Tiểu luận thiết kế cửa van phẳng bằng thép theo phương pháp phân tích kết cấu thành những hệ phẳng

Chọn và bồ trí vị trí dâm chính, dám phụ và các dàn ngang như hình vẽ sau: Vậy bố trí như trên là hợp lý.. Trường hợp bản mặt hàn lên dâm phụ và thanh trên của dàn ngang thì bản mặt có

DO AN KET CAU THEP THIET KE CUA VAN PHANG

Yêu cầu: Thiết kế cửa van phẳng bằng thép theo phương pháp phân tích kết câu thành những hệ phăng

U Tài liệu thiết kế:

Chiều rộng lỗ cống Lu=6.5m

Chiều cao lỗ cống H=7.5m

Vật liệu dùng để chế tạo cửa van là thép CT3

Kết cầu dùng liên kết hàn

Hệ số điều kiện làm việc: m=0,75

Hệ số vượt tải: n,=1,I

Cường độ tính toán của thép chế tạo van: R= 0,72.2100=1512(daN/cm”)

độ sâu nhât định được co! là phân bô đều

Bô trí dâm phụ ở phía trên thưa, càng xuông sâu sẽ dây dân vì áp lực nước tăng lên Dâm phụ chọn loại dầm tiết diện chữ C đặt úp tránh đọng nước

Chọn và bồ trí vị trí dâm chính, dám phụ và các dàn ngang như hình vẽ sau:

Vậy bố trí như trên là hợp lý

HI/ Tính toán các bộ phận kết cau:

1 Tính toảdn ban mat:

Trong một hàng ngang nằm giữa hai dầm phu (i, i+1), chi cần tính cho một ô rồi lẫy tương tự cho ô khác Trường hợp bản mặt hàn lên dâm phụ và thanh trên của dàn ngang

thì bản mặt có sơ đô tính là bản tựa bôn cạnh Chiêu dày bản mặt xác định theo công

Dựa vào bảng trên đã tính được, chọn chiều day ban mat 6,, =0,9(cm)

2 Tinh todn dam phu:

Dam đơn, gối tựa là hai dàn ngang, nhịp tính toan B, tai trong tac dung phan b6 déu trén toàn chiêu dài dâm là: gq, = p,b,

Trong đó: p; là áp lực nước tác dụng lên dầm phụ

b; là bề rộng của tải trọng tác dụng lên dầm phụ thứ 1

b, = “nt a là khoảng cách từ dâm phụ thứ 1 đên dâm trên nó (1-1)

aa là khoảng cách từ dâm phụ thứ ¡ đến dầm đưới (i+1) Kết quả tính toán lập thành bảng sau:

Minax= 106979(daNcm) Suy ra W„=114,3(cm”)

Vay ta chon dam phụ là thép chữ C N?18 với các đặc trưng hình học như sau:

HUYEN

E=2,65.10° daN/em?

q'“=140,625 KN/m q=154,688 KN/m

- Kiém tra 6n dinh:

Không cần kiểm tra ôn định tổng thể của dầm

Kiêm tra ôn định cục bộ của các ô dâm:

Kêt luận: các ô dâm ôn định

Kêt luận chung: dâm ôn định

4 Tính toán dàn ngang:

b Đưa tải trọng phân bố về mat dan:

Đây là dàn hình thang chịu lực tác dụng của tải trọng phân bố theo quy luật tam giác của áp lực nước, bê rộng tác dụng của tải trọng là B

Gọi các điểm nút 1a 0,1,2,3,4,5 Ứng với các tải trọng tập trung tại các mắt dàn P; (=0,1,2,3,4,5) và cường độ áp lực thủy tính tại các mắt dàn q; (=0,1,2,3,4,5)

d Chon tiét dién thanh dan:

- Chọn tiết diện cho thanh cánh thượng:

Thanh cánh trên thường dung thép chit I Thanh canh thugng cua dan ngang ngoai chiu lực dọc còn chịu uôn do tải trọng ngang trực tiép của áp lực nước cho nên ta tính thanh cánh thượng như thanh chịu lực lệch tâm có kê cả phân bản mặt cùng tham gia chịu lực Chọn thanh 23 để tính toán vì thanh có lực dọc N=84,18(KN) lớn nhất thanh cánh

thượng và chiêu dài J;;= 166,7(cm)

Chọn tiết diện thanh cánh thượng là IN°18

Kiêm tra tiệt diện đã chọn khi có sự tham gia chịu lực của bản mặt:

Thõa mãn điều kiện về cường độ

Vậy ta chọn thép là IN°18 cho tất cả các thanh cánh thượng

- Chọn tiết diện cho thanh cánh hạ:

Thanh 78 là thanh bắt lợi nhất vì thanh này có nội lực lớn nhất trong các thanh cánh hạ

Kiém tra cho tiét dién vira chon:

Độ mảnh thực của thép:

Vậy ta chọn thép góc 2L80x50x6 cho tất cả các thanh cánh hạ

- Chọn tiết diện cho thanh bụng:

Tính cho thanh bụng 73 là thanh có lực nén lớn nhất N;z=142,32(KN), l;;=194,39(cm) Xuất phát từ điều kiện Ổn định ta có:

Vậy ta chọn thép góc đều cạnh 2L70x6 cho tất cả các thanh bụng

Tổng hợp các thép được dùng trong dàn như trong bảng sau:

BANG TONG HOP THEP:

a.Xác định trọng lượng cửa van:

Xác định trọng lượng cửa van theo công thức gần đúng sau:

G =0,55.F.VF (KN)

Trong do: F 1a dién tích chịu áp lực nước của cửa van tính bằng m

F=L.H=7,06.7,5=52,95(m”)

G = 0,55.52,95.\/52,95 = 219,91(KN)

G là trọng lượng cửa van được phân bố lên bản mặt và dàn chịu trọng lượng (KN)

Gọi G¡ là trọng lượng bản thân cửa van phân cho phần dàn chịu trọng lượng

G,=G—*

Đề an toàn coi ar=a„p nên G¡=0,5G

Trong đó: az, a„n là chiều dài khoảng mắt dàn ở phía trái và phía phải mắt đang xét

G¡= 0,5.219,91=109,955(KN)

b So dé tinh todn:

HUYEN

Dàn chịu trọng lượng thực tế không phải là dàn phẳng vì tiết diện dầm chính có thay đôi

từ đầu dầm ra giữa dầm, để đơn giản ta có thê coi là dàn phăng, gối tựa của dàn tai vị trí cột biên, nhịp dàn là L=7,06(m)

Tải trọng tính toán: trọng lượng G¡ được đưa về các mắt dàn, trong đó:

Dùng phương pháp tách nút đê tìm nội lực trong thanh

d Chọn tiết diện và kiểm tra lại tiết diện đã chọn:

Thực tế chỉ cần tính thanh bụng đứng và xiên vì hệ thanh cánh trên và dưới là bản cánh của dầm chính

Chọn tiết diện thanh bụng xiên của dàn chịu trọng lượng:

Thanh xiên có nội lực lớn nhất là thanh 0-12 có N=49,73 (KN) và lạz=7,57(m)

Xuất phát từ điều kiện Ổn định ta có:

Vậy ta chọn thép góc đều cạnh 2L80x6 cho tất cả các thanh bụng

Chọn tiết diện cho thanh bụng đứng cho dàn chịu trọng lượng:

Thanh đứng của dàn chỊu trọng lượng bản thân cũng là thanh cánh hạ của dàn ngang nên ứng suất trong thanh bằng tông ứng suất do áp lực thủy tĩnh và do trọng lượng bản thân sinh ra

4 Tinh tru bién:

Trụ biên chịu kéo đồng thời chịu uốn nên được tính như thanh kéo lệch tâm Chọn tiết diện chữ I, chiều cao bản bụng trụ biên lấy bằng chiều cao bản bụng dầm chính tại đầu dâm, lấy chiều day ban bung bằng chiều dày ban bung dầm chính Bè rộng bản cánh chọn đủ đề bó trí bánh xe chịu lực, thường chọn bc=400mm Chiều dày bản cảnh bằng chiều dày bản cánh dầm chính Đường hàn liên kết bản cánh và bản bụng lây băng

Xác định trọng lượng cửa van theo công thức gần đúng sau:

G =0,55.F VF (KN)

Trong đó: F là diện tích chịu áp lực nước của cửa van tính bằng m

F=L.H=7,06.7,5=52,95(m”)

G =0,55.52,95./52,95 =219,91(KN)

Ta có lực dọc trong mỗi trụ biên là N=0,5G=0,5.219,91=109,955(KN)

Momen lớn nhất tại gối 0:

M., =P, AL 11+ P,.2,222 = 7,81.1,1 114 15,61.2,222 = 43,36(KNm)

Kiém tra diéu kién cường độ:

Thay vào điều kiện cường độ ta có:

_AM_ M, _109,955.10) 4336.10/

Vay tiết diện đã chọn thõa mãn điều kiện

Ø =130,74(đaN !em?)< m.R = 0,72.2100 =1512(daN / cm”)