ĐỒ án môn học kết cấu THÉP đề 57

II. NỘI DUNG THIẾT KẾ: 1Sơ bộ xác định các kích thước cơ bản: Sơ bộ chọn chiều dày bản mặt là: dbm = 10(mm) = 1(cm). Nhịp tính toán của cửa van: Chọn khoảng cách từ mép cống tới tâm bánh xe. Thông thường chọn c = 250 300(mm); ở đây chọn c = 300(mm) = 0,3 (m). => Nhịp tính toán cửa van là : L = Lo + 2.c = 10 + 2.0,3 = 10,6(m). Chiều cao toàn bộ cửa van là: hv = H1 + D H1 = 6,5(m) – Chiều cao cột nước thượng lưu. D Độ vượt cao an toàn, thường lấy: D = 300 500(mm). Lấy D = 0,5(m) hv = 6,5 + 0,5 =7(m). Vị trí hợp lực của áp lực thủy tĩnh đặt cách đáy một đoạn: Z = 2,5(m). Chọn đoạn công xôn phía trên(a1): Thường chọn: a1 0,45 hv = 0,45.7 = 3,15(m). Chọn a1 = 3(m).

+ Liªn kÕt hµn: Que hµn E42.

- HÖ sè vît t¶i cña ¸p lùc thñy tÜnh vµ träng lîng b¶n

* NhÞp tÝnh to¸n cña cöa van:

Chän kho¶ng c¸ch tõ mÐp cèng tíi t©m b¸nh xe Th«ng êng chän c = 250  300(mm); ë ®©y chän c =300(mm) = 0,3 (m)

=> Nhịp tính toán cửa van là : L = Lo + 2.c = 10 + 2.0,3 =10,6(m).

* Chiều cao toàn bộ cửa van là: hv = H1 + 

H1 = 6,5(m) – Chiều cao cột nớc thợng lu

- Độ vợt cao an toàn, thờng lấy:  = 300  500(mm)

Vị trí dầm chính bố trí theo nguyên tắc chịu tải trọng bằngnhau Nên để 2 dầm chính chịu lực giống nhau thì phải

đặt cách đều tổng áp lực nớc Nh vậy khoảng cách 2 dầmchính là:

a = 2(hv – a1 – Z) = 2(7 - 3– 2,5) = 3(m)

* Đoạn công xôn phía dới(a2):

a2 = hv – (a1 + a) = 7 – (3 + 3) = 1(m)

Khoảng cách từ dầm chính trên đến tâm hợp lực : at Khoảng cách từ dầm chính dới đến tâm hợp lực : ad Sơ bộ chọn at = ad = a/2 = 3/2 = 1,5 (m)

Lực tác dụng lên mỗi dầm chính là:

q=W/2 = .H2/4 = 10.6,52/4 =103,625 (kN/m)

- Các dầm phụ dự kiến sử dụng loại thép I22 có bề rộngbản cánh bf khoảng 110(mm)

+ Giữa 2 dầm chính đặt 4 dầm phụ, nh vậy khoảngcách giữa các mép dầm phụ là 600 mm (thoả mãn điều kiện

70bm , dự kiến bm = 10 mm)

+ Đoạn công xôn phía trên đặt 3 dầm phụ Khoảng cách

từ mép trên cửa van tới trục dầm phụ gần nhất là 750 mm,khoảng cách giữa các dầm còn lại là 750 mm

- Khoảng cách giữa các dàn ngang(nhịp dầm phụ lf) thờngchọn là:

Vì tỉ số giữa cạnh dài và cạnh ngắn của các ô b/a > 2 nên

ta tính toán nh một bản tựa lên hai cạnh

Bản mặt đợc tính nh sau(xét một dải có chiều rộng bằng 1):





U

i i

bm

R m

p b

61 , 0

pi - Là cờng độ áp lực tại trung tâm mỗi ô.

Để tiện tính toán ta lập bảng tính sau

tính toán chiều dày bản mặt

n. max.

10 625 , 140 2

4

. cl L cl L L q

1968,75(kN.m)

Wyc  104 

1565

75 , 1968 1

.

24

5

K

K p n q n

p q n

E

n L R

tc p

tc q

tc tc o

08 , 1 625 , 140 1

625 , 140 10 1 , 2 1 , 1

600 10 6 , 10 1565 24

5

6

2 min

- ChiÒu cao ®Çu dÇm chÝnh lµ:

h0 = 0,6h = 0,6.145 = 87(cm);  Chọn h0 = 85(cm).

- Xác định chiều dày bản bụng:

+ Theo điều kiện chống cắt:

b

c

b R h

Q

.

5 , 1

2

10 625 , 140 1 , 1 2

.

L q n

773,4(kN)

 b  

95 , 8 140

4 , 773 5 , 1

145 9 , 13837 12

2

3 3

, 142

75 , 728847

2

18 , 0 5 , 0

12026’ < 300

 Bản bụng của dầm chính dới phải khoét lỗ

-Vì bản chính đợc hàn trực tiếp với bản mặt nên cần xéttới bản mặt cùng tham gia chịu lực Bề rộng bản bụng thamgia chịu lực đợc xác định từ các điều kiện sau:

80.57,72 = 1335042,35(cm4)

8 , 14 2 / 144

35 , 1335042 1

, 24 2 /

J x x

cm3

- Đối với thiết diện đầu dầm bị thay đổi có h0 = 0,85(m) cócác đặc trng hính học là:

) 5 , 0 5 , 42 (

80.31,82 = 418876,2(cm4)

S0 =36.2.41 + 

4

81 2

81 2 , 1

10 75 , 1968 1 ,

15 , 3936 4 , 773

.

b

J

S Q

 max < Rc = 895(daN/cm2)

- Kiểm tra điều kiện độ võng:

Phải xét tới dầm chính thay đổi tiết diện: hệ số thay đổitiết diện  = 0,8

1 1 8 , 1031

1 35

, 1335042

10 1 , 2 8 , 0

10 6 , 10 10 75 , 1968 48

5

.

.

48

5

0 6

2 4



n J

E

L M

, 1

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

2

th b 2

M- Mômen lấy tại tâm của hình vuông(cách gối tựa một

đoạn Z) có cạnh là hb, đối với các ô số 1, số 2 không phải làhình chữ nhật thì coi nh hình chữ nhật có chiều cao trungbình giữa ô

Q: lùc c¾t lÊy cho ®iÓm gi÷a «:

5481(daN/cm2)

3

2 b 2

d

.10095

,025,

M (kNm) Q (kN)

1 1.11 1.325 894.5 558.9 566.1 332.7 5481 2.39 1655.7

o c

R J

S Q

2

1

.

max



5112 2

2 40 2 36 2

 c c b c

o c

h b

Jo = 418876,2 cm4

Rh

g = 1045 daN/cm2 => hdh = 0 , 65

1045 4 , 1

1 2 , 418876

5112 10 4 ,

at : kho¶ng c¸ch tõ dÇm ®ang xÐt tíi dÇm trªn nã

ad : kho¶ng c¸ch tõ dÇm ®ang xÐt tíi dÇm díi nã

pi : ¸p lùc thuû tÜnh t¹i trôc dÇm thø i (daN/cm2)

q i

(daN/c m)

8

10 65 , 2 6 , 49 8

Wx =232 cm3; f

x

J =2550 cm4; Ff = 30,6 cm2; bf = 11cm;

Phần bản mặt trong tiết diện tính toán của dầm phụ đợcchọn giá trị nhỏ nhất trong 3 điều kiện sau:

 a   

2

d

tr l l

) 5 , 0 11 (

, 282 8 , 7 11

, 282

1 5307 10 1 , 2

265 6 , 49 384

5

384

5

0 6

3 3

E

l q l

f

x f

tc f f

Vậy dầm phụ đã chọn thoả mãn điều kiện về cờng độ và biến dạng

6/Tính dàn ngang:

GVHD: Đỗ Văn Hứa SV:Đỗ Văn Thanh – Lớp 45c3

W1

W ’ 2

W ” 2

a.Vẽ sơ đồ dàn ngang và xác định chiều dài của

b.Đ

a tải trọng phân bố về tải trọng tập trung trên

mắt giàn:

Tại các mắt dàn tơng ứng ta có các tải trọng tậptrung;P0 , P1,…, P7

Xác định cờng độ áp lực thuỷ tĩnh tại các mắt giàn :

q1, q2,

qn = .Lf.n

1 i

h , Lf = 2,65 (m) là bề rộng tải trọng trêngiàn ngang

Tính hợp lực của áp lực thuỷ tĩnh tại các mắt dàn(qi).Nếu biểu đồ áp lực nớc trong phạm vi mỗi thanh giàn là hình

thang thì ta phân biểu đồ thành 1 tam giác và một hìnhchữ nhật Từ đó ta tính đợc tải trọng tập trung tác dụng lêncác mắt giàn(Pi):

1 3

2

f f

c.Tính nội lực trong thanh giàn ngang:

Giả thiết các thanh giàn liên kết khớp với nhau, ta dùngphơng pháp tách mắt để xác định nội lực trong các thanhgiàn Kết quả tính toán đợc thể hiện trong bảng

RA = RB = 372,65 kN.

d.Chọn tiết diện thanh giàn:

Thanh cánh thợng ngoài chịu lực dọc còn chịu uốn cục bộ,tiến hành tính toán nh một thanh chịu kéo (nén) lệch tâm,tiết diện dùng là tiết diện chữ I

Thanh cánh thợng nên dùng thống nhất một loại số hiệu, cácthanh còn lại ta chọn 2 thanh đại diện, một thanh có nội lựclớn nhất và một thanh có chiều dài tính toán lớn nhất

*Chọn tiết diện của thanh chịu kéo trung tâm:

- Ta tính cho thanh chịu kéo lớn nhất là thanh 76, N28 =138,35(kN), l76 = 400 cm

Ký hiệu

thanh

giàn

Nội lực (kN)

Trạng thái nội lực

Chiều dài thanh (cm)

Diện tích yêu cầu của thanh chịu kéo: Fyc =

R

N



: hệ số giảm yếu tiết diện do liên kết, lấy  = 1

R: cờng độ giới hạn, R = 1490 daN/cm2

=> Fyc = 9 , 3

1490 1

10 35 ,

10 35 ,

400

; 53 , 1

320 max(

ox

r

l r

l

< gh = 400

- Vậy với thanh chịu kéo trung tâm ta thống nhất dùng tiếtdiện : 2L 505

*Chọn tiết diện thanh chịu nén trung tâm:

- Ta tính cho thanh chịu nén lớn nhất đồng thời có chiều dàitính toán lớn nhất là thanh 37 : N = 272,69(kN) , l = 244(cm)

GVHD: Đỗ Văn Hứa SV:Đỗ Văn Thanh – Lớp 45c3

18

7 0

x

6 3 y

x

Giả thiết gt = 100 =>  = 0,60

Diện tích yêu cầu : Fyc = 30 , 5

1490 60 , 0

10 69 , 272





gt x

, 27

100 69 , 272

2 , 195

) = max(70,7; 60,8) =70,7

Tra bảng đợc min = 0,81

=> 1211

8 , 27 81 , 0

100 69 , 272

chän mét lo¹i tiÕt diÖn

Gi¶ thiÕt chän tiÕt diÖn ch÷ I gåm 2

Ký hiÖu thanh giµn

ChiÒu dµi thanh (cm)

Lùc däc (kN)

M«men (kNm)

12 0

x

34 200 16,72 63,6 1197,4

45 50 16,72 4,8 117,9

Từ bảng trên ta thấy tiết diện chọn đã phù hợp

Ta lập bảng tổng hợp chọn tiết diện các thanh giàn sau:

Ký hiệu

thanh

giàn

Nội lực (kN)

Trạng thái nội lực

Chiều dài thanh (cm)

37 272,69 Chịu

nén 244 195,2 244 2L 908

46 215,3 Chịu

Dầm chính

m2

F = L.H = 13,5.6,4 = 86,4 m2

=> G = 0,55.86,4 86 = 411,7 (kN),4

a Xác định tải trọng tác dụng lên giàn ngang:

Giàn chịu trọng lợng ở phía hạ lu cửa van và chịu một tảitrong bằng 0,5G

Chia 0,5G cho các mắt giàn , mỗi mắt chịu một lực tậptrung là :

G

0

5 6

7 8

9

Pm = 55,21

4

7,411.5,04

G.5,0B.L

G.5,0

Ký hiÖu thanh giµn

ChiÒu dµi thanh (cm)

Néi lùc (kN)

Tr¹ng th¸i néi lùc

d hän tiÕt diÖn thanh xiªn cã néi lùc lín nhÊt:

C¸c thanh xiªn chän cïng mét lo¹i sè hiÖu (dïng thÐp gãc

60,0

10.49,125R

;76,2

358

) = max(130 ; 119) =130

Tra bảng đợc min = 0,4

8,27.4,0

100.49,125F

c Chọn tiết diện cho thanh đứng của giàn chịu trọng l ợng:

-d Thanh đứng của giàn chịu trọng lợng bản thân cũng

là thanh cánh hạ của giàn ngang nên ứng suất trongthanh bằng tổng ứng suất do áp lực thuỷ tĩnh và dotrọng lợng bản thân sinh ra

 =n + bt ≤ RTrong phần tính giàn ngang, ta chọn tiết diện thanh là 2L 636: F = 14,56 cm2

56,14

10.2,51F

10.42,110F

th max

Vậy thanh đứng không bị phá hoại về mặt cờng độ.

4 Tính trụ biên:

Trụ biên chịu kéo đồng thời chịu uốn nên đợc tính nh

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 dầm, chiều lấy bằng chiều dày bản bụng dầm chính

Bề rộng bản cánh chọn đủ để bố trí bánh xe chịu lực, thờngchọn bc = 400 cm Chiều dày bản cánh bằng chiều dày bản

cánh dầm chính Đờng hàn liên kết bản cánh và bản bụng lấy

80.4012

h)

b(12

h

b b c

3

c       cm4

=> Wx = 9205,4

2/h

0

0.75 m 0.75 m

R1 =781,82 kN

P1

P5

P3

0.75 m 0,6m

13,7

11,1

M

xác định tải trọng do dầm phụ truyền lên

Q1 = Q2 = q.L/2 = 102,4.13,5/2 = 691,2 kN = 69120daN

G: trọng lợng bản thân: trọng lợng cửa van tính theocông thức gần đúng

G = 0,55.Fbm F = 656,28 (kN)bm

Ta có lực dọc trong mỗi trụ biên là N = 0,5.G = 328,14 kN

Mômen lớn nhất là tại khớp 1 : Mmax = P1.0,9 + P2.1,8

= 54,1054 kNm

* Kiểm tra điều kiện cờng độ:

4,9205

5410544

,298

100.085,205W

MF

chính, nh vậy hai bánh xe chịu lực đều nhau, trụ biên chịu mô men uốn nhỏ.

P

x x

max

x 

Px : lực tác dụng vào bánh xe chính bằng phản lực tại hai gối tựa của trụ biên, Pxmax = R2 = 822,065 kN

=>  = 91,34

10.600.150

10.065,822

2

2



 daN/cm2 < [] = 1500 daN/cm2

b Tính toán kích th ớc của trục và ống bọc trục:

ống bọc trục làm bằng đồng có []cbt = 250 daN/cm2 Khoảng cách giữa hai đoạn của ống bọc trục cách nhau  =

20 mm, chiều dài của ống bọc trục c = 250 mm

Trục bánh xe làm bằng thép CT5 có đờng kính d = 150 mm.ứng suất cho phép của thép CT5: [] = 1200 daN/cm2

[]cbt = 950 daN/cm2 [] = 750 daN/cm2

*Kiểm tra ứng suất cục bộ do tiếp xúc giữa trục và ống bọc trục:

10.250.150

10.065,822c

.d

P

2

2

x    daN/cm2 < []cbt = 250 daN/cm2

*Kiểm tra ứng suất ép cục bộ do tiếp xúc giữa trục và các bản thép gối tựa của trục ở hai đầu trục

Bề dày của bản 2 thép cố định đầu trục  = 20 mm

10.40.150.2

10.065,822)

.2.(

d.2

P

d

2/P

2

2 x

Mmax= 38 kN

*Kiểm tra ứng suất của trục :

.1,0

M

1126 < [] = 1200 daN/cm2_ ứng suất tiếp:

15.7854,

0

10.03,411.3

4d.7854,

0

Q

khoảng cách giữa các bu long dọc theo dầm đáy là 500 mm

Đờng ray của bánh xe chịu lực chế tạo bằng thép đúc CT35d, bề rộng mặt ray 180mm, bề rộng đế đờng ray b =

230 mm, độ dày bản bụng đờng ray  = 60 mm, chiều cao

đờng ray h = 280 mm, đờng ray chôn trong bê

tông có số hiệu M170#

10 0 28 0