Đồ án môn học Kết cấu thép - Đề tài: Thiết kế cửa van phẳng công trình thủy lợi
Đồ án môn học Kết cấu thép
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI HÀ NỘI
BỘ MÔN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
------o0o------
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP
THIẾT KẾ CỬA VAN PHẲNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI
( ĐỀ SỐ 05 )
A. TÀI LIỆU THIẾT KẾ :
• 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
1
1
1
1
• Độ võng giới hạn của dầm chính:
; của dầm phụ
.(Tra bảng 4-
no 600
no 250
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: Rk,n= 1490 daN/cm2.
- Ứng suất pháp khi 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 chính thuộc nhóm 1-4 m=0.72m
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :1
Đồ án môn học Kết cấu thép
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
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
c
c
Nh×n tõ th-îng l-u
Nh×n tõ h¹ l-u
B
G
H
H
A
Nh×n theo G
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :2
Đồ án môn học Kết cấu thép
1. Thiết kế sơ bộ dầm chính:
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
Thiết kế cửa van phẳng trên mặt 2 dầm chính.
a1
2 H
3
H = H0
at
w
n
ad
a2
H
3
* 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 = Lo+ 2c = 11 + 2
* Chiều cao toàn bộ cửa van: H0 = 5.5 m
0.25 = 11.5 m
* Vị trí hợp lực của áp lực thủy tĩnh đặt cách đáy van một đoạn:
H
5.5
3
Z =
=
= 1.83 m
3
* Chọn đoạn công xôn phía trên a1
- Theo yêu cầu thiết kế: a1 0,45 hv = 0.455.5= 2.475 m, chọn a1= 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(H0 - a1 - Z) = 2(5.5 – 2.4 – 1.83) = 2.54
m.
* Đoạn công xôn phía dưới a2
a2 = H0 – (a1 + a) = 5.5 – (2.4 + 2.54) = 0.56 m.
* Khoảng cách từ dầm chính trên, dầm chính dưới đến tâm hợp lực: atr ; ad
- Sơ bộ chọn : atr = ad = a/2 = 2.54/2 = 1.27 m
• Lực tác dụng lên mỗi dầm chính.
- Tải trọng phân bố đều tiêu chuẩn:
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :3
Đồ án môn học Kết cấu thép
qtc = W/2 = H2/4 = 10
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
5.52/4 = 75.625 kN/m
- Tải trọng phân bố đều tính toán:
q = n qtc = 1.1
75.625= 83.188 kN/m.
11
Hình 2. Sơ đồ tính toán dầm chính
• Xác định nội lực dầm chính: Mômen uốn tính toán lớn nhất:
83.18811 11.5 83.188112
q L0
q L20
L
Mmax
=
-
=
-
= 1372.602 kNm
2
2
8
2
2
8
• Lực cắt tính toán lớn nhất:
qL0
83.18811
Qmax
=
=
= 457.534 kN
2
2
• 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:
3
-
Theo điều kiện kinh tế:
hkt = kbWyc
Trong đó: k = 1.5;
b = 140
1372.602.104
1565
M max
R
Wyc
=
=
= 8770.62 cm3
→ hkt = 3 1.5140 8770.62
= 122.58 cm
- Theo điều kiện độ cứng, chiều cao nhỏ nhất của dầm:
ptc qtc
RLn0
E
5
.
hmin
.
24
np ptc n
qtc
q
Trong đó:
no = 600,
E = 2.1
106 daN/cm2
qtc = 83.188 kN/m, chọn np= nq = 1.1
5 156511.5102 600 1
h
.
→
= 97.39 cm
min
24
2.1106
1.1
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :4
Đồ án môn học Kết cấu thép
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
Do hkt > hmin → Chọn h = hkt = 124 cm
→ hb=0.95 x 124 = 118.37 cm
→ Chọn hb = 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.
L
11.5
4
B =
2.875m 4m
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
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :5
Đồ án môn học Kết cấu thép
4. Trụ biên (6)
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
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
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:
pi
bm = 0.61 a
Ru
Trong đó:
- a: Cạnh ngắn của ô bản mặt (cm)
- b: Cạnh dài của ô bản mặt (cm)
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :6
Đồ án môn học Kết cấu thép
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
- pi : Cường độ áp lực thủy tĩnh tại tâm của ô bản mặt được xét (daN/cm2)
- Ru : Cường độ chịu uốn của thép làm bản mặt (daN/cm2)
* 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:
pi
bm
= 2.19 a
Ru
Trong đó:
- a: Cạnh ngắn của ô bản mặt (cm)
- pi : Cường độ áp lực thủy tĩnh tại tâm của ô bản mặt được xét (daN/cm2)
- Ru : Cường độ chịu uốn của thép làm bản mặt (daN/cm2)
-
: Hệ số phụ thuộc vào tỷ số b/a
• Để tính toán ta lập bảng tính như sau:
Bảng 1
Số hiệu ô bản Pitc(kN/m2) ai(m) bi(m)
n=b/a
bm (mm)
1.1 pitc
Ru
mặt
I
II
4
0.8
0.8
0.8
2.875 3.59375 0.0530236 2.58755142
12
2.875
2.875
3.59375 0.0918396 4.48177053
3.59375 0.1060472 5.17510285
III
IV
V
16
27.25
33.75
40.25
46.45
52.2
0.65 2.875 4.423077 0.1383956 6.75370749
0.65 2.875 4.423077 0.1540196 7.51615768
0.65 2.875 4.423077 0.1681985 8.20808672
0.59 2.875 4.872881 0.1806891 8.81762963
0.56 2.875 5.133929 0.1915466 9.34747355
VI
VII
VIII
Từ bảng kết quả trên và xét đến điều kiện ăn mòn ta chọn chiều dày bản mặt:
bm = 10 mm
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :7
Đồ án môn học Kết cấu thép
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
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:
at ad
qi = pibi = pi
daN/cm2
2
Trong đó:
- at: Khoảng cách từ dầm đang xét đến dầm trên nó.
- ad: Khoảng cách từ dầm đang xét đến dầm dưới nó.
- pi: Áp lực thủy tĩnh tại trục dầm thứ i (daN/cm2).
Chiều dài dầm phụ: Lf = B = 2.875 m
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :8
Đồ án môn học Kết cấu thép
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
→ Ta có bảng kết quả tính toán như sau:
Dầm phụ
pi
at
ad
bi
qi
(kN/m2)
(m)
(m)
(m)
(kN/m)
1
2
3
4
5
8
16
30.5
37
43.5
0.8
0.8
0.65
0.65
0.65
0.8
0.8
0.65
0.65
0.59
0.8
0.8
0.65
0.65
0.62
6.4
12.8
19.825
24.05
26.97
Từ bảng trên, ta thấy dầm số 5 là dầm chịu lực lớn nhất ( 26.97 kN/m ), cách mặt nước
4.35 m. Vậy ta tính toán cho dầm này.
* Mô men uốn lớn nhất trong dầm phụ dọc:
nqmax B2
1.1 26.97 287.52
M max
306520 (daN.cm)
8
8
* Mô men chống uốn theo yêu cầu của dầm phụ dọc:
M max
Ru
306520
1565
W
195.860 ( cm3 )
yc
Hình 5
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :9
Đồ án môn học Kết cấu thép
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
Từ Wyc, tra thép định hình chữ [ (có xét đến bản mặt tham gia chịu lực), ta chọn thép
chữ [ số hiệu N022 có các đặc trưng sau:
h = 22 cm
bc = 82 mm zo = 2.21 cm
F = 26.7 cm2 Jx = 2110 cm4 Wx = 192 cm3
Vì dầm phụ hàn vào bản mặt nên phải xét đến bản mặt cùng tham gia chịu lực (hình 6),
bề rộng của bản mặt tham gia chịu lực với dầm phụ lấy bằng giá trị nhỏ nhất trong các
giá trị sau đây:
b≤ bc + 2c = bc + 2×25bm = 8.2 + 2× 25× 1 = 58.2 cm
b≤ 0.5(at + ad) = 0.5(60 +59) = 59.5 cm
b≤ 0.3B = 0.3× 287.5 = 86.25 cm ( B: nhịp
h
dầm phụ )
→ Chọn b = 58 cm
yc
* Tính toán đặc trưng hình học của mặt cắt ghép:
y
Hình 6
+/
+/
F = Fc + Fbm = 26.7+ 58 x1= 84.7 cm2
Fbm (h bm )
2F
581 (22 1)
284.7
yc =
0.787
m
xo
x
= 7.87 cm
Jx = Jc + Jbm = Jxc
bb3m
12
h
2
+/
+
Fc yc2
+
+ bbm (
yc )2
5813
12
22 1
= 2110 + 26.7× 7.872 +
581 (
7.87)2 = 4532.809 cm4
2
Jx
4532.809
18.87
+/
Wxn =
240.212 cm3
yxn
*Kiểm tra dầm phụ đã chọn:
M max
306520
max
= 1276.037 daN/cm2 < Ru = 1565 daN/cm2
Wxn 240.212
* Kiểm tra độ võng:
tc
max
26.97 287.53
2.1106 4532.809
1
1
1
q
B3
f
5
5
B
384
EJx
384
1141 n0 250
KL: Tiết diện dầm phụ [N022 đã chọn ở trên là hợp lý
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :10
Đồ án môn học Kết cấu thép
3. Tính toán dầm chính
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
Trong mục 1 phần I đã chọn chiều cao dầm chính: h = 124 cm
* Xác định kích thước bản bụng:
- Chiều cao bản bụng:
- Chiều dày bản bụng:
hb = 120 cm
+/ Chọn độ mảnh:
b = 140
hb
120
b
0.86 cm
b 140
+/ Từ điều kiện chịu cắt:
Q
457.534100
120895
b 1.5
1.5
cm = 0.64 cm
hb Rc
→ Chọn
b = 1 cm = 10 mm
* Xác định kích thước bản cánh:
h hb
124 120
- Xác định chiều dầy bản cánh: c
= 2 cm
2
2
Chiều dầy bản cánh lấy theo kinh nghiệm:
c 0.02h 0.02124= 2.48 cm
→ Như vậy chọn c 2.6 cm là hợp lý. (Bội số của 2 mm)
→ Chiều cao của dầm chính: h = hb + 2 c = 120 + 2× 2.6 = 125 cm
Khoảng cách trung tâm giữa hai bản cánh: hc = hb +
- Xác định bề rộng bản cánh:
c = 120 + 2.6 = 124.6 cm
b hb3
12
125
2
11203
h
Có: Jc = Wyc
-
= 9212.1 ×
-
= 431756.25 cm4
12
2
2Jc
c hc2
2 431756.25
2.6124.62
→ bc =
= 21.39 cm
1 1
Thông thường: bc = ( )h = 25 ÷ 41.6 cm → Chọn bc = 25 cm
5 3
* Đặc trưng hình học của dầm chính:
F1 =h + 2bcc = 120 × 1 + 2× 25× 2.6 = 250 cm2
b b
bc h3
hb3
251253
1203
12
Jx
(bc b )
=
(25 1)
= 613010.42 cm4
12
12
12
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :11
Đồ án môn học Kết cấu thép
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
Vì dầm chính hàn vào bản mặt nên phải xét tới bản mặt cùng tham gia chịu uốn với dầm
chính. Bề rộng b của bản mặt cùng tham gia chịu lực với dầm chính phải thỏa mãn các
điều kiện sau:
h
b≤ 0.5(at + ad) = 0.5× (59 + 56) = 57.5 cm
b≤ bc + 50 bm = 25 +50×1 = 75 cm
b≤ 0.3L = 0.3×11.5 = 3.45 m = 345 cm
Vậy chọn b = 57 cm
hb
c
yc
y
* Kiểm tra lại tiết diện đã chọn xét đến phần bản mặt
cùng tham gia chịu lực với dầm chính :
a/ Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện ghép
Gọi yc là khoảng cách từ trục x (Trục quán tính
chính trung tâm của tiết diện tính toán) đến trục x0 (Trục
quán tính chính trung tâm của dầm I đối xứng)
xo
x
Sxo
0 Fbm (h bm ) 0.5
571 (125 1) 0.5
250 571
yc=
=
11.70 cm
F
F Fbm
1
bb3m
12
h bm
Jx= J1x + F1× yc2
+
+
Fbm (
yc )2
2
5713
12
125 1
= 613010.42 + 250 ×11.702 +
571 (
11.70)2 = 797244.0 cm4
2
- Kiểm tra kích thước dầm chính đã chọn theo điều kiện về ứng suất pháp:
1372.602104
M max
max
yxn
(11.70 125/ 2) = 1277.50 daN/cm2
Jx
797244.0
Ta thấy: max = 1277.50 daN/cm2 < 0.85Ru = 0.85×1565 = 1330.25 daN/cm2
Vậy tiết diện dầm chính vừa chọn thỏa mãn điều kiện về ứng suất pháp. Trong thiết kế
ta để dư ra khoảng 15% ứng suất để xét tới bản cánh của dầm chính còn phải chịu trọng
lượng bản thân của cửa van khi nó là thanh cánh trên và cánh dưới của giàn chịu trọng
lượng.
- Góc thoát nước:
a2 0.5bc
0.5 0.5 0.25
tg
= 0.30→ = 16041’ < 300
h
1.25
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :12
Đồ án môn học Kết cấu thép
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
Vậy bản bụng của dầm chính cần phải khoét lỗ. Diện tích lỗ khoét ≥ 20% diện tích bề
mặt bản bụng.
b/ Thay đổi tiết diện dầm chính:
Để tiết kiệm thép và để giảm bớt bề rộng rãnh van nên dùng dầm chính có chiều
cao thay đổi (Hình 8). Trong cửa van vì yêu cầu giàn ngang không thay đổi nên điểm
đổi tiết diện phải bắt đầu từ vị trí giàn ngang ngoài cùng ở hai bên.
62 cm
124 cm
Hình 8
Chiều cao tiết diện dầm chính tại gối dầm lấy bằng:
ho = 0.6h = 0.5×125 = 62.5 cm
(Thường được lấy bằng (0,4 0,5)h, trong đó h là chiều cao dầm chính giữa
nhịp).
→ Chọn h0 = 62 cm.
c/ Kiểm tra ứng suất tiếp:
Kiểm tra ứng suất tiếp tại tiết diện đầu dầm chính tính như sau:
Qmax S0
Jx0b
max
≤ Rc
Trong đó:
+ Jx0 : Mô men quán tính của tiết diện đầu dầm
Sx0 : Mô men tĩnh của tiết diện đầu dầm.
Tính toán các đặc trưng hình học của tiết diện tại gối dầm (hình 9)
+
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :13
Đồ án môn học Kết cấu thép
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
Hình 9
Ta có:
Sx
0 571 (62 2 2.5 1) 0.5
yc
8.06 cm
F
571 621 2 25 2.5
• Ta có :
1 623
•
•
Jx1
Jx2
Jx2
8.062 621= 23888.41 cm4
12
25 2.63
62
2
1
(
8.06)2 25 2.6= 35749.8cm4
12
2
25 2.63
62 1
( 8.06)2 25 2.6 = 101761.20 cm4
•
•
12
2
2
5713
12
67.2 1
Jxbm
[(
) 8.06 ]2 571 = 38655.40 cm4
2
Vậy suy ra : Jx0 Jx1 Jx2 Jx3 Jxbm 200054.81 cm4
Sx0 25× 2.6× (2.5/2 +31 + 8.06) + (31 + 8.06)× 1× (31 + 8.06)× 0.5 = 3383 cm3
45753.43383
→ max
773.7 daN/cm2 < Rc = 895 daN/cm2
200054.811
Vậy dầm chính không bị phá hoại do ứng suất tiếp
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :14
Đồ án môn học Kết cấu thép
d/ Kiểm tra độ võng
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
Khi kiểm tra độ võng cần xét tới dầm chính thay đổi tiết diện
f
5
qtc L3
L
384
EJx
f
5
75.62511.53 106
2.1106 613010.42 0.8
1
1
1
→
=
<
L
384
688 n0 600
Vậy dầm chính thỏa mãn điều kiện về độ võng.
e/ Tính liên kết giữa bản cánh và bản bụng dầm:
Qmax Sc0
1
1
2
hdh
≥
b
Jx0
2 Rgh
Trong đó:
+
= 0.7 đối với hàn tay hoặc nửa tự động nhiều lượt.
+
Sc0 : Mô men tĩnh của bản cánh tiết diện gối dầm với trục X
+ Jx0 : Mô men quán tính của tiết diện gối đối với trục X
+ Rgh : Cường độ của đường hàn góc (1045 daN/cm2) - Hàn tiên tiến
Hình 10
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :15
Đồ án môn học Kết cấu thép
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
Ta có:
Sx0 = 25× 2.6× 32.25 = 2096.25 cm3
25 67.23
12 623
Jx0 =
2
= 155561.6 cm4
12
12
Thay số vào ta được:
Qmax Sc0
1
45753.4 2096.25
1
hdh
=
= 0.42 cm
Jx0
1.4 Rgh
155561.6
1.41045
h 0.42(cm)
dh
1
1
hdh .b 0,5(cm)
2
2
Vậy ta chọn hđh = 6 mm
f/ Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng dầm:
hb
1200
10
Độ mảnh của bản bụng dầm chính
120> 100→ bản bụng dầm chính cần
b
được gia cố bằng các sườn chống đứng với khoảng cách a ≤ 2hb ( hình 11)
- Vì khoảng cách giữa các dàn ngang là : 287.5 cm > 2hb = 2× 120 = 240 cm → Phải đặt
thêm các sườn đứng vào giữa các dàn ngang. Như vậy khoảng cách giữa các sườn đứng
là : 1.4375 m.
- Kiểm tra ổn định cục bộ của mỗi ô bản bụng dầm tính theo công thức sau:
th
b
th
2
(
b )2 (
) ≤ m = 0.72
Trong đó:
+/ b : Ứng suất pháp tại mép nén của bản bụng dầm.
M
+/ b =
yb()
Jx
62 cm
Hình 11
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :16
Đồ án môn học Kết cấu thép
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
M: Mô men lấy tại tâm của hình vuông có cạnh là hb lệch về phía mô men lớn.
Đối với ô hình thang số 1,2 (Hình 11) ta coi như là hình chữ nhật có chiều cao bằng
chiều cao trung bình ở giữa ô.
Xác định các giá trị ứng suất:
+/ b : Ứng suất pháp trung bình trong bản bụng dầm.
y
Q
b =
, với Q là lực cắt tại giữa ô kiểm tra
hbb
+/
th : Ứng suất pháp tới hạn.
100
th
=
K0 (
b )2 103 daN/cm2
(-)
h0
yb
yb
x
Trường hợp tiết diện không đối xứng, h0 lấy bằng 2 lần chiều cao vùng nén
+/
th : Ứng suất tiếp tới hạn
b
d
0.95
2
th (1.25
)(100 )2 103 daN/cm2
d: Cạnh ngắn hình chữ nhật
: Tỷ số giữa cạnh dài và cạnh ngắn.
Ta cần kiểm tra ổn định cục bộ cho 4 ô dầm 1,2,3,4. Ở đây ô số 1 có mômen
nhỏ và thoả mãn điều kiện bền của ứng suất tiếp do đó không cần kiểm tra ổn
định cục bộ cho ô số 1.
❖ Kiểm tra ổn định cục bộ cho ô số 4.
+ Tính th :
100.δb
th = ko(
)2.10 daN/cm2
hb
Lấy ko = 746; b =1cm
120
hb = 2.y() =2(
-11.70) 96.60cm
b
2
100.1
th = 746(
96.60
)2.10 daN/cm2 = 7994.38daN/cm2
+Tính th :
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :17
Đồ án môn học Kết cấu thép
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
100.δb
95
μ2
τth = (125 +
)(
)2.10
d
287.5
2
120
1.198
b=1cm; d = 120 cm;
95
1.1982
100.1
120
τ (125
)(
)2.10 1327.73daN / cm2
th
M
+Tính b : b =
.y(b)
Jx
Trong đó : Jx = 797244.0 cm4
hb
120
2
(-)
yb =
-11.70
-11.70 48.30cm
B=3,125(m)
IV
2
h0=86
h0=86
C=0,25
II
III
C=0,25
q=116,2
M
M
Z3
M
Z4
Q
Z3
Q
Q
Z3
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :18
Đồ án môn học Kết cấu thép
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
+Tính M:
hb 1150 120
M
Ta có : Z4 =
-
-
515cm
2 2
2
2
qtt L
qtt (Z4M - C)2 83.18811
83.188 (5.15 - 0.25)2
M4 =
0 .Z4M -
5.15-
2
2
2
2
= 1357.63 (KN.m)
1357.63104
M
Jx
b =
.y(b)
=
48.03 817.90daN / cm2
797244.0
Q
+ Tính b :
b =
hb.b
+ Tính Q:
B
1150 287.5
4
ZQ = - =
-
503.1cm 5.031m
2
4
2
4
qtt L0
83.18811
Q4 =
- qtt (Z4Q - C)
- 83.188 (5.031- 0,25) 59.812kN
2
2
59.812 102
Q
b =
=
49.84daN / cm2
1201
hb.b
Thay vào công thức kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ ta được
th
b
th
817.90
49.84
2
2
(
b )2 (
)
= (
)2 (
)
= 0,11<0,72
7994.38
1327.73
Vậy ô số 4 không bị mất ổn định.
❖ Kiểm tra ổn định cục bộ cho ô số 3.
+ Tính th :
100 δ
th = ko(
b )2.10 daN/cm2
hb
Lấy ko = 746; b =1cm
120
hb = 2 yb()
=
2(
-11.70) 96.60cm
2
100.1
96.60
th = 746(
+ Tính th:
)2.10 daN/cm2 = 7994.38daN/cm2
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :19
Đồ án môn học Kết cấu thép
GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc Bình
100.δb
95
μ2
τth = (125 +
)(
)2.10
d
287.5
2
120
1.198
b = 1cm; d = 120 cm;
95
1.1982
100.1
120
τ (125
)(
)2 10 1327.73daN / cm2
th
+ Tính b;
M
b =
yb()
Jx
Trong đó :
Jx = 797244.0 cm4
hb
120
(-)
yb =
-11.70
-11.70 48.30cm
2
2
+ Tính M:
hb
B
1150 120 287,5
M
Ta có : Z3 =
-
-
-
-
371.3cm
83.188 (3.713- 0,25)2
2 2
2
2
2
2
qtt L
qtt (Z3M - C)2 83.18811
M3 =
0 .Z3M -
3.713-
2
2
2
2
= 1200 KN.m
1200 104
799244.0
M
Jx
b =
.y(b)
=
48.30 725.19daN / cm2
Q
+ Tính b :
b =
hb.b
+ Tính Q:
B B
1150 287.5 287.5
3
ZQ = - - =
-
-
359.4cm 3.594m
2
4 2
2
4
2
qtt L0
83.18811
Q3 =
- qtt (Z3Q - C)
- 83.188 (3.594 - 0,25) 179.353kN
2
2
179.353102
120 1
Q
b =
=
149.46daN / cm2
hb.b
Thay vào công thức kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ ta được
SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4
Trang :20
Tải về để xem bản đầy đủ
39 trang
14500
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án môn học Kết cấu thép - Đề tài: Thiết kế cửa van phẳng công trình thủy lợi", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- do_an_mon_hoc_ket_cau_thep_de_tai_thiet_ke_cua_van_phang_con.doc
