Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: TS Vũ Hoàng Hưng TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI HÀ NỘI BỘ MƠN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH o0o -ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP THIẾT KẾ CỬA VAN PHẲNG CƠNG TRÌNH THỦY LỢI ( ĐỀ SỐ 20) A TÀI LIỆU THIẾT KẾ : • Bề rộng lỗ cống: Lo= 12 m • Cột nước thượng lưu: Ho= m • Cột nước hạ lưu: Hh= • Cao trình ngưỡng: Δ= 0,5m • 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 CT35└ - Ống bọc trục đồng • Hệ số vượt tải áp lực thủy tĩnh: nq= 1.1 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 tốn thép chế tạo van lấy theo thép CT3 Bảng 1-5 trang 10 Giáo trình Kết cấu thép: - Ứng suất pháp kéo nén dọc trục: Rk,n= 2140 daN/cm2 - Ứng suất pháp uốn: Ru= 2550 daN/cm2 - Ứng suất cắt: Rc= 1290 daN/cm2 - Ứng suất ép mặt đầu: Remđ= 3220 daN/cm2 • Hệ số điều kiện làm việc: Đối với cửa van thuộc nhóm 1-4 m=0.72m SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 Trang :1 a2 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hoàng Hưng a B NỘI DUNG THIẾT KẾ: I Bố trí tổng thể cửa van: Để bố trí tổng thể cửa van cần sơ xác định vị trí kích thước dầm Bè trí tổng thể cửa van mặt, hai dầm chín 7a Hình 1: Bố trí tổng thể cửa van phẳng mặt, hai dầm Bản mặt Dầm Dầm phụ dọc Giàn ngang Giàn chịu trọng lợng Dm biờn Bỏnh xe 1.Bn mặt: -Là phẳng tiếp xúc với nước có kích thước : L x Hv x δbm + Chọn khoảng cách từ mép cống tới tâm bánh xe: c = 0.3 (m) Nhịp tính tốn cửa van là: L = Lo+ 2c = 12 + × 0.3 = 12.6 (m) + Chọn khoảng chiều cao an toàn Δ = 0.5 (m) SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 Trang :2 Đồ án mơn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hồng Hưng Chiều cao cửa van là: Hv = Ht + Δ = + 0.5 = 7.5 (m) +δbm: Bề dày mặt 2.Thiết kế sơ dầm chính: Thiết kế cửa van phẳng mặt dầm a Ht Ht Hv a tr Wn a d Ht Z= a Hình 2: Bố trí hai dầm * Vị trí hợp lực áp lực thủy tĩnh đặt cách đáy van đoạn: Ht Z = = = 2.33 (m) * Chọn đoạn cơng xơn phía a1 - Theo u cầu thiết kế: a1 ≤ 0,45 hv = 0.45 x 7.5 = 3.375 (m), chọn a1= 3.3 (m) - Để hai dầm chịu lực phải đặt cách tổng áp lực nước Vậy khoảng cách hai dầm là: a = × (Ht - a1 - Z) = × (7.5 – 3.3 – 2.33) =3.74 (m) * Đoạn cơng xơn phía a2 a2 = Hv – (a1 + a) = 7.5 – (3.3 + 3.74) = 0.46 (m) * Khoảng cách từ dầm trên, dầm đến tâm hợp lực: atr ; ad SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 Trang :3 Đồ án mơn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hồng Hưng - Sơ chọn : atr = ad = a/2 = 3.74/2 = 1.87 (m) • Lực tác dụng lên dầm - Tải trọng phân bố tiêu chuẩn: qtc = Wn/2 = γ (Ht)2/4 = 10 × 72/4 = 122.5 (kN/m) - Tải trọng phân bố tính tốn: qtt = n qtc = 1.1 × 122.5= 134.75 (kN/m) Lo = 12 m c = 0.3m c = 0.3m Hình 3: Sơ đồ tính tốn dầm • Xác định nội lực dầm chính: Mơmen uốn tính tốn lớn nhất: 134.75 × 12 12.6 134.75 × 12 q tt × L0 L q tt × L20 × × 2 2 Mmax = = = 2668.05 (kNm) • Lực cắt tính tốn lớn nhất: q tt L0 134.75 × 12 Qmax = = = 808.5 (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: hkt = kλbWyc λb = 100 k = 1.5; M max 2668.05 × 10 W yc 2550 = R = → hkt = 1.5 × 100 × 10462.94 - = 10462.94 (cm3) = 116.21 (cm) Theo điều kiện độ cứng, chiều cao nhỏ dầm: tc hmin = RLn0 qn × × tt = × RLn0 × 24 E qn 24 E n SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 Trang :4 Đồ án môn học Kết cấu thép Trong đó: no = 600, GVHD:TS Vũ Hồng Hưng E = 2.1 × 106 daN/cm2 qtc = 122.5 kN/m, → hmin = n = 1.1 2250 × 12.6 × 10 × 600 × × 24 2.1 × 106 1.1 = 153.41 (cm) Có h = max ( hkt, hmin ) → Chọn h = 154 cm Bố trí giàn ngang Để đảm bảo độ cứng ngang cửa van, khoảng cách giàn ngang (B) khơng nên lớn m Bố trí giàn ngang tuân theo điều kiện: - Các giàn ngang cách - 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 bố trí ba giàn ngang hai trụ biên Bố trí dầm phụ dọc 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 dày áp lực nước tăng.Khoảng cách dầm phụ 0.5÷1 m Dầm phụ chọn tiết diện chữ C đặt úp để tránh đọng nước Bố trí dầm phụ dọc hình SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 Trang :5 Đồ án mơn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hồng Hưng Hình : Bố trí dàn ngang dầm dọc phụ 3,0m 3,0m 3,3m 0,46 0,7 0,7 0,75 0,8 0,8 0,8 0,8 0,85 0,85 3,3m Trụ biên 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 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 Giàn chịu trọng lượng Giàn chịu trọng lượng bao gồm cánh hạ dầm chính, cánh hạ dàn ngang, bổ sung thêm bụng xiên có tiết diện thép góc đơn ghép 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.: Bánh xe bên SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 Trang :6 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hoàng Hưng Để khống chế cửa van không bị dao động theo phương ngang đẩy phía trước, người ta thường bố trí bánh xe bên Đôi người ta kết hợp sử dụng bánh xe chịu lực đồng thời làm bánh xe bên 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 II Tính tốn phận kết cấu van 1.Tính tốn mặt: Bản mặt bố trí thành cột, cần tính cho dãy cột có bề rộng lớn B = 3.3m Các dầm tính tốn hình chữ nhật chịu tải trọng phân bố, I II 7,75 16 III 24 IV 32 V 40 VI 47.75 VII VIII IX X 55 62 67.75 0,46 = 0.5m 0,7 0,7 0,75 0,8 0,8 0,8 0,8 0,85 0,85 (m) hình 5: Hình 5: Sơ đồ tính chiều dày mặt Chiều dầy mặt xác định theo công thức: δ bm = × α × a × ptb ma × Ru Trong đó: SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 Trang :7 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hồng Hưng - a: Cạnh ngắn mặt (m) - b: Cạnh dài ô mặt (m) - ptb : Cường độ áp lực thủy tĩnh tâm ô mặt xét (kN/m2) - Ru : Cường độ chịu uốn thép làm mặt, Ru = 225000 (kN/m2) - ma: Hệ số điều kiện làm việc thép làm mặt, ma = 1.25 - α: Hệ số phụ thuộc tỷ số b/a, tra bảng 7.1 Giáo trình kết cấu thép, b/a ≥ α = 0.0625 •Để tính tốn ta lập bảng tính sau: Bảng Ơ I II III IV V VI VII VIII IX X Zi (m) 0.85 0.85 1.7 1.7 2.5 2.5 3.3 3.3 4.1 4.1 4.9 4.9 5.65 5.65 6.35 6.35 7.05 7.05 7.5 pi (kN) 3.5 3.5 12 12 20 20 28 28 36 36 44 44 51.5 51.5 58.5 58.5 65.5 65.5 70 a (m) 0.85 b (m) b/a 3.3 3.882 α ptb (kN) δbm (m) 0.0625 1.75 0.0013 0.85 3.3 3.882 0.0625 7.75 0.0027 0.8 3.3 4.125 0.0625 16 0.0037 0.8 3.3 4.125 0.0625 24 0.0045 0.8 3.3 4.125 0.0625 32 0.0052 0.8 3.3 4.125 0.0625 40 0.0058 0.75 3.3 4.4 0.0625 47.75 0.006 0.7 3.3 4.714 0.0625 55 0.006 0.7 3.3 4.714 0.0625 62 0.0063 0.45 3.3 7.333 0.0625 67.75 0.0043 Chọn δbm tính tốn giá trị lớn bảng tính tốn trên, δbm = 6.3 mm Chọn bề dày mặt cần thỏa mãn đồng thời điều kiện sau: + ≥ δbm tính tốn + ≥ mm + Cộng thêm 1mm phòng chống ăn mòn + Chẵn: 8,10,12,14,… mm SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 Trang :8 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hoàng Hưng Từ điều kiện ta chọn bề dày mặt δbm = mm Tính tốn dầm phụ dọc a/ Ngun tắc tính toán dầm phụ dọc - Dầm phải thỏa mãn điều kiện cường độ độ võng - Tính theo sơ đồ dầm đơn chịu tải trọng hình thang dầm liên tục chịu tải trọng phân bố - Các dầm phụ ngang có kích thước mặt cắt, tính toán với dầm phụ chịu tải trọng lớn b/ Lựa chọn sơ đồ kết cấu: Dầm liên tục chịu tải trọng phân bố 3.3 m 3m 3m 3.3 m Dầm phụ truyền lực lên dàn 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 dàn ngang, dầm phụ dọc tính dầm đơn, nhịp khoảng cách hai giàn ngang chịu tải trọng phân bố có cường độ là: at + ad qi = 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 = 12.6 m SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 Trang :9 = 0.5m GVHD:TS Vũ Hoàng Hưng 0,46 0,7 0,7 0,75 0,8 0,8 0,8 0,8 0,85 0,85 (m) Đồ án môn học Kết cấu thép 3.5 12 20 36 44 51.5 58.5 70 Hình 2: Bố trí sơ dầm phụ Kết tính toán đợc ghi bảng B¶ng tc (atr+ad)/2 qi (KN/m) Dầm phụ Pi atr ad 0 0.85 0.425 3.5 0.85 0.85 0.85 2.98 12 0.85 0.8 0.825 9.9 20 0.8 0.8 0.8 16 36 0.8 0.8 0.8 28.8 44 0.8 0.75 0.775 34.1 51.5 0.75 0.7 0.725 37.34 58.5 0.7 0.7 0.7 40.95 70 0.46 0.23 16,1 Ta thÊy dÇm cuèi (dầm số 8) dầm chịu lực lớn vi qtc = 40.95 kN/m cách mặt nớc 5,84 m nên ta tính cho dầm S dng phn mm Sap2000 ta tính Momen lớn với qtt=n.qtc=1,1.40,95=45,05 kN/m SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 10 Trang :10 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hoàng Hưng Xác định kích thước cánh (Hình 6) Chiều dày cánh lấy theo kinh nghiệm: δ c = 0,025 × h = 0,02.154 = 3.85 (cm) Như chọn δ c = 4.0cm hợp lý → Chiều cao dầm chính: h = hb + 2.δ c = 145 + × = 153(cm) Khoảng cách trung tâm hai cánh: hc = hb + δ c = 145 + = 149(cm) Xác định bề rộng cánh: ; 2.J c bc = δ c hc2 h δ h 153 0,8.1453 J c = W yc − b b = 11828 × − = 701600.33(cm ) 12 12 → bc = Chọn × 701600.33 = 15.8(cm) × 1492 bc = 24cm Kiểm tra: δc ≥ 24 − 0.8 bc − δ b 2100 2100 × × 300 R = 300 2140 = 0.08 (cm), thỏa mãn - Vì dầm hàn vào mặt nên tiết diện tính tốn phải có mặt tham gia chịu uốn với dầm Bề rộng b mặt tham gia chịu lực với dầm chính, chọn kích thước sau: b = bc + 50.δ bm = 24 + 50.0,8 = 64 (cm) ⇒ Fbm = b × δ bm = 64 × 0.8 = 51.2(cm ) Đặc trưng hình học dầm chính: h FI = hb δ b + 2.bc δ c = 145 × 0,8 + × 24 × = 308(cm ) b × h3 J xI = c − 2× 12 bc − δ b × hb3 12 12 yc × 1453 y bc 24 − 0.8 c bm b 24 × 1533 − 2× = 12 hb yb− = 1269145.67(cm ) Fbm SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 19 x xo Trang :19 Hình Đồ án mơn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hồng Hưng Kiểm tra khả chịu lực dầm theo tiết diện tính tốn (hình 6) a/ Xác định đặc trưng hình học Gọi yc khoảng cách từ trục x (trục quán tính trung tâm tiết diện tính tốn) đến trục xo (trục qn tính trung tâm dầm I đối xứng) yc = S ∑F = + Fbm (h + δ bm ) × 0.5 + 51.2 × (153 + 0,8) × 0.5 = = 10.96(cm) FI + Fbm 308 + 51.2 bδ bm  h + δ bm  J x = J + FI y + + Fbm  − yc ÷ 12   I x c 64 × 0.83  153 + 0,8  → J x = 1269145.67 + 308 × 10.96 + + 51.2 ì 10,96 ữ = 1528767(cm4 ) 12   - Kiểm tra kích thước dầm chọn theo điều kiện ứng suất pháp σ max = M max 2661.33 × 10  153  y max = × 10.96 +  = 1522.53(daN / cm ) Jx 1528767   2 Ta thấy σ max = 1522.53daN / cm < 0,85RU = 0.85 × 2250 = 1912.5daN / cm Vậy tiết diện dầm vừa chọn thỏa mãn điều kiện ứng suất pháp b Thay đổi tiết diện dầm Để tiết kiệm thép để giảm bớt bề rộng rãnh van nên dùng dầm có chiều cao thay đổi (Hình 7) Trong cửa van u cầu giàn ngang khơng thay đổi nên điểm đổi tiết diện phải vị trí giàn ngang ngồi hai bên Chiều cao tiết diện dầm gối dầm lấy bằng: SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 20 Trang :20 40 Đồ án mơn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hồng Hưng 870 hbo = 0.6 × hb = 0.6 × 145 = 87(cm) Hình c Kiểm tra ứng suất tiếp 40 - Kiểm tra ứng suất tiếp tiết diện đầu dầm theo cơng thức sau: τ max Qmax S xo = o ≤ Rc J x δ b Trong đó: + + J xo - Mơmen qn tính tiết diện tính tốn đầu dầm S xo - Mơmen tĩnh tiết diện tính tốn đầu dầm - Tính tốn đặc trưng hình học tiết diện tính tốn gối dầm (hình 8) Ta có: yc = J xI0 = S ∑F = + 64 × 0.8 × (0.5 × 0.8 + + 0.5 × 87) = 7.84(cm) 64 × 0.8 + × × 24 + 87 × 0.8 24 × 953 11 × 87 + 24 × 95 × 7.84 − 2( + 11 × 87 × 7.84 ) = 457723.6(cm ) 12 12 FI o = 87 × 0.8 + × 24 × = 261.6(cm ) SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 21 Trang :21 1450 870 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hoàng Hưng bδ bm  h + δ bm  J x = J + FI o y + + Fbm  − yc  12   I xo 2 c 64 × 0.83 95 + 0.8 → J x = 457723.6 + 261.6 × 7.84 + + 51.2 × ( − 7.84) = 555971.68(cm ) 12 2 S xo = 24 × × (2 + 0.5 × 87 + 7.84) + (0.5 × 87 + 7.84) × 0.8 × 0.5 = 6174.96(cm ) → τ max = 80850 × 6174.96 = 1122 46( daN / cm ) < Rc = 1290(daN / cm ) 555971.68 × 0.8 Vậy dầm khơng bị phá hoại ứng suất tiếp d Kiểm tra độ võng - Khi kiểm tra độ võng cần xét tới dầm thay đổi tiết diện - Điều kiện kiểm tra độ võng: f q tc L3 1 = ≤ = L 384 EJ xα no 600 → Vậy thỏa kiện độ võng f 122.5 × 1260 1 = = < = L 384 2.1×10 1528767 × 0.8 805 no 600 dầm mãn điều e Kiểm tra ổn định cục bụng dầm hb 1450 = = 181.25 > 120 Độ mảnh bụng dầm δ b nên bụng dầm cần gia cố sườn chống đứng với khoảng cách a ≤ 2hb (hình 9) Khoảng cách sườn đứng phần tiết diện không đổi 1.5 m, phần tiết diện thay đổi ta lấy 1.65 m SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 22 Trang :22 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hoàng Hưng - Kiểm tra ổn định cục bụng dầm theo cơng thức sau: 2  σb   τb    +   ≤ m = 0,72 σ  th   τ th  Trong đó: + σb: ứng suất pháp mép nén bụng dầm M (−) σb = yb Jx M: mômen lấy tâm hình vng có cạnh h b lệch phía mơ men lớn Đối với hình thang số 1; (Hình 9) ta coi hình chữ nhật có chiều cao chiều cao trung bình Xác định giá trị ứng suất: + τb: ứng suất pháp trung bình bụng dầm Q τb = hb δ b với Q lực cắt ô kiểm tra + σth - ứng suất pháp tới hạn SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 23 Trang :23 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hoàng Hưng 100δ b σ th = K o ( ) 10 (daN / cm ) hb b δ  K o = f (γ ); γ = c c  c  hb  δ b  Cánh nén hàn với mặt nên c = ∞ → γ > 30 → K o = 7,46 , tra bảng 4.7, trang 81, GT kết cấu thép + τth: ứng suất tiếp tới hạn  δ  0,95  τ th = 1,25 + 100 b  103 daN / cm µ  d   d : cạnh ngắn chữ nhật µ : tỷ số cạnh dài cạnh ngắn -Tính tốn ví dụ bụng số Ứng suất pháp mép nén bụng dầm σb = M (−) yb Jx 2628.47 ×10 × 66.34 = 1140.61(daN / cm ) = 1528767 -Ứng suất pháp trung bình bụng dầm τb = Q hb δ b 101.1×10 = 87.16(daN / cm ) = 145× 0.8 - Ứng suất pháp tới hạn 100δ b 100 × 0.8 σ th = K o ( ) × 10 = 7.46( ) × 10 = 2270.82(daN / cm ) hb 145  δ  0,95  τ th = 1,25 + 100 b  10 µ  d   -Ứng suất tiếp tới hạn: 0,95  0.8   = 1,25 + 100  10 = 650.97(daN / cm )  1.034  145   SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 24 Trang :24 Đồ án mơn học Kết cấu thép Ta có: GVHD:TS Vũ Hoàng Hưng 2  σb   τb    +   =  1140.61  +  87.76  = 0.52 ≤ m = 0,72  σ th   τ th   2270.82   650.97  Kết tính tốn ghi bảng Bảng ô d (cm) 145 145 129 100 Ghi chú: M8 (KNm) Q (KN) 2628.4 2330.3 1769.8 101.0 Hình 10 303.1 515.4 737.7 888.00 yb− yb(-) 7(cm) τb σb σth (daN/cm2 (daN/cm ) ) (daN/2) 61.54 1058.1 87.12 61.54 939.28 261.37 2270.82 54.32 801.43 499.45 2869.1 41.38 514.92 922.2 4774.4 2270.82 ́μ 1.0 1.0 1.2 1.3 (daN/cm2 ) Hệ số K 653.08 0.48 653.08 0.58 703.74 0,76 1133.61 0.82 τth xem hình Từ bảng kết bảng ta thấy: + Ô bụng số có K0.72, nên hai ô ổn định cục Biện pháp xử lý: gia cố thêm sườn đứng vị trí bụng G Tính tốn giàn chịu trọng lượng Sơ đồ hình học giàn chịu trọng lượng xem hình 15 Vì dầm có chiều cao thay đổi nên giàn chịu trọng lượng giàn gãy 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: Giàn chịu trọng lượng cửa van chịu ½ trọng lượng thân cửa van đưa mắt dàn, gối tựa dàn vị trí cột biên Sơ đồ tính tốn hình vẽ 0,5.Pm Pmsau: Lf = 3150 SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 R=2.Pm Pm 25 L = 12600 Pm 0,5.Pm Trang :25 R=2.Pm Đồ án môn học Kết cấu thép Pm = GVHD:TS Vũ Hồng Hưng 0,5.G 0,5.G B= L n Ta có: G = 0,55 F F đó: F – diện tích chịu áp lực nước cửa van (m2) n – sớ khoảng mắt dàn G = 0,55 × (12 × 7) × 12 × = 423.43( kN ) → Pm = 0,5.G 0.5 × 423.43 = = 52.93( kN ) n - Hai mắt giàn mắt chịu lực Pm/2 =26.465 (kN) - Các mắt giàn chịu lực Pm = 53.93 (kN) b Tìm nội lực giàn Sử dụng phần mềm Sap2000 để tính tốn nội lực giàn: SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 26 Trang :26 Đồ án mơn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hồng Hưng - Kết thể bảng sau, tính đối xứng kết cấu lực nên ta xét nửa giàn: Bảng Ký hiệu giàn 01 12 27 78 89 90 08 17 18 Chiều dài (cm) 315 315 374 315 315 374 489 489 374 Nội lực (KN) 64.67 87.31 50.63 32.36 32.36 103.11 96.67 31.54 75.13 Trạng thái nội lực Chịu nén Chịu nén Chịu nén Chịu kéo Chịu nén Chịu nén Chịu kéo Chịu kéo Chịu nén Các cánh cánh thực tế cánh chịu kéo dầm nên khơng cần phải tính tốn Các bụng xiên lựa chọn loại tiết diện, lựa chọn có nội lực lớn để tính toán SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 27 Trang :27 Đồ án mơn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hồng Hưng Các bụng xiên làm từ thép góc đơn có số hiệu mặt cắt ngang lớn L60x6 Các bụng đứng đồng thời cánh hạ dàn ngang nên cần phải kiểm tra ứng suất tổng chịu áp lực nước trọng lượng thân c Chọn tiết diện xiên có nội lực lớn - Từ bảng tính nội lực ta thấy xiên 08 chịu kéo lớn N = 96.67 kN ; l = 489 cm N 9667 = = 4.52(cm ) β mR 1.1.2140 - Diện tích yêu cầu : Fyc =  Chọn tiết diện theo điều kiện cấu tạo với thép góc L cạnh : L63x6 - Các đặc trưng hình học: F1 = 7,28 cm2; rmin = ryo =1,25cm - Kiểm tra tiết diện chọn: Kiểm tra độ bền: σ= N 9667 = = 1327.88(daN / cm ) < R = 2140( daN / cm2 ) Fth 7, 28 Kiểm tra độ cứng: λm· = λ lox 489 = = 391.2 rmin 1, 25 max = 391.2 < λgh = 400 Vậy tiết diện chọn đảm bảo điều kiện chịu lực d Kiểm tra đọ bền bụng đứng Thanh 18 27 vừa đứng dàn chịu trọng lượng vừa cánh hạ giàn ngang Nhưng dấu nội lực có dấu ngược nên khơng cần kiểm tra tiếp Tính 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: SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 28 Trang :28 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hoàng Hưng h = 95cm; hb = 87cm; bc = 40cm; δ c = 4cm; δ b = 0,8cm Xác định đặc trưng hình học: F = 2bcδ c + hbδ b = × 40 × + 87 × 0,8 = 389.6(cm ) 40 × 953 19.6 × 873 − = 1782361cm 12 12 J 1782361 → Wx = x = = 37523.4cm h/2 95 / Jx = 40 850 870 800 40 800 400 460 700 700 750 800 800 800 Hình 11 SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 29 Trang :29 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hoàng Hưng Tải trọng từ dầm phụ truyền lên trụ biên Pi phản lực dầm phụ truyền lên trụ biên (hình 7.17): Pi = γ n hi 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 7.9 Qi: phản lực từ dầm truyền đến q tt L0 134.75 × 12 Q1 = Q2 = = = 808.5KN 2 G: trọng lượng thân cửa van: G = 423.43KN Ta có lực dọc trụ biên là: N = 0,5G = 211.715kN (chưa xét đến lực hút Ph lực ma sát Vi) Bảng Dầ m phụ Pi (kN) 5.59 18.56 30 63.9 70.0 76.7 30.19 Mômen lớn gối 1: M max = 67,39 KNm Kiểm tra điều kiện cường độ σ= N M max 21171.5 673900 + = + = 72.3daN / cm ≤ 2140daN / cm F Wx 389.6 37523.4 →Vậy trụ biên đảm bảo điều kiện cường độ Bộ phận gối đỡ Bánh xe chịu lực bố trí phía sau trụ biên, trụ biên lắp hai bánh xe chịu lực; hai dầm bố trí cách tổng áp lực nước nên ta bố trí bánh xe nằm sau dầm chính, hai bánh xe chịu lực nhau, (Hình 7.18) a Tính bề rộng đường kính bánh xe SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 30 Trang :30 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hoàng Hưng Bánh xe chế tạo từ thép đúc CT35, ứng suất cho phép [σ ] = 1500daN / cm - Chọn bề rộng bánh xe: Lx = 150 mm Tỷ số giữ bề rộng đường kính bánh xe lấy vào khoảng 3-5 - Đường kính bánh xe: Dx = 600 mm - Kiểm tra: Lực tác dụng lên bánh xe: Pxmax = 536,197 KN ứng suất bánh xe: Pxmax σ= ≤ [σ ] L x D x σ = 536,197.10 = 55,85daN / cm < [σ ] = 1500daN / cm −2 160.600.10 b Tính tốn kích thước trục ớng bọc trục: Hình 19 - ống bọc trục làm đồng có [ ]cbt = 250 daN/cm2 Khoảng cách σ hai đoạn ống bọc trục cách - = 20 mm, chiều dài ống bọc trục c = 250 mm Trục bánh xe làm thép CT5 có đường kính d = 150 mm ứng suất cho phép thép CT5: [ ] = 1200 daN/cm2 σ [ - δ τ ] = 750 daN/cm2 [ ]cbt = 950 daN/cm2 σ Kiểm tra ứng suất cục tiếp xúc trục ống bọc trục: Px 536,197.10 σ= = = 142,99daN / cm < [σ ] obt = 950daN / cm −2 d c 150.250.10 SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 31 Trang :31 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hồng Hưng Hình 12 - Kiểm tra ứng suất ép cục tiếp xúc trục thép gối tựa trục hai đầu trục Bề dày thép cố định đầu trục σ= - δ = 10 mm 0,5 Px 0,5.536,197.10 == = 893,66daN / cm < [σ ] = 950daN / cm −2 d ∑ δ 150.2.10.10 Kiểm tra ứng suất trục : q = 2144,788 KN / m Qmax = 268,1KN M max = 40KNm + ứng suất pháp: σ= M 40.10 = = 1185 daN / cm < [σ ] = 1200daN / cm 3 0,1.d 0,1.15 + ứng suất tiếp: SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 32 Trang :32 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hoàng Hưng Q 4 268,1.10 τ= = = 202daN / cm < [σ ] = 750daN / cm 2 0,7854.d 0,7854.15 c Bánh xe ngược hướng bánh xe bên (Hình 7.20) Bánh xe ngược hướng bánh xe bên làm cao su đúc (đôi làm thép) có đường kính 200mm trục bánh xe có đường kính d = 40 mm Vật chắn nước phận cố định - Vật chắn nước hai bên làm cao su đúc.(Hình 7.21) Vật chắn nước đáy làm gỗ, kích thước gỗ có chiều rộng chiều cao thép chữ C dầm đáy dùng bulong có đường kính 18 mm liên kết chặt với dầm đáy, khoảng cách bu lông dọc theo dầm đáy 500 mm SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 33 Trang :33 ...a2 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hoàng Hưng a B NỘI DUNG THIẾT KẾ: I Bố trí tổng thể cửa van: Để bố trí tổng thể cửa van cần sơ xác định vị trí kích thước dầm Bè trÝ tổng thể cửa van. .. diện thép góc đơn ghép 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... nội lực giàn: SVTH :Vũ Kim Chung 52C-TL1 26 Trang :26 Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:TS Vũ Hoàng Hưng - Kết thể bảng sau, tính đối xứng kết cấu lực nên ta xét nửa giàn: Bảng Ký hiệu giàn 01 12