Đang tải... (xem toàn văn)
• Bề rộng lỗ cống: Lo= 11.0 m • Cột nước thượng lưu: Ho= 5.5 m • Cột nước hạ lưu: Hh= 0 • Cao trình ngưỡng: = 0 • 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. • Hệ số vượt tải của áp lực thủy tĩnh: nq= 1.1 và của trọng lượng bản thân: ng= 1.1 • Độ võng giới hạn của dầm chính: ; của dầm phụ .(Tra bảng 41 trang 61 GT Kết cấu thép ĐHTL
1 A. TÀI LIỆU THIẾT KẾ : • Bề rộng lỗ cống: L o = 11.0 m • Cột nước thượng lưu: H o = 5.5 m • Cột nước hạ lưu: H h = 0 • Cao trình ngưỡng: ∇ = 0 • 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. • Hệ số vượt tải của áp lực thủy tĩnh: n q = 1.1 và của trọng lượng bản thân: n g = 1.1 • Độ võng giới hạn của dầm chính: 600 11 = o n ; của dầm phụ 250 11 = o n .(Tra bảng 4-1 trang 61 GT Kết cấu thép -ĐHTL • Cường độ tính toán của thép chế tạo van lấy theo the thép CT3 trang 8 Giáo trình Kết cấu thép: - Ứng suất pháp khi kéo nén dọc trục: R k,n = 1490 daN/cm2. - Ứng suất pháp khi uốn: R u = 1565 daN/cm2. - Ứng suất cắt: R c = 895 daN/cm2. - Ứng suất ép mặt đầu: R emđ =2230daN/cm2. SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :1 2 • Hệ số điều kiện làm việc: Đối với cửa van chính thuộc nhóm 1-4 m=0.72m B. NỘI DUNG THIẾT KẾ: I. Bố trí tổng thể cửa van: Để bố trí tổng thể cửa van cần sơ bộ xác định vị trí và các kích thước cơ bản của dầm chính Nguyễn Đức Anh HH HH AA Nh×n tõ h¹ l uNh×n tõ h¹ l uNh×n tõ th îng l uNh×n tõ th îng l u BB cc cc GG Nh×n theo GNh×n theo G 3 1. Thiết kế sơ bộ dầm chính: Thiết kế cửa van phẳng trên mặt 2 dầm chính. Nguyễn Đức Anh w n 2 H 3 3 H H = H 0 a 1 t d 2 a a a 4 * 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 = L o + 2c = 11 + 2 × 0.25 = 11.5 m * Chiều cao toàn bộ cửa van: H 0 = 5.5 m * Vị trí hợp lực của áp lực thủy tĩnh đặt cách đáy van một đoạn: Z = 3 H = 3 5.5 = 1.83 m * Chọn đoạn công xôn phía trên a 1 - Theo yêu cầu thiết kế: a 1 ≤ 0,45 h v = 0.45 5.5× = 2.475 m, chọn a 1 = 2.4 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: a = 2 × (H 0 - a 1 - Z) = 2 × (5.5 – 2.4 – 1.83) = 2.54 m. * Đoạn công xôn phía dưới a 2 a 2 = H 0 – (a 1 + a) = 5.5 – (2.4 + 2.54) = 0.56 m. * Khoảng cách từ dầm chính trên, dầm chính dưới đến tâm hợp lực: a tr ; a d - Sơ bộ chọn : a tr = a d = a/2 = 2.54/2 = 1.27 m • Lực tác dụng lên mỗi dầm chính. - Tải trọng phân bố đều tiêu chuẩn: q tc = W/2 = γ H 2 /4 = 10 × 5.5 2 /4 = 75.625 kN/m - Tải trọng phân bố đều tính toán: q = n q tc = 1.1 × 75.625= 83.188 kN/m. Nguyễn Đức Anh 11 5 Hình 2. Sơ đồ tính toán dầm chính • Xác định nội lực dầm chính: Mômen uốn tính toán lớn nhất: M max = 22 0 L Lq × × - 8 2 0 Lq × = 2 5.11 2 11188.83 × × - 8 11188.83 2 × = 1372.602 kNm • Lực cắt tính toán lớn nhất: Q max = 2 0 qL = 2 11188.83 × = 457.534 kN • Xác định chiều cao dầm chính: Dựa vào điều kiện kinh tế và điều kiện độ cứng đối với dầm đơn, chịu lực phân bố đều, có tiết diện đối xứng: - Theo điều kiện kinh tế: h kt = 3 Wk ycb λ Trong đó: k = 1.5; b λ = 140 yc W = R M max = 1565 10.602.1372 4 = 8770.62 cm3 → h kt = 3 62.87701405.1 ×× = 122.58 cm - Theo điều kiện độ cứng, chiều cao nhỏ nhất của dầm: ∑∑ ∑ ∑ + + = tc q tc p tctc qnpn qp E RLn h 24 5 0 min Trong đó: n o = 600, E = 2.1 × 10 6 daN/cm 2 q tc = 83.188 kN/m, chọn n p = n q = 1.1 Nguyễn Đức Anh 6 → 1.1 1 . 101.2 600105.111565 24 5 6 2 min × ××× =h = 97.39 cm Do h kt > h min → Chọn h = h kt = 124 cm → h b =0.95 x 124 = 118.37 cm → Chọn h b = 120 cm (bội số của 50 mm) 2. Bố trí giàn ngang (4) 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. B = mm L 4875.2 4 5.11 4 <== - 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 (3) 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 dầy vì áp lực nước tăng.Khoảng cách giữa các dầm phụ 0.7÷0.9 m. Dầm phụ chọn tiết diện chữ C đặt úp để tránh đọng nước. Bố trí các dầm phụ dọc như hình 3 Hình 3 : Bố trí các dầm dọc phụ Nguyễn Đức Anh 7 4. Trụ biên (6) 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 trụ biên của cửa van trên 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 (5) Giàn chịu trọng lượng bao gồm cánh hạ của dầm chính, cánh hạ của dàn ngang, được bổ sung thêm các thanh bụng xiên có tiết diện là các thép góc đơn hoặc ghép. 6. Bánh xe chịu lực Để đóng mở cửa van cần bố trí kết cấu di chuyển cửa van bằng thanh trượt 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.: 7. Bánh xe bên Nguyễn Đức Anh 8 Để khống chế cửa van không bị dao động theo phương ngang và đẩy về phía trước, người ta thường bố trí các bánh xe bên. Đôi khi người ta kết hợp sử dụng bánh xe chịu lực đồng thời làm bánh xe bên. 8. Vật chắn nước 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. Tính toán bản mặt: Bản mặt được bố trí thành 4 cột giống nhau nên chỉ cần tính cho một dãy cột. Các ô dầm được tính toán như tấm hình chữ nhật chịu tải trọng phân bố.Có hai trường hợp xảy ra: * Khi ô có cạnh dài > 2 lần cạnh ngắn: Ô được tính như tấm tựa trên 2 cạnh. Trường hợp này chiều dầy bản mặt được xác định theo công thức: bm δ = u i R p a ××61.0 Trong đó: - a: Cạnh ngắn của ô bản mặt (cm) - b: Cạnh dài của ô bản mặt (cm) - p i : Cường độ áp lực thủy tĩnh tại tâm của ô bản mặt được xét (daN/cm 2 ) - R u : Cường độ chịu uốn của thép làm bản mặt (daN/cm 2 ) * Khi ô có cạnh dài < 2 lần cạnh ngắn: Ô được tính như tấm tựa trên 4 cạnh. Trường hợp này chiều dầy bản mặt được xác định theo công thức: bm δ = u i R p a × ×× α 19.2 Nguyễn Đức Anh 9 Trong đó: - a: Cạnh ngắn của ô bản mặt (cm) - p i : Cường độ áp lực thủy tĩnh tại tâm của ô bản mặt được xét (daN/cm 2 ) - R u : Cường độ chịu uốn của thép làm bản mặt (daN/cm 2 ) - α : Hệ số phụ thuộc vào tỷ số b/a • Để tính toán ta lập bảng tính như sau: Bảng 1 Số hiệu ô bản mặt P i tc (kN/m 2 ) a i (m) b i (m) n=b/a u tc i R p×1.1 bm δ (mm) I 4 0.8 2.875 3.59375 0.0530236 2.58755142 II 12 0.8 2.875 3.59375 0.0918396 4.48177053 III 16 0.8 2.875 3.59375 0.1060472 5.17510285 IV 27.25 0.65 2.875 4.423077 0.1383956 6.75370749 V 33.75 0.65 2.875 4.423077 0.1540196 7.51615768 VI 40.25 0.65 2.875 4.423077 0.1681985 8.20808672 VII 46.45 0.59 2.875 4.872881 0.1806891 8.81762963 VIII 52.2 0.56 2.875 5.133929 0.1915466 9.34747355 Từ bảng kết quả trên và xét đến điều kiện ăn mòn ta chọn chiều dày bản mặt: bm δ = 10 mm Nguyễn Đức Anh 10 Hình 4 2. Tính toán dầm phụ dọc Dầm phụ truyền lực lên dàn ngang. Dầm phụ dọc được tính như dầm liên tục hoặc dầm đơn tùy thuộc cách bố trí dầm phụ. Với cách bố trí dầm phụ dọc bằng mặt với cánh thượng của dàn ngang, dầm phụ dọc được tính như dầm đơn, nhịp là khoảng cách giữa hai giàn ngang và chịu tải trọng phân bố đều có cường độ là: q i = p i b i = p i 2 dt aa + daN/cm 2 Trong đó: - a t : Khoảng cách từ dầm đang xét đến dầm trên nó. Nguyễn Đức Anh [...]... phi chu trng lng bn thõn ca ca van khi nú l thanh cỏnh trờn v cỏnh di ca gin chu trng lng - Gúc thoỏt nc: tg = a 2 0.5bc 0.5 0.5 ì 0.25 = = 0.30 = 16041 < 300 h 1.25 Vy bn bng ca dm chớnh cn phi khoột l Din tớch l khoột 20% din tớch b mt bn bng b/ Thay i tit din dm chớnh: tit kim thộp v gim bt b rng rónh van nờn dựng dm chớnh cú chiu cao thay i (Hỡnh 8) Trong ca van vỡ yờu cu gin ngang khụng thay... + 0.95 )(100 b ) 2 ì 10 3 daN/cm2 2 d à d: Cnh ngn hỡnh ch nht à : T s gia cnh di v cnh ngn Nguyn c Anh 22 Ta cn kim tra n nh cc b cho 4 ụ dm 1,2,3,4 õy ụ s 1 cú mụmen nh v tho món iu kin bn ca ng sut tip do ú khụng cn kim tra n nh cc b cho ụ s 1 Kim tra n nh cc b cho ụ s 4 + Tớnh th : th = ko( 100. b 2 ) 10 daN/cm2 hb Ly ko = 746; b =1cm hb = 2 y ( ) = 2( b th = 746( 120 - 11.70) = 96.60cm 2 100.1... nộn Chu kộo Chu nộn Chu kộo Chu nộn Chu nộn Chu nộn 34 Chn tit din thanh dn v kim tra li tit din chn: +/ Chn tit din cho thanh cỏnh thng: Thanh cỏnh trờn thng dựng tit din ch I Thanh cỏnh thng ca dn ngang ngoi lc chu lc dc (thng l chu kộo) cũn chu un do ti trng ngang trc tip ca ỏp lc nc cho nờn ta tớnh thanh cỏnh thng nh thanh chu lc lch tõm cú k c phn bn mt cựng tham gia chu lc Chn thanh 3-4 tớnh toỏn... cm 2 b = = h b b 120 ì 1 Thay vo cụng thc kim tra iu kin n nh cc b ta c ( b 2 b 2 ) + ( ) = ( 817.90 ) 2 + ( 49.84 ) 2 th th 7994.38 1327.73 = 0,11 . theo G 3 1. Thiết kế sơ bộ dầm chính: Thiết kế cửa van phẳng trên mặt 2 dầm chính. Nguyễn Đức Anh w n 2 H 3 3 H H = H 0 a 1 t d 2 a a a 4 * Xác định nhịp tính toán của cửa van: - Chọn khoảng. cống dạng củ tỏi. II. Tính toán các bộ phận kết cấu van. Tính toán bản mặt: Bản mặt được bố trí thành 4 cột giống nhau nên chỉ cần tính cho một dãy cột. Các ô dầm được tính toán như tấm hình chữ. GT Kết cấu thép -ĐHTL • Cường độ tính toán của thép chế tạo van lấy theo the thép CT3 trang 8 Giáo trình Kết cấu thép: - Ứng suất pháp khi kéo nén dọc trục: R k,n = 1490 daN/cm2. - Ứng suất pháp