Đồ án mơn học Kết cấu thép GVHD: TS:Vũ Hồng Hưng TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI HÀ NỘI BỘ MÔN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH o0o ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP THIẾT KẾ CỬA VAN PHẲNG BẰNG THÉP CỦA CƠNG TRÌNH THỦY LỢI ( ĐỀ SỐ 05-C ) Sinh viên thực : Nguyễn Quang Thanh Lớp: 53C-TL1 Mã sinh viên: 1151010668 Số thứ tự : 45 Hà Nội - 2014 SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :1 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hoàng Hưng CHƯƠNG 1: TÀI LIỆU THIẾT KẾ :  Bề rộng lỗ cống: Lo= 10,5 m  Cột nước thượng lưu: Ho= 5,2 m  Chiều cao cửa van: H= 5,5 m  Cột nước hạ lưu: Hh=  Cao trỡnh ngưỡng:  =  Vật chắn nước đáy gỗ, vật chắn nước bên 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 CT35đ - Ống bọc trục đồng  Hệ số vượt tải áp lực thủy tĩnh: nq= 1.2 trọng lượng thân: ng= 1.1  1 1   Độ võng giới hạn dầm chính: no 600 ; dầm phụ no 250 (Tra bảng 4- trang 61 GT Kết cấu thép -ĐHTL  Cường độ tính toán thép chế tạo van lấy theo thép CT3 Bảng 1-5 trang 10 Gíao Trình Kết cấu thép: - Ứng suất pháp kéo nén dọc trục: Rk,n= 1490 daN/cm2 - Ứng suất pháp uốn: Ru= 1565 daN/cm2 - Ứng suất cắt: Rc= 895 daN/cm2 - Ứng suất ép mặt đầu: Remđ=2230daN/cm2  Hệ số điều kiện làm việc: Đối với cửa van thuộc nhóm 1-4 m=0.72m SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :2 Đồ án mơn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hồng Hưng CHƯƠNG NỘI DUNG THIẾT KẾ: 2.1 : Bố trí tổng thể cửa van: Để bố trí tổng thể cửa van cần sơ xác định vị trí kích thước dầm Dầm Bn mt 3.Dm ph dc 6.Dầm biên Giàn ngang Giàn chịu trọng lợng Bỏnh xe Hình phối cảnh cửa van hai dầm chớnh Cu to: Theo phương ngang ( dọc theo phương dũng chảy ) cửa van chịu áp lực nước, áp lực truyền lên mặt MNHG, từ mặt truyền lên hệ dầm phụ bao gồm SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :3 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hoàng Hưng dầm phụ đỉnh, dầm phụ đáy dầm phụ ngang Áp lực từ hệ dầm phụ truyền lên hệ giàn ngang ( đặt vng góc với dầm phụ ) giàn ngang có sơ đồ mặt cắt hình 2.2 Các giàn ngang tựa vào dầm nên truyền tải trọng cho dầm tải trọng dầm truyền lên cột biên tải truyền lên bánh xe cuối truyền vào trụ pin Theo phương thẳng đứng cửa van chịu trọng lượng thân, lết cấu đỡ trọng lượng thân hệ giàn 2.1.1 : Thiết kế sơ dầm chính: Thiết kế cửa van phẳng mặt dầm 0.3 a1 =0,45hv 2Ht/3 atr ad W Ht/3 B hv 30o a2 7c Bố trítổng thểcửa van phẳng L0 C 7b 7a mặt, hai dầmchính a2 at 2Ht/3 ad hv a1 < 0,45.h v W Z = Ht/3 ▼0.0  30o Hình 7.1 Sơ đồ vị trí dầm SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :4 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hoàng Hưng  Xác định nhịp tính tốn cửa van: - Chọn khoảng cách từ mép cống tới tâm bánh xe: c = 0.25 m - Nhịp tính tốn cửa van là: L = Lo+ 2c = 10,5 + 0.25 = 11 m - Chiều cao toàn cửa van: Hv = Ht + ∆=5.5 m - Vị trí hợp lực áp lực thủy tĩnh đặt cách đáy van đoạn: Z H t 5,   1, 733m 3  Chọn đoạn cơng xơn phía a1 - Theo yêu cầu thiết kế: a1  0,45 hv = 0,45.5,5=2,475 m chọn a1=2,45 m - Để hai dầm chịu lực thỡ phải đặt cách tổng áp lực nước - Vậy khoảng cách hai dầm là: a = (Hv - a1 - Z) = (5,5 – 2.45 – 1.73) = 2.64 m  Đoạn cơng xơn phía a2  a2 = Hv – (a1 + a) = 5,5 – (2.45 + 2.74) = 0.41 m->chọn a2=0,45 m  Khoảng cách từ dầm trên, dầm đến tâm hợp lực: atr ; ad - Sơ chọn : atr = a/2 = 2.64/2 = 1,32 m, ad =1,28 m - Tải trọng nước tiêu chuẩn: qtc = W =  H2/2 = 10 5,22/2 = 135,2 kN/m - Lực tác dụng lên dầm Wn 1, 2.135, 2.1, 28 a d   79,872 2, qtr = a kN/m Wn 1, 2.135, 2.1,32 a tr   82,368 d a 2, q = kN/m chọn tải trọng lớn để tính tốn nên qtt=82,368 kN/m - Tải trọng phân bố tính tốn: q = n qtc = 82,368 kN/m SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :5 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hồng Hưng Hình Sơ đồ tính tốn dầm  Xác định nội lực dầm chính: Mơmen uốn tính tốn lớn nhất: M max  q L0 L q L20 82,368.10,5.11 82,368.10,52     1243, 24 KNm 2 8  Lực cắt tính tốn lớn nhất: qL0 82,368.10,5  Qmax = = 432,432 kN  Xác định chiều cao dầm chính: Dựa vào điều kiện kinh tế điều kiện độ cứng dầm đơn, chịu lực phân bố đều, có tiết diện đối xứng: - Theo điều kiện kinh tế: Trong đó: k = 1.5; Wyc  hkt = kbW yc b = 140 M max 1243, 24.104   7944, 02cm3 R 1565 → hkt  1,5.140.7944, 02  118, 6cm - Theo điều kiện độ cứng, chiều cao nhỏ dầm: hmin Trong đó: p tc   q tc RLn0   24 E n p  p tc  nq  q tc no = 600, E = 2.1 106 daN/cm2 qtc = 62,5 kN/m, → hmin  chọn np= nq = 1.1 1565.11.102.600 82,368  93,15cm 24 2,1.106 1,1.82,368 Do hkt > hmin → Chọn h = hkt = 118 cm → hb=0,95 x 118= 112,1 cm → Chọn hb = 110 cm (bội số 50 mm) Do xét tới mặt tham gia chịu lực với dầm chính, phần diện tích mặt tang lên chiếm khoảng 20% diện tích dầm làm cho độ cứng EJ x dầm tang lên SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :6 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hồng Hưng khoảng 20-25% nên chiều dài dầm thực tế chọ 80-90% giá trị tính tốn Ở chọn: hb  110cm,  c  25mm  h  115cm 2.1.2 : Bố trí giàn ngang (4) Để đảm bảo độ cứng ngang cửa van, khoảng cách giàn ngang B không nên lớn 4m Bố trí giàn ngang tuân theo điều kiện: - Bố trí giàn ngang cách L 11   2.75m  4m B= 4 - Giàn ngang nằm phạm vi dầm khơng thay đổi tiết diện Số giàn ngang nên chọn lẻ để kết cấu dầm chính, giàn chịu trọng lượng có dạng đối xứng Ở bố trí giàn ngang trụ biên 2.1.3 Bố trí dầm phụ dọc (3) Dầm phụ dọc hàn chặt vào mặt tựa lên giàn ngang tính dầm đơn, gối tựa giàn ngang đỡ tải trọng mặt truyền đến Dầm phụ bố trí song song với dầm chính, xuống sâu dầm dầy với ỏp lực nước tăng.Khoảng cách dầm phụ 0.7÷0.9 m Dầm phụ chọn tiết diện chữ C đặt úp để 45 260 245 45 60 65 65 70 80 80 85 tránh đọng nước Bố trí dầm phụ dọc hình 275 275 275 275 2.1.3 Trụ biên (6) Trụ biên hai đầu cửa van, chịu lực từ dầm chính, dầm phụ lực đóng mở van Trụ biên gắn với gối tựa kiểu trượt bánh xe truyền lực lên trụ pin Các thiết bị treo, chốt giữ móc treo nối với trụ biên SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :7 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hoàng Hưng Tiết diện trụ biên cửa van mặt thường có dạng chữ I Để đơn giản cấu tạo chiều cao trụ biên thường chọn chiều cao dầm 2.1.4 Giàn chịu trọng lượng (5) Giàn chịu trọng lượng bao gồm cánh hạ dầm chính, cánh hạ giàn ngang, bổ sung thêm bụng xiên có tiết diện thép góc đơn ghép 2.1.5 Bánh xe chịu lực Để đóng mở cửa van cần bố trí kết cấu di chuyển cửa van trượt bánh xe chịu lực Bánh xe bố trí mặt sau trụ biên, bánh xe bên bánh xe ngược hướng nên dùng bánh xe cao su để giảm chấn động.: 2.1.6 Bánh xe bên Để khống chế cửa van không bị dao động theo phương ngang đẩy phía trước, người ta thường bố trí bánh xe bên Đơi người ta kết hợp sử dụng bánh xe chịu lực đồng thời làm bánh xe bên 2.1.7 Vật chắn nước Vật chắn nước hai bên vật chắn nước sử dụng vật liệu cao su bố trí hai bên đáy cống dạng củ tỏi 2.2 Tính tốn phận kết cấu van 2.2.1.Tính tốn mặt: - Bản mặt bố trí thành cột giống nờn cần tớnh cho dóy cột Các ụ dầm tính tốn hình chữ nhật chịu tải trọng phõn bố.Cú hai trường hợp xảy ra: * Khi có cạnh dài > lần cạnh ngắn: Ơ tính tựa cạnh Trường hợp chiều dầy mặt xác định theo công thức:  bm  0, 61.a pi RU Trong đó: - a: Cạnh ngắn ô mặt (cm) SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :8 Đồ án môn học Kết cấu thép * GVHD: TS: Vũ Hoàng Hưng - b: Cạnh dài ô mặt (cm) - pi : Cường độ áp lực thủy tĩnh tâm ô mặt xét (daN/cm2) - Ru : Cường độ chịu uốn thép làm mặt (daN/cm2) Khi có cạnh dài < lần cạnh ngắn: Ơ tính tựa cạnh Trường hợp chiều dầy mặt xác định theo công thức:  bm = 2.19 a    pi Ru Trong đó: - a: Cạnh ngắn ô mặt (cm) - pi : Cường độ áp lực thủy tĩnh tâm ô mặt xét (daN/cm2) - Ru : Cường độ chịu uốn thép làm mặt (daN/cm2)  : Hệ số phụ thuộc vào tỷ số b/a  Để tính tốn ta lập bảng tính sau: Số hiệu Pitc(kN/m2) ô1 1,25 9,5 17,5 25 31,75 38,25 44,5 49,75 ai(m) bi(m) n=b/a 0,85 0,8 0,8 0,7 0,65 0,65 0,6 0,45 2.75 2.75 2.75 2.75 2.75 2.75 2.75 2.75 3.235 3.348 3.348 3.929 4.321 4.321 4.583 6.111 0,0031 0,0085 0,0116 0,0138 0,0156 0,0171 0,0185 0,0195 (mm) 1,61 4,17 5,65 5,91 6,19 6,79 6,76 5,36 Từ bảng kết xét đến điều kiện ăn mòn ta chọn chiều dày mặt:  bm = mm Ghi chó: (*) TÊt c¶ ô làm việc nh tựa c¹nh (b>2a) SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :9 9.5 17.5 25 31.75 38.25 44.5 49.75 I II b III IV V VI VII VIII 450600650 650 700 800 800 850 1.25 GVHD: TS: Vũ Hoàng Hưng a Đồ án mơn học Kết cấu thép 2750 2.2.2 Tính tốn dầm phụ dọc Dầm phụ truyền lực lên giàn ngang Dầm phụ dọc tính dầm liên tục dầm đơn tùy thuộc cách bố trí dầm phụ Với cách bố trí dầm phụ dọc mặt với cánh thượng giàn ngang, dầm phụ dọc tính dầm đơn, nhịp khoảng cách hai giàn ngang chịu tải trọng phân bố có cường độ là: at  a d qi = pibi = pi daN/cm2 Trong đó: - at: Khoảng cách từ dầm xét đến dầm - ad: Khoảng cách từ dầm xét đến dầm - pi: Áp lực thủy tĩnh trục dầm thứ i (daN/cm2) Chiều dài dầm phụ: Lf = B = 2,75 m → Ta có bảng kết tính tốn sau: SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :10 Đồ án mơn học Kết cấu thép 8-9 GVHD: TS: Vũ Hồng Hưng 54,94 chịu kéo 260 Ghi chu: (*)Ngoài lực dọc giàn chịu momen chịu trực tiếp áp lực nước c Chọn tiết diện giàn Chọn tiết diện giàn kiểm tra lại tiết diện chọn: +/ Chọn tiết diện cho cánh thượng (thanh chịu kéo lệch tâm ) Thanh cánh thường dùng tiết diện chữ I Thanh cánh thượng giàn ngang lực chịu lực dọc (thường chịu kéo) cũn chịu uốn tải trọng ngang trực tiếp áp lực nước ta tính cánh thượng chịu lực lệch tâm có kể phần mặt tham gia chịu lưc Chọn 3-4 để tính tốn với có lực dọc N= 49,69 kN lớn cánh thượng.và chiều dài lớn: l34 = 130 cm Mômen uốn là: qtb  n M max  qtb l342 q3  q4 21,5  34,5 B  1, 2, 75  97,35kN / m 2 + Vẽ biểu đồ nội lực tìm giá trị mơmen lớn mặt cắt nhịp có trị số : M max  qtt l342 =20,56 kN.m + Xác định đặc trưng hình học dầm � Wyc  M mac 20,56.104   131,37cm3 Ru 1565 -Gỉa thiết : Chọn tiết diện cánh thượng thép: I N 022 để chiều cao với dầm phụ dọc SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :22 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hoàng Hưng 220 81 510 110 Kiểm tra tiết diện chọn có tham gia chịu lực mặt: b  bc  50.δ bm  11  50 �0,8  51cm F  30,  51�0,8  71, 4(cm ) 51�(11  0, 4) yc  �8,1(cm) 71, 51�0,83 J x  8,1 �30,  2550  2,9 �51   4988,8(cm ) 12 J 4988,8 Wx max  x   261, 2(cm3 ) ymax 19,1 σ N M 49, 69 �102 20,56 �104  ()   �857( daN / cm )  nR.u  1956, 25( daN / cm ) F Wx 71, 261, - Thoả mãn điều kiện cường độ  Chọn thép IN022 cho tất cánh thượng +) Chọn tiết diện cánh hạ ( chịu kéo trung tâm ) 89 bất lợi Vì có nội lực lớn cánh hạ L89 = 2,6m , N89= 54,94 (kN) - DiÖn tích yêu cầu chịu kéo: SVTH :Nguyn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :23 Đồ án môn học Kết cấu thép Fyc  - GVHD: TS: Vũ Hoàng Hưng N 5494   3, 69cm2  R 1.1490 Chọn tiết diện cánh hạ tiết diện chữ L ghép hai thép góc cạnh :2L 63x6 Hình 7.13 Tra bảng ta có : -F1 = 7,28 cm2; F=14,56 cm2 rx1= 1,93 cm; ry1 = 1,24 cm   8mm - Độ mảnh thực thép: x � x  lx 260 63  y134, 71 rx 1,93 Hình 7.13    8mm � ry  ry21  ( z0  )  2,5cm � y  loy ry  260  103, 67 2,51 Kiểm tra tiết diện chọn: - Theo ®iỊu kiƯn bỊn  N 5494   377,34daN / cm  nR  1862,5daN / cm Fth 14,56 - Theo ®iỊu kiƯn ®é cøng � max  max  x ;  y   134, 71  gh  400 Vậy với chịu kéo 89 chọn tiết diện 2L63x6 theo yêu cầu chống ăn mòn ( dùng thép có bề dầy 6mm) Thanh 89 đứng dàn chịu trọng lượng nên cần kiểm tra bổ sung.Chọn thép góc 2L 63x6 cho tất cánh hạ +) Chọn tiết diện bụng ( chịu nén trung tâm ) - Tính cho bụng 4-8 có lực nén lớn N-48 = 137,07 (kN) L4-8= 1,703(m) SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :24 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hoàng Hưng + Xuất phát từ điều kiện ổn định ta có : σ= N N ≤ Rn  F = R n F yc - Giả thiết 0,6 137, 07 �102 N   12, 27(cm ) R � 0, �1, 25.1490 Fyc  - λ gt 100 ⇒ - Bán kính quán tính yêu cầu : lx 0,8.170,3   1,36cm gt 100 rxyc  ryyc  ly 100  170,3  1.7cm 100 - Chọn tiết diện gồm hai thép góc L cạnh ghép lại: 2L63x6 có đặc trưng hình học: F1 7,28cm  F  F1  2.7,28 14,56cm rx 1,93cm Chọn  8mm  ry  2,9cm - Kiểm tra tiết diện chọn: x  l y 170,3 lx 0,8 �170,3  58, 72   70,59  y   ry 2,9 rx 1,93 , max  max  x ;  y   70,59 min  0,82  N 13707   1148, 07 daN / cm  nR  1862,5daN / cm min �F 0,82 �14,56 - Vậy ta chọn thép góc 2L 63x6 , cho tất bụng Tổng hợp thép dùng giàn bảng sau SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :25 Đồ án mơn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hồng Hưng Bảng Tổng hợp thép Ký hiệu lọai thép giàn I No22 I No22 I No22 I No22 I No22 2L 63x6 2L 63x6 2L 63x6 Dầm 2L 63x6 2L 63x6 2L 63x6 Dầm 2L 63x6 2L 63x6 1-2 2-3 3-4 5-6 4-5 7-8 2-7 3-7 3-8 4-8 4-9 8-9 5-9 6-9 1-7 Trạng thái nội lực Chịu kéo Chịu kéo Chịu kéo Chịu kéo Chịu kéo Chịu kéo Chịu nén Chịu kéo Chịu nén Chịu nén Chịu nén Chịu kéo Chịu nén Chịu nén chịu nén Tính tốn giàn chịu trọng lượng Đỡ dầm có chiều cao thay đổi nên giàn chịu trọng lượng giàn gấp khúc, để đơn giản cho việc tính tốn, ta coi giàn phẳng có nhịp tính tốn = nhịp tính tốn dầm a Xác định trọng lượng cửa van: Xác định trọng lượng cửa van theo công thức gần sau: G= 10.( P.L0 0,71 ) 200 với P=0,5.1,2.10.5,22.10,5=1703,52 kN SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :26 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hoàng Hưng 1703,52.10,5 0,71 10.( )  242,98 KN 200 →G= Hiệu chỉnh với cửa van thép có Ru=1565 DaN/cm2 → G = (1760 /1565) G  252, 6kN * G: trọng lượng cửa van phân bố lên mặt phẳng phía trước (bản mặt) mặt phẳng phía sau (giàn chịu trọng lượng) (KN) Gọi G1 trọng lượng thân cửa van phân cho phần giàn chịu trọng lượng G1 =G a atr +af Để an toàn coi atr = af nên G1 = 0,5G Trong : atr, af chiều dài khoảng mắt giàn phía trái phía phải mắt xét; G1 = 0.5 x 252,6= 126,3 KN  Sơ đồ tính tốn: Giàn chịu trọng lượng thực tế khơng phải giàn phẳng tiết diện dầm có thay đổi từ đầu dầm dầm, để đơn giản ta coi giàn phẳng, gối tựa giàn vị trí cột biên, nhịp giàn L = 11 m  Tải trọng tính tốn : trọng lượng G1 đưa mắt giàn, đó: Pm  0,5 �G 0,5 �252, �B  �2, 75  31, 6( kN ) L 11 P1m = Pm = 15,8 ( kN.)  Xác định nội lực giàn: Dùng phần mềm SAP2000 để xác định nội lực giàn SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :27 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hoàng Hưng Ký hiệu Chiều dài Nội lực giàn 1-2 1-0 1-8 0-8 2-3 2-7 2-8 8-7 3-7 (m) 2,75 2,6 3,78 2,75 2,75 3,78 2,6 2,75 2,6 (kN) 51,14 63,2 68,99 66,85 23 47,4 50,15 31,6 Trạng thái nội lực Chịu nén Chịu nén Chịu kéo Chịu nén Chịu kéo Chịu nén Chịu kéo Chịu nén  Chọn tiết diện kiểm tra lại tiết diện chọn : Thực tế cần tính bụng đứng xiên với hệ cánh cánh dầm (miềm kéo) Tính bụng đứng phải kể đến ứng suất đồng thời nằm giàn ngang tính phần sau tổng hợp lại để nằm giàn ngang tính phần trên, sau tổng hợp lại để xác định ứng suất - Chọn tiết diện cho bụng xiên: + Chọn tiết diện xiên : + Tính tốn với 1-8 N1-8= 68,99 (kN) SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :28 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hoàng Hưng L= 3,784(m) Fyc  6899  4,5 1�1490 cm2 Chọn thép 63x6(R=6) góc cạnh theo yêu cầu cấu tạo có F= 7,28 cm ; rx = 1,93 cm; ry =rmin= 1,25 cm ,   6mm KiĨm tra tiÕt diƯn chän: KiĨm tra ®é bỊn:  N 6899   947, 66daN / cm  mR  1862, 5daN / cm Fth 7, 28 KiĨm tra ®é cøng: max   max lox 378,4   302, rmin 1, 25  302, gh 400 Vậy tiết diện chọn đảm bảo điều kiện chịu lực e Kim tra bn cho cánh :  Thanh cánh giàn chịu trọng lượng thân cánh hạ dầm nên ứng suất cánh hạ dầm tổng ứng suất áp lực thuỷ tĩnh (khi tính dầm chính) ứng suất trọng lượng thân (khi tính giàn chịu trọng lượng ) sinh ứng suất 87:   dc   bt  mR  Trong phần tính dầm chính, ứng suất lớn xuất cánh kéo :  dc  1167, 41(daN / cm2 )  ứng suất trọng lượng thân cánh giàn chịu trọng lượng có kích thước 26x3cm:  bt  50,14.102  64, 28 (daN / cm ) 26 �3 - Ứng suất tổng cộng: SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :29 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hoàng Hưng   1167, 41  64, 28  1232( daN / cm )  mR  1956, 25( daN / cm2 ) Vậy dầm đủ chịu lực  Vậy tiết diện chọn hợp lý d/ KiĨm tra ®ä bền 37 Thanh 37 vừa đứng dàn chịu trọng lợng vừa cánh hạ giàn ngang Nhng dấu nội lực có dấu ngợc nên không cần kiểm tra tiếp 2.2.5-Tớnh toỏn tr bờn a Xác định tải trọng tác dụng lên trụ biên: Trụ biên chịu kéo đồng thời chịu uốn nên tính kéo lệch tâm (Hình 7.16) Chọn tiết diện chữ I Chiều cao bụng trụ biên lấy chiều cao bụng dầm đầu dầm Bề rộng cánh chọn đủ để bố trí bánh xe chịu lực, chọn bc 40cm Chiều dày cánh chiều dày cánh dầm Đường hàn liên kết cánh bụng dày mm Kích thước tiết diện chọn: h  66cm; hb  60cm; bc  40cm;  c  3cm;  b  0,8cm Xác định đặc trưng hình học: 30 F  2bc c  hb b  2.40.3  60.0,8  286cm2 600 40.663 39, 2.603 Jx    252720cm 12 12 J 252720 � Wx  x   7658,1cm3 h/2 33 400 30 40.703 39,2.653   246225cm 12 12 J 261667,53  Wx  x  7037cm3 h/2 35 Jx  SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :30 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hoàng Hưng + Tải trọng từ dầm phụ truyền lên trụ biên Pi phản lực 850 dầm phụ truyền lên trụ biên (hình 7.17): P2 P3 G/2 V1 P5 Q2 R2 P6 Pi  n hi V2 450 600 650 P4 650 700 R1 Q1 800 800 P1 atr  ad B 2 - n- hệ số vượt tải lấy 1,1 - hi - khoảng cách từ mặt thoáng tới dầm xét - atr , ad - Khoảng cách từ dầm xét tới dầm dầm - B- nhịp dầm phụ (Khoảng cách từ trụ biên tới giàn ngang) - - Kết tính tốn ghi bảng I at (m) ad (m) hi (m) Q1 0.85 0,8 0,8 0,7 0,65 0,65 0,45 0,8 0,8 0,7 0,65 0,65 0,6 0.55 1.35 2,15 2.85 3.5 4,15 5,2 Q1  Q2  Pi (kN), 6.86 16,335 24,39 29,09 34,4 39,23 17,69 Qi: phản lực từ dầm truyền đến q tt �Lo 82,368 �10,5   43,92kN 2 - G: trọng lượng thân cửa van: G = 224,34 kN SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :31 Đồ án mơn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hồng Hưng + Ta có lực dọc trụ biên là: N=0,5G=0,5.242,98=121,5 kN (chưa xét đến lực hút Ph lực ma sát Vi) + Mômen lớn gối 1: Mmax = 27,33 Kn.m  Kiểm tra điều kiện cường độ N M max 121,5.102 27,33.104      78,13daN / cm  1, 25.1490  1862,5daN / cm F Wx 286 7658,1 2.2.6.Tính tốn bánh xe chịu lực Bánh xe chịu lực gối tựa di động chịu toàn áp lực nước van truyền đến, bánh xe cần đảm bảo truyền áp lực lên trụ pin cơng trình vận hành an tồn Khi tính tốn dùng phương pháp tính tốn theo ứng suất cho phép a Tính bề rộng đường kính bánh xe: Tỉ số đường kính bề rộng bánh xe vào khoảng 3~5 Bánh xe chế tạo thép đúc CT35L  Ứng suất bánh xe: Px    l x Dx nén lăn [  ]nén lăn=120MN/m2: ứng suất cho phép nén theo đường kính lăn (MN/m2 ) Dx: đường kính bánh xe chịu lực (0,6 – 1m) Px : lực tác dụng bánh xe Chọn: lx = 150 mm; Dx = 600 mm Px = Ra /1.2= 453,024/1,2=352,52 (kN)  352,52.102  39, 2daN / cm  [ ]  50daN / cm 150 �6 SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :32 Đồ án môn học Kết cấu thộp GVHD: TS: V Hong Hng Trụ biên Bánh xe Dầm Gối đỡ ống bọc trục 600 160 Trục bánh xe Bản đệm 160 b Tớnh toỏn kớch thc trục ống bọc trục: -ống bọc trục làm đồng có [s] cbt = 250 daN/cm2 Chọn khoảng cách hai đoạn ống bọc trục cách d = 20 mm, chiều dài ống bọc trục c = 250 mm Trục bánh xe làm thép có đường kính d = 150 mm + Kiểm tra ứng suất cục tiếp xúc trục ống bọc trục:  Px 35252   94,1daN / cm  [ ]cbt  250daN / cm 2 d �c 150 �250.10 + Kiểm tra ứng suất ép cục trục đệm Bề dày thép cố định đầu trục d = 20 mm  Px / 0,5.35252   293, 7, 06daN / cm  [ ]cbt  950 daN / cm 2d �� 150.(20  20).102 + Kiểm tra ứng suất trục : q=Px/c 30 c/2=125 20 c/2 30 L = 330 d Px/2 SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Mmax = 9,61kNm Trang :33 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hoàng Hưng q = Px / c = 35,252/ 0,3 = 117,5 kN/m Qmax = Px / = 176,26 kN l = lC - 2.30 = 330 - 60 = 270 mm 352,52 (a  0, 25.c)  176, 26.0, 0925  16,3kN.m Mmax= Ứng suất pháp:  M 16,3 �104   482,96daN / cm  [ ]  1200daN / cm 3 0,1�d 0,1�15 Ứng suất tiếp: Q Q 176, �10  �  �  �  133daN / cm  [ ]  750daN / cm 2 F 0, 785d 0, 785 �15 - Bánh xe ngược hướng bánh xe bên làm cao su đúc có đường kính 200mm trục bánh xe có đường kính d = 40mm 2.2.7.Vật chắn nước phận cố định: Vật chắn nước đáy làm gỗ, kích thước gỗ có chiều rộng chiều cao dầm đáy dùng bulông d = 18mm liên kết chặt vào dầm đáy, khoảng cách bulông dọc theo dầm đáy 500mm Đường ray bánh xe chịu lực chế tạo thép đúc CT3, chọn bề rộng mặt ray = 180 mm, bề rộng đế đường b = 230 mm; độ dày bụng đường ray  60mm ; chiều cao h = 280mm; h1 = 110mm ( khoảng cách từ mép đường ray đến phần bụng hết lượn cong) ứng suất cục bụng đường ray:  Px 35252   178daN / cm  [ ]cbt  1800 daN / cm �h1 � �11�6 ứng suất nén bê tông đáy đường ray:  Px 35252   18, 26daN / cm  [ ]n  55daN / cm �h �b �28 �23 Bộ phận cố định vật chắn nước bánh xe dùng thép chữ IN020a Tất phận cố định dùng cốt thép 16mm dài 600mm hàn vào cánh thép chữ I chôn bê tông Khoảng cách cốt thép neo SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :34 Đồ án mơn học Kết cấu thép GVHD: TS: Vũ Hồng Hưng 700mm Trên mặt phận cố định hàn thêm vào lớp thép không rỉ dày 5mm MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TÀI LIỆU THIẾT KẾ : CHƯƠNG NỘI DUNG THIẾT KẾ: 2.1 : Bố trí tổng thể cửa van: .3 2.1.1 : Thiết kế sơ dầm chính: 2.1.2 : Bố trí giàn ngang (4) 2.1.3 Bố trí dầm phụ dọc (3) .7 2.1.3 Trụ biên (6) 2.1.4 Giàn chịu trọng lượng (5) 2.1.5 Bánh xe chịu lực 2.1.6 Bánh xe bên 2.1.7 Vật chắn nước 2.2 Tính tốn phận kết cấu van 2.2.1.Tính toán mặt: 2.2.2 Tính tốn dầm phụ dọc .10 2.2.3 Tính tốn dầm 11 2.2.4 Tính tốn giàn ngang .20 Tính tốn giàn chịu trọng lượng 26 2.2.5-Tính tốn trụ bên .30 2.2.6.Tính tốn bánh xe chịu lực 32 2.2.7.Vật chắn nước phận cố định: 34 MỤC LỤC 35 SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 Trang :35 Đồ án môn học Kết cấu thép SVTH :Nguyễn Quang Thanh Lớp 53C-TL1 GVHD: TS: Vũ Hoàng Hưng Trang :36