đồ án môm kết cấu thép

- Để hai dầm chính chịu lực như nhau thì phải đặt cách đều tổng áp lực nước.. - Giàn ngang nằm trong phạm vi dầm chính không thay đổi tiết diện - Số giàn ngang nên chọn lẻ để các kết cấu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI HÀ NỘI

BỘ MÔN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

 Vật chắn nước đáy bằng gỗ, vật chắn nước bên bằng cao su hình chữ P

 Vật liệu chế tạo van:

- Phần kết cấu cửa: Thép CT3

- Trục bánh xe: Thép CT5

- Bánh xe chịu lực: Thép đúc CT35└

- Ống bọc trục bằng đồng

- Liên kết hàn : Que hàn E42

 Hệ số vượt tải của áp lực thủy tĩnh: nq= 1.1 và của trọng lượng bản thân: ng= 1.1

- Ứng suất pháp khi kéo nén dọc trục: Rk,n= 2140 daN/cm2

- Ứng suất pháp khi uốn: Ru= 2250 daN/cm2

- Ứng suất cắt: Rc= 1290 daN/cm2

B NỘI DUNG THIẾT KẾ:

c c

G

Nh×n theo G

2 Thiết kế sơ bộ dầm chính :

Thiết kế cửa van phẳng trên mặt 2 dầm chính

Hình 2: Sơ đồ vị trí dầm chính.

* Xác định nhịp tính toán của cửa van:

- Chọn khoảng cách từ mép cống tới tâm bánh xe: c = 0.25 m

Nhịp tính toán cửa van là: L = Lo+ 2c = 10 + 20.25 = 10.5 m

* Chiều cao toàn bộ cửa van là : Hv = Ht + ∆

Ht = 5,5 m: Chiều cao cột nước thượng lưu

- Độ vượt cao an toàn, sơ bộ lấy ∆ = 0.3 (m)

→ Hv = 5.5+ 0.3 = 5.8 (m)

* Vị trí hợp lực của áp lực thủy tĩnh đặt cách đáy van một đoạn :

Z = H3 = 5.5

3 = 1.83 m

* Chọn đoạn công xôn phía trên a1

- Theo yêu cầu thiết kế: a1  0,45Hv = 0.455.8= 2.61 m, chọn a1= 2.6 m

- Để hai dầm chính chịu lực như nhau thì phải đặt cách đều tổng áp lực nước

→ Vậy khoảng cách hai dầm chính là:

0 L L q





- 8

2 0

 Xác định chiều cao dầm chính: Dựa vào điều kiện kinh tế và điều kiện độ cứng đốivới dầm đơn, chịu lực phân bố đều, có tiết diện đối xứng:

- Theo điều kiện kinh tế: hkt = 3

yc

b W k

tc tc

q n p n

q p

Để đảm bảo độ cứng ngang của cửa van, khoảng cách giữa các giàn ngang

B không nên lớn hơn 4m Bố trí dàn ngang tuân theo điều kiện:

Bố trí các dàn ngang cách đều nhau

- Giàn ngang nằm trong phạm vi dầm chính không thay đổi tiết diện

- Số giàn ngang nên chọn lẻ để các kết cấu như dầm chính, giàn chịu trọng lượng

có dạng đối xứng Ở đây bố trí 3 giàn ngang và 2 trụ biên

3 Bố trí dầm phụ dọc.

Dầm phụ dọc hàn chặt vào bản mặt và tựa lên các giàn ngang có thể tính

như dầm đơn, gối tựa là 2 giàn ngang và đỡ tải trọng của bản mặt truyền đến.Dầm phụ được bố trí song song với dầm chính, càng xuống sâu dầm càng dầyvì

áp lực nước tăng Dầm phụ chọn tiết diện chữ C đặt úp để tránh đọng nước

Bố trí các dầm phụ dọc như hình 3.

Hình 4 : Bố trí các dầm dọc phụ.

4 Trụ biên.

Trụ biên ở hai đầu cửa van, chịu lực từ dầm chính, dầm phụ và lực đóng

mở van Trụ biên gắn với gối tựa kiểu trượt hoặc bánh xe truyền lực lên trụ pin.Các thiết bị treo,chốt giữ và móc treo cũng được nối với trụ biên Tiết diện trụbiên của cửa vantrên mặt thường có dạng chữ I Để đơn giản cấu tạo chiều cao trụ biên thường chọn bằng chiều cao dầm chính

5 Giàn chịu trọng lượng.

Giàn chịu trọng lượng bao gồm cánh hạ của dầm chính, cánh hạ của dànngang, được bổ sung thêm các thanh bụng xiên có tiết diện là các thép góc đơnhoặc ghép

hoặc bánh xe chịu lực Bánh xe được bố trí ở mặt sau trụ biên, bánh xe bên và bánh xe ngược hướng nên dùng bánh xe cao su để giảm chấn động.:

Vật chắn nước hai bên và vật chắn nước được sử dụng vật liệu bằng cao su

bố trí ở hai bên và dưới đáy cống dạng củ tỏi

II Tính toán các bộ phận kết cấu van.

1.Tính toán bản mặt:

L × Hv × δbmBản mặt được bố trí thành 4 dãy cột,chỉ cần tính cho cột có bề rộng là B (vì B có

bề rộng lớn nhất,bề rộng 2 cột bên nhỏ hơn B) Các ô dầm được tính toán như hình chữ nhật chịu tải trọng phân bố

+ Chiều dày bản mặt được xác đinh theo công thức:

33.5 40,5 47 52,5

3 10,5

γHH

a b

I

III

IV V

VI II

VII VIII

900 900 800 700 700

600 700

500

- ptb: cường độ áp lực nước trung tâm ô bản mặt, KN/m2

-  : hệ số phụ thuộc tỷ số cạnh dài/cạnh ngắn (bảng 7.1 tr.190 GT)

- mb: hệ số điều kiện làm việc,mb = 1,25

- Ru: cường độ tính toán khi chịu uốn của vật liệu làm bản mặt

+ Để tính toán ta lập bảng tính toán như sau :

- at: Khoảng cách từ dầm đang xét đến dầm trên nó.

- ad: Khoảng cách từ dầm đang xét đến dầm dưới nó

- pi: Áp lực thủy tĩnh tại trục dầm thứ i (daN/cm2)

Từ bảng trên, ta thấy dầm số 6 là dầm chịu lực lớn nhất ( 28,9 kN/m ),

và cách mặt nước 4,4 m Vậy ta tính toán cho dầm này

* Vẽ biểu đồ momen cho dầm số 6 chịu tại trọng phân bố q,

max 225900

100,42250

yc

u

M W

R

Từ Wyc, tra thép định hình chữ [ (có xét đến bản mặt tham gia chịu lực), ta chọn

thép chữ [ số hiệu N016a có các đặc trưng sau:

h = 16 cm bc = 68 mm zo = 2 cm

F = 19,5 cm2 Jx = 823 cm4 Wx = 103 cm3

Vì dầm phụ hàn vào bản mặt nên phải xét đến bản mặt cùng tham gia chịu lực

(hình 6), bề rộng của bản mặt tham gia chịu lực với dầm phụ lấy bằng giá trị nhỏ

nhất trong các giá trị sau đây:

2 ) 2

225900127.688

xn

M W

KL: Tiết diện dầm phụ [N016a đã chọn ở trên là hợp lý.

3 Tính toán giàn ngang.

a Sơ đồ tính toán (hình 11).

- Dàn ngang truyền lực lên dầm chính nên dầm chính là gối tựa của giàn

ngang

- Tải trọng: Giàn ngang chịu tác dụng của áp lực nước Biểu đồ áp lực

thủy tĩnh có dạng hình tam giác

Để xác định nội lực trong các thanh giàn ta phải đưa tải trọng về tác dụng

vào mắt giàn Gọi các điểm nút là 1; 2; 3; 4; 5 ; 6 ứng với các lực Pi

Xác định Pi theo nguyên tắc phân phối đòn bẩy, áp lực nước phân bố giữa

hai mắt giàn được chuyển thành lực tập trung Pi đặt tại mắt giàn Để đơn giản,

biểu đồ áp lực nước được phân thành các hình tam giác và hình chữ nhật (ở đây

áp lực nước phải nhân với bề rộng B =2,65m - khoảng cách giữa hai giàn

ngang )

Ví dụ: Xác định P4

.3

23

1)(

2

1

5 7

6 4

9

21

8 5

1

2 3

 nH B9

b Xác định nội lực trong các thanh giàn.

Dựng phương phỏp tỏch mắt ta sẽ xỏc định được nội lực trong cỏc thanh dàn như sau:

Trạng thỏinội lực

Thanh 2-7 3-7 3-8 4-8 4-9 5-9 6-9

Chiều

 Chọn tiết diện thanh dàn và kiểm tra lại tiết diện chọn:

 Chọn tiết diện cho thanh cánh thượng:

Thanh cánh trên thường dùng tiết diện chữ I Thanh cánh thượng của dàn ngang ngoài lực chịu lực dọc (thường là chịu kéo) còn chịu uốn do tải trọng ngang trực tiếp của áp lực nước cho nên ta tính thanh cánh thượng như thanh chịu lực lệch tâm có kể cả phần bản mặt cùng tham gia chịu lưc

Chọn thanh 2-3 để tính toán vì thanh có lực dọc N= 42.69 kN lớn nhất thanhcánh thượng.vµ chiÒu dµi lín: l3-4 = 135 cm

Mômen uốn:

2 34 max

.8

Chọn tiết diện thanh cánh thượng là thép: I N016.

+ Thép I N016 có các đặc trưng hình học như sau:

h = 16cm, bc=8.1cm, F=20.2 cm2, Jx=873cm4, Wx=109cm3

Yc 0.8

48.1 0.8

121809.71

13.514σ

c

x

x x

Thoả mãn điều kiện về cường độ

=> Chọn thép I N016 cho tất cả các thanh cánh thượng

Thanh 8-9 là thanh bất lợi nhất.vì thanh này có nội lực lớn trong cácthanh cánh hạ

2 /

y y

y y

l r l r

Vậy ta chọn thép góc 2L 75x50x6 , cho tất cả các thanh cánh hạ

Tính cho thanh bụng 4-8 thanh này có lực nén lớn nhất

σ

 => Fyc =

n R

N

Giả thiết λgt 100 0,6(Tra bảng)

2

2 /

- Kiểm tra tiết diện vừa chọn:

Vậy ta chọn thép góc 2L 56x4, cho tất cả các thanh bụng

Tổng hợp các thanh thép được dùng trong giàn như bảng sau

Ký hiệuthanh giàn Loại thộp

Trạng thái nộilực

x y

y y

l r l r

d n

Wn at

ad

Vậy chọn tải trọng q = 76,745 kN/m để tính toán kích thước cho dầm

b Sơ đồ tính toán.

c Xác định kích thước tiết diện dầm chính.

+ Lựa chọn sơ bộ kích thớc mặt cắt ngang :

4

3 max 1160,775.10

R L n q h

Trong đó: no = 600; E = 2,1.106 daN/cm2; qtc = 76,745 kN/m;

Do dầm chớnh của phần bản mặt được hàn chặt vào nờn thực tế ta cú thể chọn h(0,8 0,9) hmax( ;h h kt min) chọn h = 0,9.128 = 115.2= 115.2 (cm)

+ Chiều cao bản bụng dầm chớnh :

h b = 0,95.h = 0,95.115,2 = 109.44(cm)  chọn hb = 110(cm)

+ Chiều dài bản bụng dầm chính :

1100.917 ( )120

d Kiểm tra tiết diện chọn.

+ Kể đến một phần bản mặt tham gia chịu lực

b = bc + 50bm = 30 + 50.0,8 = 70 cm

(I)

(II)

(III) (IV)

8 25

1100

25 1150

- ứng suất pháp : max max max 0,85

X

c

S Q

R

(II)

(III) (IV)

8 25

550

25 600

JX0 là mụ men quỏn tớnh của tiết diện tại đầu dầm cú chiều cao h0

h0 là chiều cao dầm tại mặt cắt đầu dầm :

 Dầm chính thỏa mãn điều kiện độ võng

e Tính liên kết giữa bản cánh và bản bụng của dầm.

h g x

c dh

R J

S Q h

≥ b

2 1

c dh

R J

S Q h







4 1

1

0

0 max

h

cần được gia cố bằng các sườn chống đứng với khoảng cách a ≤ 2h b( hình 10).

Khoảng cách giữa các sườn đứng là : 1.5 m

- Kiểm tra ổn định cục bộ của mỗi ô bản bụng dầm tính theo công thức sau:

SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang : 25

LoL

13001300

M: Mô men lấy tại tâm của hình vuông có cạnh là hb lệch về phía mô men lớn.Đối với ô hình thang số 1, 2 ta coi như là hình chữ nhật có chiều cao bằng chiềucao trung bình ở giữa ô Ta xác định được chiều cao trung bình của ô bản 1 và ôbản 2 là

Trường hợp tiết diện không đối xứng, h0lấy bằng 2 lần chiều cao vùng nén

+/ th: Ứng suất tiếp tới hạn

2 )( 100 ) 10 95

0 25

1982, 4

7,32271

2 0

1148 10

740072,63

b x