 = 5,8m.
Vị trí của hợp lực của áp lực thủy tĩnh (hình 15) cách áy van một oạn:
Hình 15 - Sơ ồ vị trí dầm chính
Chọn oạn công xôn phía trên a1 theo yêu cầu ộ cứng a1 0,45hv=0,45×5,8=2,61 m, chọn
a1=2,6 m. Để hai dầm chính chịu lực như nhau thì phải ặt dầm chính cách ều tổng áp lực nước,
vậy khoảng cách giữa 2 dầm chính là a = 2 (hv - a1 - Z) = 2,734 m. Đoạn công xôn phía dưới a2:
a2 = hv - (a1 + a) = 5,8 - (2,6 + 2,734) = 0,466 m, chọn a2=0,5m.
Vậy khoảng cách từ dầm chính trên, dầm chính dưới tới phương của hợp lực: at = 1,367m và ad=1,333m
Lực tác dụng lên dầm chính dưới lớn hơn dầm chính trên: q = n.q
Hình 16 – Sơ ồ tính toán dầm chính
- Mômen uốn tính toán lớn nhất:
qLo .L qL2o 91,87 11 11,4 91,87 112 Mmax =1490,60kNm 2 2 8 4 8
- Lực cắt tính toán lớn nhất: Qmax qLo 91,87 11 =505,29kN 2 2 lOMoAR cPSD| 58591236 18
Xác ịnh chiều cao dầm chính dựa vào iều kiện kinh tế và iều kiện ộ cứng ối với dầm ơn chịu lực
phân bố ều có tiết diện ối xứng:
- Theo iều kiện kinh tế: hkt 3 k. b.Wyc trong ó lấy k 1,5; b 140;
Wyc Mmax 1490,60 10 4 6624,87cm3 R u 2250 hkt 3 1,5 140 6624,87 112cm
- Theo iều kiện ộ cứng, chiều cao nhỏ nhất của dầm: hmin 245 R.L.nE o n . PPtctc n .q q tc qtc P
trong ó: no = 600; E = 2,1 106 daN/cm2; qtc = 76,56 kN/m; có n q 1,2. 5 2250 11,4 10 2 600 76,56 hmin 24 2,1 10 6 1,2 76,56 127,2cm
Để xét tới bản mặt tham gia chịu lực với dầm chính, ở ây chọn:
hb=112cm, c=2,5cm, h=117cm và bố trí tổng thể van như ở hình 17.
Hình 17 - Sơ ồ bố trí tổng thể van
b) Bố trí giàn ngang - Bố trí 3 giàn ngang trong phạm vi tiết diện dầm chính lOMoAR cPSD| 58591236 19
không ổi như ở hình 17 với khoảng cách B Lo 11 2,75m. 4 4
c) Bố trí dầm phụ dọc - Dầm phụ dọc hàn chặt vào bản mặt và bố trí bằng mặt với cánh thượng
giàn ngang nên có thể tính như dầm ơn có gối tựa là hai giàn ngang và ỡ tải trọng từ bản mặt
truyền ến. Dầm phụ chọn loại tiết diện chữ C ặt úp xuống, vị trí các dầm phụ dọc như ở hình 17.
d) Giàn chịu trọng lượng - Giàn chịu trong lượng bố trí trong mặt phẳng cánh hạ dầm chính, là
giàn có thanh cánh song song dùng thanh bụng xiên có tiết diện là thép góc ơn L63×6, cấu tạo
giàn chịu trọng lượng như ở hình 17, giàn chịu trọng lượng là giàn gấp khúc, ể cho việc tính ược
ơn giản ta coi là giàn phẳng
e) Trụ biên - Tiết diện trụ biên của cửa van này dùng tiết diện chữ I, có chiều cao thay ổi, tại vị trí
dầm chính có chiều cao bằng chiều cao tiết diện ầu dầm chính, tại ỉnh và áy trụ biên có chiều cao tiết diện 400mm.
f) Bánh xe chịu lực, bánh xe bên và ngược hướng - Kết cấu bánh xe chịu lực có cấu tạo như ở
hình 9 và ược bố trí ở mặt sau trụ biên tại vị trí các dầm chính. Bánh xe bên và bánh xe ngược
hướng dùng bánh xe bằng thép bọc cao su như ở hình 11 và ược bố trí như ở hình 14b.
h) Vật chắn nước - Vật chắn nước hai bên bằng cao su úc dạng chữ P có cấu tạo như ở hình 12,
còn vật chắn nước dưới áy làm bằng gỗ như ở hình 14a. 2. Tính toán bản mặt
Bản mặt ược bố trí thành 4 dãy giống nhau, nên chỉ cần tính cho một dãy như ở hình 18.
Hnh 18 - Sơ ồ tính chiều dày các ô bản mặt
Các ô bản mặt có tỷ số b/a < 2 nên ược tính toán như tấm hình chữ nhật tựa trên hai cạnh chịu
tải trọng phân bố ều. Trong trường hợp này chiều dày bản mặt ược tính theo công thức: bm 0,61.a.

Tài liệu liên quan: