Chương 13: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHAO CỬA Ụ 3.2.1 Các thông số phao cửa ụ: Chiều dài: L = 21,4 m Chi ều rộng: B = 2,2 m Chiều cao: H = 6,65 m Chiều chìm: T = 1,8 m Lượng chiếm nước: D = 70 tấn Dung tích toàn phần: V = 255 m 3 3.2.2 Kết cấu phao: Phao cửa ụ được đóng bằng thép đóng tàu có giới hạn bền 2400KG/cm 2 Phao cửa ụ được đóng theo hệ thống kết cấu ngang với các cơ cấu dầm dọc, khoảng sườn thực là a = 500 mm Qui cách các cơ cấu chính  Tôn boong S = 10mm  Tôn mạn vùng đáy S = 10mm  Tơn vùng cạnh S = 10mm  Tơn mạn giữa S = 8mm  Tơn đáy S = 10mm  Tơn vách dọc S = 8mm  Sống dọc boong L65x65x8  Sống dọc mạn T150x8/50x10  Sống dọc đáy L65x65x8  Sườn thường L65x65x8  Sườn khoẻ T150x8/50x10  Sườn đặt S = 8mm  Nẹp sườn đặt 10x8 3.2.3 Tính tốn bền cho phao cửa ụ: KHOANG CHỨA NƯỚC KHOANG KHÔ ĐỂ MÁY BƠM CẤP VÀ XẢ NƯỚC CỦA PHAO Mố đỡ đỉnh phao Hình 3.6 Sơ đồ mặt đứng cửa phao Tính bền cho cửa nổi dựa trên mô men uốn tại điểm giữa của phao và lực cắt tại hai đầu mố kê C ửa phao tựa lên trên hai mố đầu ụ chịu tải của toàn bộ khối lượng phao và lượng nước dằn trong phao tai vị trí đáy phao chịu phản lực của cao su làm kín nước nhưng không đáng kể nên bỏ qua. V ậy tổng tải trọng tính toán là 70 tấn và phân bố như sau: B A 1836934,8 N .m R B = 343352 N R A = 343352 N Q x N M x (N /m m ) + - 343352 343352 21,4 m q=32089(N /m ) Hình 3.7 Mô hình tải trọng tác dụng lên phao cửa ụ Mô men uốn lớn nhất tại điểm giữa cửa: x = 10,7m M xmax = 1836934,8 (N.m) = 1836934800 (N.mm) M ặt cắt ngang tại điểm giữ của cửa: Z = 0,2423 (m 3 ) = 242300000 (mm 3 ) Ứng suất tại điểm giữa của cửa là: 58,7 242300000 1836934800 max  Z M x  (N/mm 2 ) <   235  (N/mm 2 )   235  (N/mm 2 )_Ứng suất cho phép của vật liệu Vậy phao cửa ụ thoả mạn yêu cầu độ uốn dọc. Tại vị trí 2 đầu mố kê (2 đầu vai đỡ phao cửa ụ). A kết cấu gia cường = 1450x6650 = 9642500 mm 2 Áp lực tác dụng lên 2 đầu vai đỡ cửa ụ là: P = R A = R B = 343352 (N) V ới A là diện tích cho phép P là áp lực   235  (N/mm 2 )_Ứng suất cho phép của vật liệu  A =   07,1461 235 343352   P (mm 2 ) < (9642500 mm 2 ) tại 2 đầu mố kê c ủa phao  A cho phép < A kết cấu gia cường Như vậy trong trường hợp phao cửa ụ đóng thì tại vị trí vai đỡ 2 đầu chịu khối lượng của bản thân v à thể tích nước chênh với mức nước của thuỷ triều là 70 tấn. Theo tính toán như trên thì kết cấu vai đỡ 2 đầu đủ bền. * Áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên thành cửa ụ: Tính bền cho phao nổi dựa trên mô men uốn tại điểm giữa của phao và lực cắt tại vị trí đầu tựa lên gờ chắn phao cửa ụ. Đáy cửa tựa l ên gờ chắn phao cửa ụ và chịu áp lực thuỷ tĩnh lớn nhất là 5,4 tấn/m theo sơ đồ phân bố tải trọng. Phao cửa ụ là m ột cấu kiện liên kết bằng cách hàn các chi tiết với nhau, vì thế phao cửa ụ là một cấu kiện vững. Khi áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên thành ngoài phao c ửa ụ thì cấu kiện sẽ chịu toàn bộ áp lực thuỷ tĩnh. Để đơn giản hoá trong quá trình tính toán ta mô hình sơ đồ phân bố trên thành sơ đồ phân bố lực như sau: q=52974(N /m ) 158922 158922 - + M x (N /m m ) Q x N R A = 158922 N R B = 158922 N 238383 N .m A B 6 m Hình 3.8 Sơ đồ phân bố lực Mô men uốn lớn nhất tại điểm giữa phao: x = 10,7 m M xmax = 238383 (N. m) = 238383000 (N.mm) M ặt cắt ngang tại giữa phao: Z = 0,165 (m 3 ) = 165000000 (mm 3 )  Ứng suất tại điểm giữa phao: 445,1 165000000 238383000 max  Z M x  (N/mm 2 ) <   235  (N/mm 2 )   235  (N/mm 2 )_Ứng suất cho phép của vật liệu Vậy cửa phao thoả mãn yêu cầu của áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên T ại vị trí cửa ụ tựa lên gờ chắn phao cửa ụ. A kết cấu gia cường = 700 x 6650 = 4655000 mm 2 Áp lực tác dụng lên gờ chắn phao cửa ụ là: P = R A = R B = 158922 (N) V ới A là diện tích cho phép P là áp lực   235  (N/mm 2 )_Ứng suất cho phép của vật liệu    26,676 235 158922   P A (mm 2 ) < 4655000 (mm 2 ) tại 2 đầu mố kê c ửa phao  A cho phép < A kết cấu gia cường Như vậy trong trường hợp cửa ụ đóng thì tại vị trí phao cửa ụ tựa lên gờ chắn tại đáy phao tính toán theo điều kiện cắt không ảnh hưởng đến kết cấu. . = 23838 3000 (N.mm) M ặt cắt ngang tại giữa phao: Z = 0,1 65 (m 3 ) = 1 650 0000 0 (mm 3 )  Ứng suất tại điểm giữa phao: 4 45, 1 1 650 0000 0 23838 3000 max  Z M x  (N/mm 2 ) <   2 35  (N/mm 2 )   2 35  . boong L65x65x8  Sống dọc mạn T 150 x8 /50 x10  Sống dọc đáy L65x65x8  Sườn thường L65x65x8  Sườn khoẻ T 150 x8 /50 x10  Sườn đặt S = 8mm  Nẹp sườn đặt 10x8 3.2.3 Tính tốn bền cho phao cửa ụ: KHOANG. cửa: Z = 0,2423 (m 3 ) = 242 30000 0 (mm 3 ) Ứng suất tại điểm giữa của cửa là: 58 ,7 242 30000 0 1836934800 max  Z M x  (N/mm 2 ) <   2 35  (N/mm 2 )   2 35  (N/mm 2 )_Ứng suất cho