SÁNG KIẾN CẢI TIẾN vật LIỆU PHAI THÉP VÀ DÀN ĐÓNG MỞ CÁC ĐẬP DÂNG TRÊN SÔNG HỆ THỐNG THỦY LỢI

SÁNG KIẾN CẢI TIẾN VẬT LIỆU PHAI THÉP VÀ DÀN ĐÓNG MỞ CÔNG TY TNHH KHAI THÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI BÌNH ĐỊNH PHÒNG KỸ THUẬT SÁNG KIẾN CẢI TIẾN VẬT LIỆU PHAI VÀ DÀN ĐÓNG MỞ PHAI ĐẬP DÂNG Tháng 9 năm 2015 Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến Công ty TNHH Khai thác công trình thủy lợi Bình Định Lĩnh vực áp dụng sáng kiến Công trình thủy lợi Tác giả sáng kiến Huỳnh Văn Trung Ngày sáng kiến được thử nghiệm 1582013 Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu 17122014 1 Phai thép đập dâng Hiện nay, Công ty.

CÔNG TY TNHH KHAI THÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI BÌNH ĐỊNH

PHÒNG KỸ THUẬT

SÁNG KIẾN CẢI TIẾN VẬT LIỆU PHAI

VÀ DÀN ĐÓNG MỞ PHAI ĐẬP DÂNG

Tháng 9 năm 2015

Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến Công ty TNHH Khai thác công trình thủy lợi Bình Định

Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Công trình thủy lợi

Tác giả sáng kiến: Huỳnh Văn Trung Ngày sáng kiến được thử nghiệm: 15/8/2013

Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu: 17/12/2014

1 Phai thép đập dâng

• Hiện nay, Công ty TNHH Khai thác công trình thủy lợi Bình Định đang quản một hệ thống công trình thủy lợi lớn và nhỏ trên địa bàn toàn tỉnh, trong đó bao gồm 24 đập dâng lớn trên hệ thống sông Kone, sông Lại Giang và sông La Tinh Với số đập dâng

đó, hàng năm Công ty có nhu cầu sử dụng một lượng gỗ tương đối lớn làm ván phai vận hành Trong khi đó, thực trạng rừng

đầu nguồn ở nước ta đang bị khai thác bừa bãi, tài nguyên rừng cạn kiệt, vật liệu gỗ đã trở nên quá khan hiếm

• Trước tình hình đó, lãnh đạo Công ty yêu cầu Phòng Kỹ thuật nghiên cứu phương án đưa ra một loại vật liệu khác thay cho gỗ

để làm ván phai các đập dâng, sao cho kích thước, trọng lượng không thay đổi so với gỗ, độ bền cao, giá thành tương đối

thấp…

Đập Thạnh Hòa 1 cao 2.5m, gồm 35 cửa, mỗi cửa rộng 2m;

sử dụng 875 tấm phai.

Phai gỗ sau thời gian sử dụng bị hư hỏng

• Sau khi nhận được yêu cầu, với cương vị là một lãnh đạo Phòng, tôi đã

có nhiều trăn trở, ra sức nghiên cứu, tính toán và cuối cùng đi đến

thống nhất phương án sử dụng vật liệu thép thay cho gỗ Với hệ thống đập dâng trên sông tương đối lớn, bước đầu chỉ tính toán thử nghiệm đại diện cho đập Thạnh Hòa 1 vì đập có quy mô lớn, số lượng ván phai

sử dụng nhiều (875 t), đồng thời vi trí đập thuận tiện cho việc đi lại

khảo sát, kiểm tra, thử nghiệm …; sau thành công sẽ có hướng nhân rộng ra các đập dâng khác

• Đập Thạnh Hòa 1 vốn có 35 cửa đóng mở bằng phai gỗ Kích thước

mỗi cữa B=2m Chiều cao đập H=2,5m Kích thước khe phai

(BxL)=(12x14)cm Để đảm bảo điều kiện đặt ra, phai thép sơ bộ được chọn như sau: Chiều cao phai thép H=0.2m Chiều dài phai thép

L=2,24m Kết cấu phai thép gồm 2 sắt hình chữ U5 KT( 50x26x3,5)mm chịu lực, dài mỗi thanh L=2,24m Thanh thép phụ đứng cao H=0,193m cũng bằng thép U5 KT( 50x26x3,5)mm gồm 6 thanh Thép bản mặt dày 3mm Sau phần gia công thô, phai thép sẽ được quét phủ hắc ín bảo

vệ cả mặt trong và ngoài.

Phai thép thực tế sau khi gia công chế tạo

Sơ họa kết cấu và kích thước phai thép.

Dầm thép chịu lực U5, KT(50x26x3.5)mm

Thép bản mặt dày 3mm Dầm thép phụ đứng U5,

KT(50x26x3.5)mm

Các tính toán cụ thể về khả năng chịu lực của phai thép:

• Thứ nhất: Tính toán khả năng chịu uốn của dầm chính:

a/Chọn trường hợp tính toán: Tính toán cho phai thép sát đáy đập Chiều cao cột nước H=2,5m ( Bằng đỉnh đập)

Đập đóng hoàn toàn để tưới

b/ Sơ đồ tính toán:

Ta có Lo = 2m

Xem như lực phân bố đều trên toàn bộ chiều rộng cửa đập:

Xác định lực phân bố đều qi

qi= α H a Với: - α: Trọng lượng riêng của nước, α=10 KN/m3 H= (H1+H2)/2=(2,3+2,5)/2=2,4m

Chiều cao phai thép a=0,2m

qi= 10 2,4 0,2=4,8KN/m

Mô men lớn nhất tại giữa dầm chính

Mmax=qi Lo 2 /8= 4,8x2 2 /8=2,40 KNm Lực cắt lớn nhất tại 2 đầu dầm:

Qmax= qi Lo/2=2,4 2 /2=2,4 KN c/ Kiểm tra điều kiện chịu uốn:

Để đảm bảo phai thép không bị uốn cong phải thỏa mãn biểu thức sau α= Mmax/Wx <= [ Ru]

Với - Mmax: Mô men lớn nhất tại giữa dầm Wx: Mô men chống uốn của mặt cắt tiết diện thép chịu lực.

* Trường hợp chỉ dầm chính chịu lực:

MẶT CẮT NGANG TIẾT

DIỆN THÉP TÍNH TOÁN • Xác định Mô men quán tính chính trung

tâm Jy Jx=( BH3-bh3)/12= (5,2.53–4,5.4,33)12 = 24,35 cm4

• Xác định Wx= Jx/ yc= 24,35/2,5=9,74 cm3

α= Mmax/Wx = 2,4.104 / 9,74 = 2464 Dan/cm2 > [ Ru]= 2.100 Dan/cm2

• Vậy dầm chính chịu lực không đảm bảo

* Trường hợp Bản mặt kết hợp với dầm chính tham gia chịu lực:

• MẶT CẮT NGANG TIẾT DIỆN THÉP TÍNH TOÁN

(14,8x5)cm, 01 hình chữ nhật có cạnh ( bxh)= (2,25x4,3)cm.

α= Mmax/Wx = 2,4.10 4 /12,55 =1.912 Dan/cm 2 < [ Ru] =2.100 Dan/cm 2

• Vậy với điều kiện bản mặt tham gia chịu lực cùng với dầm chính thì đảm bảo điều kiện chịu uốn.

Thứ hai: Kiểm tra điều kiện chịu cắt tại 2 đầu dầm:

• Để đảm bảo phai thép không bị cắt tại 2 đầu dầm phải thỏa mãn biểu thức sau:

Ta có công thức sau:

• Trong đó: - Jx: mômen quán tính của tiết diện đầu dầm.

- S0 : mômen tĩnh của tiết diện đầu dầm.

- Qmax: Lực cắt lớn nhất tại 2 đầu dầm

- δb: Chiều dàyb: Chiều dày

Với So = = (2,5* 5*5,2) – (2,15* 4,5*4,3)= 23,40 cm 2

Jx= 24,35 cm4

δb: Chiều dàyb =0,35cm

Ta có: = (2,4*100*23,4)/(24,35*0,35)=658,96Dan/cm 2 <[ Rc]=1.300 Dan/cm 2

Vậy dầm đảm bảo điều kiện chịu cắt.

Rc]

[

. 0

max max  

b Jx

S Q





max



Tính toán bản mặt chịu lực:

• Dựa vào trong một hàng ngang giữa 2 dầm phụ dọc, chỉ cần tính cho một ô, các ô còn lại cùng kích thước, chịu lực như nhau, nên tương tư,

Tính toán khả năng chịu lực của bản mặt:

Tỷ số giữa cạnh dài và cạnh ngắn a/b>=2 nên ta tính như bản tựa lên 2 cạnh

Bản mặt được tính như sau( Xét một dải có bề rộng 1m)

Ta có δb: Chiều dày = M/Wbm <= mRu

Với Wbm= δb: Chiều dàybm 2 /6, M= b 2 Pi/16

Nên δb: Chiều dàybm>= 0,61 b Pi/mRu (*)

Trong đó:

m: Hệ số điều kiện làm việc, m=1

Pi: Cường độ áp lực tác dụng lên tâm mỗi ô

b: cạnh ngắn của ô bản, b=20 cm

a: Cạnh dài của Ô bản, a=40 cm

Ru: Cường độ chịu uốn của thép làm bản mặt; Ru=2.100 DaN/cm 2

Ta có Pi = qi/S

qi = 4,8 100 DaNS=a.b=40 20= 800 Cm2

S: Diện tích một ô chịu lực có cạnh a,bNên Pi= 4,8.100/ 800=0,6 Dan/ cm2

Thế các giá trị vào biểu thức (*) ta có

δbm>= 0,61* 20* 0,6/2100 = 0,206 cmbm>= 0,61* 20* 0,6/2100 = 0,206 cm

Vậy ta chọn thép bản mặt dày δbm>= 0,61* 20* 0,6/2100 = 0,206 cmbm=3mm đảm bảo chịu lực

Kết luận: Với kết cấu thép như đã chọn đảm bảo về điều kiện chịu lực.

• Kiểm tra đẩy nổi:

Tấm phai thép chìm khi lực đẩy Archimedes nhỏ hơn trọng lượng tấm phai FA<P

Trọng lượng tấm phai tính được: P=28,7kg

Độ lớn của lực đẩy Archimedes bằng tích của trọng lượng riêng của nước và thể tích vật:

2 Dàn đóng mở phai

Từ lâu nay, công tác vận hành đập dâng khi kéo, thả ván phai bằng thủ công truyền thống vừa khó khăn, vừa hao tốn nhiều sức lực, lại rất nguy hiểm đến tính mạng của người công nhân vận hành, đặc biệt nhất mỗi khi mùa mưa lũ xảy ra

Sau thành công của phai thép, lãnh đạo Công ty tiếp tục yêu cầu nghiên cứu cải tiến phương tiện kéo thả phai nhằm khắc phục những bất cập nêu trên

Qua tìm tòi, nghiên cứu, tôi đã định hướng thiết kế dàn đóng

mở phai có kết cấu bằng thép CT3, thép chữ U hàn liên kết với thép tấm; vận hành đóng mở bằng 2 Pa lăng 500kg kết hợp với 2 thanh sắt

mạ kẽm kéo, thả tấm phai

Ghi chú:

Về khả năng áp dụng của sáng kiến:

Sau khi thiết kế, đặt hàng cho đơn vị cơ khí gia công sản xuất và thử nghiệm thành công, phai thép và dàn đóng mở đã được sử dụng thí điểm tại đập dâng Thanh Hòa 1, về lâu dài sẽ được nhân rộng đồng bộ cho toàn bộ hệ thống đập dâng do Công ty quản lý

- Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến:

Phai thép có kích thước, kết cấu tương đồng với kết cấu gỗ phai nên khi sử dụng không cần điều kiện gì khác biệt Dàn đóng mở phai có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, di chuyển thuận tiện, nên chỉ qua hướng dẫn, người công nhân vận hành có thể dễ dàng sử dụng

- Đánh giá lợi ích thu được:

Phai gỗ có trọng lượng khô khoảng 44kg/1 tấm phai, khi ngấm no nước, trọng lượng gấp 1,5 lần, tương đương 66kg Trong khi đó, phai thép theo thiết kế có trọng lượng khô hay ướt đều bằng 28,7kg Như vậy, trong quá trình mang vác, thao tác vận hành,

phai thép sẽ đem lại sự thuận tiện, giảm hao tổn sức lực khá lớn cho người công nhân

Phai thép thiết kế có khả năng chịu lực tốt, tuổi thọ cao hơn nhiều lần

so với ván phai gỗ (tuổi thọ phai gỗ trung bình khoảng 4 năm, trong khi tuổi thọ phai thép ước tính khoảng 13 năm) ; Còn giá thành ván phai gỗ khoảng

(2,2 x 0,2 x 0,1)m 3 x 7.630.000đồng =335.000 đồng/4năm => giá thành phai

gỗ trên đơn vị thời gian sử dụng = 83.930đồng/năm ; Trong khi giá thành phai thép được tính toán cùng thời điểm = 980.000 đồng/13 năm => giá thành trên đơn vị thời gian sử dụng của phai thép = 75.385 đồng/năm

So sánh giữa hai kết quả, chúng ta nhận thấy, giá thành phai thép thấp hơn so với ván phai gỗ tính trên một đơn vị thời gian sử dụng

Không những vậy, bề mặt phai thép có độ phẳng tốt, đảm bảo độ khít

ván phai gỗ với bề mặt dễ bị gồ ghề, cong vênh, lồi lõm, khi đóng đập phải sử dụng đồng thời hai hàng phai, ở giữa long một lớp đất mới đảm khảo độ khít, gây tốn kém không nhỏ về công sức và tiền bạc hàng năm.

Hiệu quả:

+ Đối với phai thép:

Giảm sử dụng gỗ làm phai góp phần bảo vệ

rừng, bảo vệ môi trường sinh thái.

Giá cả tính theo năm rẻ hơn gỗ phai.

Độ bền sử dụng cao hơn rất nhiều so với phai gỗ.

Bảo quản trong kho đơn giản hơn phai gỗ vì

không cần biện pháp diệt mối và chống cháy.

Vận chuyển nhẹ nhàng, dễ hơn phai gỗ

Mở phai bằng pa lăng nhẹ nhàng hơn mở bằng

con người với móc, xà beng…

Rất an toàn so với mở thủ công như lâu nay, có

lúc bật đầu ván phai kéo theo công nhân văng

xuống đập rất nguy hiểm.

Dàn đóng mở di chuyển nhẹ nhàng bằng bánh

xe, tháo lắp dễ dàng.

Việc ứng dụng phai thép vào thực tiễn sản xuất không những mang lại hiệu quả cao về kỹ thuật, kinh tế mà còn góp phần giảm thiểu việc sử dụng gỗ tự nhiên, nạn khai thác, tàn phá rừng bừa bãi, đóng góp tích cực trong việc bảo vệ tài nguyên, môi trường, giảm sức tàn phá của thiên tai.

Dàn đóng mở có kết cấu đơn giản, vận hành thuận tiện, di chuyển nhẹ nhàng bằng các bánh xe nhỏ

Việc đóng thả phai bằng dàn đóng mở đã giải phóng đáng kể sức lao động, đem lại sự an toàn cho người công nhân vận hành, rất được sự đồng tình, hoan nghênh của anh em quản lý đập

Tôi xin cam đoan mọi thông tin nêu trong đơn là trung thực, đúng

sự thật và hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật./