Nghiên cứu ảnh hưởng của liên kết nửa cứng đến trạng thái ứng suất và biến dạng của cửa van hình cung

LỜI CẢM ƠN Với giúp đỡ phòng Đào tạo Đại học Sau Đại học, Khoa Cơng trình trường Đại học thuỷ lợi, thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp gia đình đến Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng liên kết nửa cứng đến trạng thái ứng suất biến dạng cửa van hình cung” hồn thành Tác giả xin tỏ lịng biết ơn chân thành đến quan đơn vị cá nhân truyền đạt kiến thức, cho phép sử dụng tài liệu công bố Đặc biệt tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Vũ Thành Hải người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tác giả trình thực luận văn Với thời gian trình độ cịn hạn chế, luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận bảo đóng góp ý kiến thầy cô giáo, Quý vị quan tâm bạn bè đồng nghiệp Luận văn hoàn thành Khoa Cơng trình, Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội, tháng 11 năm 2013 Tác giả luận văn TRƯƠNG ĐỨC HẠNH BẢN CAM KẾT Tên là: Trương Đức Hạnh Học viên lớp: 19C12 Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố công trình khoa học Hà Nội, tháng 11 năm 2013 Tác giả luận văn TRƯƠNG ĐỨC HẠNH MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN……………………………………………………………… BẢN CAN KẾT……………………………………………………………… MỤC LỤC…………………………………………………………………… DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ……………………………………………… DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU…………………………………………… CHƯƠNG – MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Nội dung nghiên cứu 1.3 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 1.4 Kết nghiên cứu cần đạt CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ CỬA VAN HÌNH CUNG 2.1 Khái quát phân loại cửa van cung 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Phân loại cửa van cung 2.1.3 Các phận cửa van cung 2.1.4 Hình thức cửa van thường dùng 10 2.1.5 Phạm vi sử dụng 12 2.2 Phân tích kết cấu van cung theo hệ phẳng 13 2.2.1 Phương pháp tính tốn cửa van cung theo hệ phẳng 13 2.2.2 Phân tích khung theo tốn phẳng 13 2.3 Phân tích kết cấu cửa van cung theo tốn khơng gian 21 2.3.1 Khái qt tốn khơng gian 21 2.3.2 Điều kiện biên toán 22 2.3.3 Xác định nội lực lực kéo cửa van 24 2.3.4 Tính tốn kiểm tra khung van 26 KẾT LUẬN CHƯƠNG 28 CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÓ LIÊN KẾT NỬA CỨNG VÀ PHẦN MỀM SAP2000 29 3.1 Khái quát liên kết nửa cứng 29 3.2 Các nghiên cứu kết cấu có nút cứng liên kết nửa cứng 30 3.2.1 Tổng quan kết cấu có nút cứng 30 3.2.2 Tổng quan kết cấu có liên kết nửa cứng 32 3.2.3 Phân tích kết cấu có liên kết nửa cứng 36 3.3 Xác định độ cứng xoay liên kết nửa cứng [6] 49 3.3.1 Liên kết dầm-cột kết cấu khung thép 49 3.3.2 Phương pháp tổ hợp áp dụng cho liên kết dầm-cột 50 3.4 Phân tích kết cấu hệ có liên kết nửa cứng SAP2000 54 3.4.1 Mơ hình hóa kết cấu van cung 54 3.4.2 Phân tích nội lực kết cấu van cung 57 KẾT LUẬN CHƯƠNG 61 CHƯƠNG - PHÂN TÍCH TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CỦA CỬA VAN CÓ LIÊN KẾT NỬA CỨNG 62 4.1 Nhiệm vụ quy mơ cơng trình 62 4.1.1 Nhiệm vụ cơng trình 62 4.1.2 Quy mơ cơng trình đầu mối 62 4.2 Kết cấu cửa van ngăn triều giảm ngập 63 4.2.1 Mô tả kết cấu cửa van 63 4.2.2 Số liệu tính tốn 64 4.2.3 Trường hợp tính toán 64 4.3 Phân tích kết cấu van cung nhịp lớn liên kết cứng phần mềm SAP2000 66 4.3.1 Mơ hình hố kết cấu van cung nhịp lớn 66 4.3.2 Kiểm tra độ tin cậy mơ hình 71 4.3.3 Kết tính tốn nội lực chuyển vị cửa van cung trường hợp cửa van ngưỡng 73 4.3.4 Kết tính tốn nội lực chuyển vị cửa van cung trường hợp cửa van bắt đầu dời ngưỡng 82 4.4 Phân tích kết cấu van cung nhịp lớn liên kết nửa cứng phần mềm SAP2000 91 4.4.1 Kết tính tốn nội lực chuyển vị dầm van trường hợp cửa van ngưỡng 92 4.4.2 Kết tính tốn nội lực chuyển vị dầm van trường hợp cửa van dời ngưỡng 94 KẾT LUẬN CHƯƠNG 97 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 – Hồ sơng Quao tỉnh Bình Thuận Hình 1.2 – Cống Lân 2, Tiền Hải, Thái Bình Hình 1.3 – Cống Haringvliet – Hà Lan Hình 1.4 – Cống Maeslant – Hà Lan Hình 2.1 - Kết cấu cửa van hình cung hai khung chính, xiên Hình 2.2 - Cửa van mặt Hình 2.3 - Cửa van sâu Hình 2.4 - Bố trí tổng thể van cung thiết bị đóng mở Hình 2.5 - Kết cấu giàn ngang van cung Hình 2.6 - Sơ đồ cấu tạo cửa van hình cung Hình 2.7 - Gối quay cửa van cung; a) Gối nón cụt; b) Gối lề Hình 2.8 - Gối đỡ bên kiểu bánh xe kiểu trượt Hình 2.9 - Cấu tạo kết cấu vật chắn nước bên đáy van cung 10 Hình 2.10 - Sơ đồ số hình thức bố trí tâm quay cửa van cung 10 Hình 2.11 - Các loại hình thức khung 11 Hình 2.12 - Các hình thức khe van 13 Hình 2.13 - Sơ đồ xác định áp lực nước lên dầm 15 Hình 2.14 - Sơ đồ áp lực nước lên cửa van mặt cửa van sâu 15 Hình 2.15 - Sơ đồ tính tốn biểu đồ mơmen uốn khung chân khớp 17 Hình 2.16 - Sơ đồ tính tốn biểu đồ mơmen uốn khung chân ngàm 18 Hình 2.17 - Sơ đồ tính tốn nội lực van 20 Hình 2.18 - Sơ đồ xác định cánh tay đòn lực kéo van 20 Hình 2.19 - Điều kiện biên trường hợp cửa van nằm ngưỡng 22 Hình 2.20 - Điều kiện biên trường hợp máy nâng xi lanh thủy lực 23 Hình 2.21 - Điều kiện biên máy nâng tời dây kéo tiếp tuyến với mặt 23 Hình 2.22 - Điều kiện biên máy nâng tời phương dây kéo không tiếp tuyến với mặt 23 Hình 2.23 - Sơ đồ kết cấu van cung ứng với trường hợp cửa van mở 24 Hình 3.1 - Mối nối dầm cột bu lông sơ đồ biến dạng 29 Hình 3.2 - Mơ hình liên kết dầm cột 29 Hình 3.3 - Mơ hình hóa khung có nút cứng 30 Hình 3.4 - Mơ hình phần tử dầm có hai đoạn cứng hai đầu 31 Hình 3.5- Mơ hình chuyển vị góc liên kết nửa cứng 33 Hình 3.6 - Mơ hình lị xo cho chuyển vị góc chuyển vị thẳng 34 Hình 3.7 - Mơ hình nút cứng liên kết nửa cứng 34 Hình 3.8 - Đường cong đặc tính liên kết nửa cứng Colson 35 Hình 3.9 - Đường đặc tính liên kết Yee & Melchers 36 Hình 3.10 - Siêu phần tử dầm 37 * Hình 3.11 - Quan hệ ∆ e ∆ e 38 Hình 3.12 - Sơ đồ biến dạng dầm hai đầu có liên kết đàn hồi 40 Hình 3.13 - Siêu phần tử dầm hệ tọa độ tổng thể 44 Hình 3.14 - Dầm hai đầu liên kết đàn hồi chịu tải trọng phân bố 46 Hình 3.15 - Kiểu liên kết dầm - cột 50 Hình 3.16 - Các tổ hợp liên kết dầm - cột dùng bích bu lơng 51 Hình 3.17 - Mơ hình học liên kết dầm-cột có bích mở rộng dùng bu lông 51 Hình 3.18 - Minh họa ký hiệu 53 Hình 3.19 - Mơ hình hóa mặt dầm đứng 55 Hình 3.20 - Quy ước điểm Insertion Points 55 Hình 3.21 - Trình tự mơ hình hóa dầm phụ dọc 56 Hình 3.22 - Nhập độ cứng xoay vào đầu j 56 Hình 3.23 - Mơ hình hóa cửa van cung phần mềm SAP2000 57 Hình 3.24 - Sơ đồ liên kết van nằm ngưỡng 57 Hình 3.25 - Sơ đồ liên kết lực ma sát xuất van rời khỏi ngưỡng 58 Hình 4.1 – Bản đồ vị trí cống Thủ Bộ 63 Hình 4.2 – Mặt cắt dọc cống Thủ Bộ 64 Hình 4.3 - Sơ đồ tính tốn 65 Hình 4.4 - Sơ đồ tính tốn 65 Hình 4.5 – Kích thước dầm đứng dầm 67 Hình 4.6 – Mặt cắt ngang mặt van cung 67 Hình 4.7 – Mơ hình hóa dầm dầm phụ dọc 69 Hình 4.8 - Kết cấu cửa van cung xiên nhìn từ thượng lưu 70 Hình 4.9 - Kết cấu cửa van cung xiên nhìn từ hạ lưu 70 Hình 4.10 - Áp lực nước thượng lưu hạ lưu phổ mầu 71 Hình 4.11 - Biểu đồ chuyển vị phổ mầu nửa trái mặt 73 Hình 4.12 - Mã nút nửa trái mặt 74 Hình 4.13 - Biểu đồ ứng suất S11 S22 phổ mầu nửa trái mặt 74 Hình 4.14 - Biểu đồ nội lực nửa trái dầm phụ dọc số 75 Hình 4.15 - Biểu đồ chuyển vị nửa trái dầm phụ dọc số 76 Hình 4.16 - Kết cấu dầm đứng van 77 Hình 4.17 - Biểu đồ phổ màu chuyển vị dầm đứng số 77 Hình 4.18 - Biểu đồ ứng suất S11 S22 dầm đứng số 78 Hình 4.19 – Biểu đồ phổ mầu chuyển vị dầm 79 Hình 4.20 – Biểu đồ phổ mầu chuyển vị nửa bên phải dầm 80 Hình 4.21 – Biểu đồ ứng suất S11 S22 nửa bên phải dầm 80 Hình 4.22 – Biểu đồ lực dọc P mơmen M3 van 81 Hình 4.23 – Sơ đồ gán lực ma sát vào mơ hình kết cấu van cung 83 Hình 4.24 – Sơ đồ xác định trọng lượng thân cửa van 84 Hình 4.25 – Biểu đồ chuyển vị phổ mầu nửa trái mặt 85 Hình 4.26 – Biểu đồ ứng suất S11 S22 nửa trái mặt 86 Hình 4.27 – Biểu đồ nội lực nửa trái dầm dọc phụ số 87 Hình 4.28 – Biểu đồ ứng suất S11 S22 dầm đứng số 88 Hình 4.29 – Biểu đồ chuyển vị dầm 89 Hình 4.30 – Biểu đồ phổ mầu ứng suất S11 S22 nửa bên phải dầm 90 Hình 4.31 – Biểu đồ lực dọc P mơmen M3 van 91 Hình 4.32– Biểu đồ phổ mầu ứng suất S11 S22 nửa bên phải dầm 92 Hình 4.33 – Biểu đồ lực dọc P mơmen M3 van 93 Hình 4.34 – Biểu đồ phổ mầu chuyển vị nửa bên phải dầm 95 Hình 4.34– Biểu đồ ứng suất S11 S22 nửa bên phải dầm 95 Hình 4.35 – Biểu đồ lực dọc P mômen M3 van 96 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 - Phản lực gối tựa dầm đầu ngàm chịu tải trọng tập trung 48 Bảng 4-1 - Giá trị góc α góc θ 68 Bảng 4.2 – Bảng kết phản lực gối ALN sinh 72 Bảng 4.3 – Bảng kết phản lực gối trọng lượng thân sinh 73 Bảng 4.4 - Chuyển vị số nút mặt 74 Bảng 4.5 - Ứng suất S11 S22 số phần tử mặt cửa van 75 Bảng 4.5- Kết nội lực số phần tử dầm phụ dọc số 76 Bảng 4.6 - Kết chuyển vị số phần tử dầm phụ dọc số 76 Bảng 4.7 - Kết tính tốn chuyển vị số nút dầm đứng số 78 Bảng 4.8 - Kết ứng suất số phần tử dầm đứng số 79 Bảng 4.9 - Kết tính tốn chuyển vị số nút dầm 80 Bảng 4.10 - Kết tính toán ứng suất S11 S22 số phần tử nút dầm 81 Bảng 4.11 - Kết tính tốn nội lực số phần tử van trái 82 Bảng 4.12 – Bảng kết lực kéo van phản lực gối lề (lần lặp 3) 84 Bảng 4.13 – Chuyển vị số nút mặt 85 Bảng 4.14 – Ứng suất S11 S22 số phần tử nút mặt 86 Bảng 4.15 – Kết nội lực số phần tử dầm phụ dọc số 87 Bảng 4.16 – Kết chuyển vị số nút dầm phụ dọc số 87 Bảng 4.17 – Kết chuyển vị số nút dầm đứng số 88 Bảng 4.18 – Kết ứng suất S11 S22 số phần tử nút dầm đứng số 89 Bảng 4.19 – Kết chuyển vị số nút dầm 90 Bảng 4.20 – Kết ứng suất S11 S22 số phần tử nút dầm 90 Bảng 4.21 – Kết tính tốn nội lực van trái 91 91 6) Càng van Hình 4.31 – Biểu đồ lực dọc P mômen M3 van Bảng 4.21 – Kết tính tốn nội lực van trái TABLE: Element Forces - Frames Frame P V2 M3 Text KN KN KN-m 108 46.4459 -3136.848 -14.762 109 -2728.359 -5.342 95.6789 110 -2442.414 57.268 -65.9913 111 -2262.486 29.500 -87.9545 -1982.113 37.480 112 -202.5943 113 -2830.723 -36.029 -69.3119 114 -2828.899 -19.620 57.4792 115 -2502.240 -6.783 110.1878 116 -2353.911 43.177 -8.1249 Mômen M3max=202.5943kNm, ứng với lực cắt V2=37.48kN, lực dọc P=1982.113kN 4.4 Phân tích kết cấu van cung nhịp lớn liên kết nửa cứng phần mềm SAP2000 Liên kết chân khung với dầm liên kết bu lơng có mặt bích rộng 800mm, dài 2200mm, dày 50mm, dùng hàng bu lông hàng 10 bu lơng có đường kính d=40mm, mơ hình hóa liên kết nửa cứng cho chuyển vị góc với độ cứng xoay Kθ=3.5x106kNm/rad tính theo 92 phương pháp tổ hợp đề cập Eurocode sử dụng phần mềm Excel TS Nguyễn Hồng Sơn lập [6], xem phụ lục 4.4.1 Kết tính tốn nội lực chuyển vị dầm van trường hợp cửa van ngưỡng 1) Dầm a.Chuyển vị dầm Bảng 4.22 – Kết chuyển vị số nút dầm TABLE: Joint Displacements Joint U1 U2 U3 R1 R2 R3 Text m m m Radians Radians Radians 618 -0.032653 0.012916 -0.039981 -0.004196 -0.010634 -1.98E-06 619 -0.030671 0.012422 -0.035261 -0.004637 -0.005973 0.000611 617 -0.029907 0.011832 -0.032365 -0.005453 -0.013814 1.17E-06 - Chuyển vị theo phương dòng chảy U1 lớn nút 618 có giá trị U1 = -0.032653m, theo phương U3 lớn nút 618 có giá trị U3 =0.039981m b.Ứng suất dầm (Biểu đồ ứng suất S11) (Biểu đồ ứng suất S22) Hình 4.32– Biểu đồ phổ mầu ứng suất S11 S22 nửa bên phải dầm 93 Bảng 4.23 – Kết ứng suất S11 S22 số phần tử nút dầm TABLE: Element Stresses - Area Shells Area Joint S11Top S11Bot S22Top S22Bot Text Text KN/m2 KN/m2 KN/m2 KN/m2 Bản bụng 1308 1554 96174.43 128365.83 -45159.94 58091.26 1308 1570 110650.66 -9553.59 116334.38 -140405.29 1308 1571 32858.47 70366.15 -27760.58 11141.03 1308 1555 119072.70 107595.12 31910.8 -11528.13 Bản cánh 1426 1699 114374.30 132592.55 1818.72 2342.09 1426 1554 106141.22 113465.91 -17967.24 13920.13 1426 1555 112436.48 107193.22 4406.95 -8378.81 1426 1700 130070.18 116919.25 2776.99 1459.07 Ứng suất S11 lớn phần tử 1426 nút 1699 ứng suất S22 lớn phần tử 1308 nút 1570 2) Càng van Hình 4.33 – Biểu đồ lực dọc P mômen M3 van 94 Bảng 4.24 – Kết tính tốn nội lực van trái TABLE: Element Forces - Frames Frame P V2 M3 Text KN KN KN-m 108 -2105.337 -0.978 -9.5275 109 -1840.586 -3.881 -1.4359 110 -1749.622 -1.265 1.398E-13 111 -1861.984 5.95 7.5963 112 -1613.596 9.058 -10.4324 113 -2170.574 -2.833 -15.6047 114 -3099.464 -6.898 6.8466 115 -2982.157 -8.793 38.4507 116 -3033.94 -23.702 117.1198 Mômen M3max=117.1198kNm, ứng với lực cắt V2=23.702kN, lực dọc P=3033.94kN 4.4.2 Kết tính tốn nội lực chuyển vị dầm van trường hợp cửa van dời ngưỡng 1) Dầm a.Chuyển vị dầm Bảng 4.25 – Kết chuyển vị số nút dầm TABLE: Joint Displacements Joint U1 U2 U3 R1 R2 R3 Text m m m Radians Radians Radians 618 -0.022104 0.008719 -0.025094 -0.006035 -0.015298 4.372E-08 620 -0.021771 0.008862 -0.024872 -0.004284 -0.011969 -0.000357 622 -0.021012 0.008809 -0.024171 -0.00297 -0.009038 -0.00064 - Chuyển vị theo phương dịng chảy U1 lớn nút 618 có giá trị U1 = -0.022104m, theo phương U3 lớn nút 618 có giá trị U3 =0.025094m Vị trí nút 618 thể hình 4.34 95 Hình 4.34 – Biểu đồ phổ mầu chuyển vị nửa bên phải dầm b.Ứng suất dầm (Biểu đồ ứng suất S11) (Biểu đồ ứng suất S22) Hình 4.34– Biểu đồ ứng suất S11 S22 nửa bên phải dầm Bảng 4.26 – Kết ứng suất S11 S22 số phần tử nút dầm 96 Ứng suất S11 S22 lớn phần tử 634 nút 750 2) Càng van Hình 4.35 – Biểu đồ lực dọc P mômen M3 van Bảng 4.27 – Kết tính tốn nội lực van trái Frame Text 108 108 109 109 110 110 111 111 112 112 113 113 114 114 115 115 116 116 TABLE: Element Forces - Frames Station P V2 m KN KN -3136.449 -14.918 3.62189 -3136.666 -14.918 -2727.856 -5.189 3.62189 -2728.099 -5.189 -2442.085 56.594 3.62189 -2442.355 56.594 -2256.91 29.489 3.62189 -2262.604 29.489 -1975.744 37.11 3.62189 37.11 -1982.137 -2823.475 -38.824 3.62189 -2830.568 -38.824 -2818.535 -19.704 3.62189 -2828.825 -19.704 -2490.556 -6.499 3.62189 -2502.11 -6.499 -2341.064 42.595 3.62189 -2353.882 42.595 M3 KN-m -6.9469 47.0859 77.209 96.0026 140.3745 -64.6014 18.7589 -88.0476 -66.8121 -201.2207 -197.3586 -56.7432 -13.5149 57.852 86.1931 109.7317 146.3188 -7.9554 Mômen M3max=201.2207kNm, ứng với lực cắt V2=37.11kN, lực dọc P=1982.137kN 97 KẾT LUẬN CHƯƠNG Kết tính tốn áp lực nước tác dụng lên cửa van cơng thức giải tích xác định phần mềm SAP2000 chênh không đáng kể, mơ hình hóa kết cấu cửa van cung phần mềm SAP2000 có đủ độ tin cậy Lực kéo van áp lực nước gây ≠ 0, tổng áp lực nước không qua trục quay van, mặt van cung mặt cung mơ hình hóa thành mặt cong gấp khúc phần tử Shell phẳng Giá trị lực kéo áp lực nhỏ so với lực kéo toàn phần, nên mơ hình tính tốn hồn tồn chấp nhận tin cậy Chuyển vị theo phương U1 U3 TH liên kết nửa cứng TH liên kết cứng chênh lệch không đáng kể Vậy độ cứng theo phương dòng chảy (U1) phương đứng (U3) cửa van có liên kết cứng cửa van có liên kết nửa cứng thay đổi khơng đáng kể Ứng suất dầm TH liên kết nửa cứng TH liên kết cứng thay đổi không đáng kể Vậy việc thay liên kết cứng liên kết nửa cứng không làm ảnh hưởng đến nội lực dầm Lực dọc van TH liên kết nửa cứng TH liên kết cứng thay đổi không đáng kể khoảng 0.4% Vậy việc thay liên kết cứng liên kết nửa cứng không làm ảnh hưởng đến lực dọc van Mômen van TH cửa van liên kết nửa cứng nằm ngưỡng nhỏ nhiều so với TH cửa van liên kết cứng ( M3 liên kết nửa cứng = 1% M3 liên kết cứng) Mômen van TH cửa van liên kết nửa cứng dời ngưỡng nhỏ so với TH cửa van liên kết cứng ( M3 liên kết nửa cứng = 82% M3 liên kết cứng) 98 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Qua kết phân tích trạng thái ứng suất biến dạng cửa van hình cung nhịp lớn theo tốn khơng gian, có liên kết cứng liên kết nửa cứng hai trường hợp cửa van nằm ngưỡng cửa van bắt đầu rời khỏi ngưỡng, tác giả rút số kết luận sau: 1) Mơ hình hóa cửa van cung có liên kết cứng liên kết nửa cứng phần mềm SAP2000 có độ tin cậy cao, phản ánh trạng thái ứng suất biến dạng thực cửa van Đã xác định trọng lượng thân, vị trí trọng tâm van lực kéo xy lanh thủy lực, mà không cần phải dùng công thức kinh nghiệm, nâng cao độ xác lời giải 2) Khi mơ hình hóa liên kết dầm chân khung liên kết nửa cứng có độ cứng xoay tương đối lớn với kθ=3,5×106kNm/radian (xem Phụ luc 1), trường hợp cụ thể liên kết có kích thước lớn, mặt bích có bề rộng 800mm, có chiều dài 2200mm, có chiều dày 60mm, dùng hai hàng bu lơng, hàng 10 bu lơng có đường kính 40mm, nên khơng làm thay đổi nhiều chuyển vị nội lực khung chính; mặt khác khung van cung khơng chịu tải trọng ngang chân khung chủ yếu chịu lực dọc 3) Tuy không làm taảy đổi nhiều nội lực, liên kết nửa cứng làm giảm nhanh lực nén tới hạn Pcr chân khung, hay nói khác làm tăng chiều dài tính tốn chân khung mặt phẳng khung kiểm tra ổn định chân khung, xem Phụ lục 2 Kiến nghị Liên kết nửa cứng dầm chân làm giảm khả chịu nén chân khung chính, tác giả kiến nghị phân tích kết cấu van 99 cung nhịp lớn, ngồi u cầu tính tốn van cung theo tốn khơng gian, cịn cần phải xét tới liên kết nửa cứng dầm chân khung, đặc biệt sử dụng gối lề có hai trục quay thẳng góc với Đây nguyên nhân làm giảm khả chịu lực cửa van Những tồn luận văn Do thời gian làm luân văn có hạn, nên luận văn số tồn cần tiếp tục nghiên cứu: - Nghiên cứu vị trí tâm quay van, vị trí neo xy lanh thủy lực vào trụ pin vào cửa van, để tăng chiều dài cánh tay đòn lực kéo van, giảm lực kéo xy lanh thủy lực - Nghiên cứu thay đổi kết cấu van, thay dầm phụ dọc dầm phụ đứng, lợi dụng hiệu ứng vòm dầm phụ đứng - Nghiên cứu tối ưu hóa kết cấu hệ (càng van dầm phụ) chức lựa chọn tối ưu hóa kết cấu hệ SAP2000 *** 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Xuân Bảo & nnk, “Phương pháp phần tử hữu hạn ứng dụng công trinh” (1983), Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội Vũ Thành Hải (1983), Kết cấu thép, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội Vũ Thành Hải (1994), “Phân tích kết cấu có liên kết mềm”, Tuyển tập báo cáo khoa học - Hội nghị khoa học cơng nghệ Kết cấu xây dựng tồn quốc, lần III, Hà Nội 11/1994 Cao Văn Mão (2006), “Phân tích giới hạn kết cấu có nút cứng liên kết nửa cứng”, Luận văn TSKT, trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội Nguyễn Hồng Sơn (2007), “Phân tích khung thép dạng phẳng có liên kết nửa cứng phi tuyến kể đến tính dẻo vật liệu”, Luận văn TSKT, trường Đại học Kiến trúc, Hà nội Nguyễn Hồng Sơn (2013), “Một cách xác định đặc trưng học liên kết dầm - cột kết cấu khung thép”, Tạp chí Xây Hội xây dựng, 04-2013 Hồng Đình Trí & nnk (1999), “Cơ học kết cấu”, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội Tiếng Anh American Concrete Institute (1990), “Building Code Requirements for Reinforced Concrete”, ACI 318-89, Michigan “Computers & Structures Inc.” (1995), California 10 EM 1110-2-2702.2000, Design of Spilway Tainter Gates 11 Wang C.K and Salmon C.G (1992), “Renforced Concrete Design”, 5th Edition, Harper Collins Publishers Tiếng Pháp 12 BAEL91”,(1992), ”Règles techniques de conception et de calcul des ouvrages et des constructions en béton armé suivant la méthode des ếtats limites, Paris PH LC Xác định độ cứng xoay k liên kết na cng Vật liệu Môđun đàn hồi ứng suất chảy mặt bích Dầm ứng suất chảy cánh ứng suất chảy bụng Cột ứng suất chảy cánh ứng suất chảy bụng Bulông Cường độ chịu kéo bulông 4.8 Dầm Chiều cao tiết diện dầm Chiều dày bụng Bề rộng cánh Chiều dày cánh Độ cong cánh-bụng Cột Chiều cao tiết diện cột Chiều dày bụng Bề rộng cánh Chiều dày cánh Độ cong cánh-bụng Độ cong cánh-bụng Bản mà Bể rộng mà Chiều dày mà Chiều cao mà Khoảng cách mép dầm-bản mà Khoảng cách hàng BL đến mép Khoảng cách hàng BL đến mép Khoảng cách bulông hàng Bulông Đường kính bulông Chiều dày nối, ecu v.v Khoảng cách hàng BL Khoảng cách hµng BL Chiều cao tầng Độ cứng xoay liên kết ht Kt Kcws Kcwc rb 700.0 40.0 11000.0 E fyep fyfb fywb fycf fycw Rkbl hb twb bfb tfb rb hc twc bwc tfc rc s bep tep hep Lep ex eep w Dbl ms p1 p2 h 210000 235 235 235 235 235 160 3000 20 800 30 1600 20 700 25 0 800 60 2200 110 200 200 200 40 50 120 120 11000 Kθ 3.5E+12 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm N.mm/rad PHỤ LỤC XÁC ĐINH LỰC NÉN TỚI HẠN Pcr CỦA CHÂN KHUNG CHÍNH TRƯỜNG HỢP DẦM VÀ CHÂN KHUNG LIÊN KẾT CỨNG 1.1 Khung - Chân liên kết khớp 1.1.1 Sơ đồ tính tốn 1.1.2 Hình dạng ổn định - Mode 1.1.3 Hệ số ổn định (lực nén tới hạn) - Mode 1.1.4 Hệ số chiều dài tính tốn chân khung mặt phẳng khung = µ π EJ 3,142 2.1×108 × 0.0374 = = 1, 795 L Pcr 12, 26 160005,9861 1.2 Khung - Chân liên kết ngàm 1.2.1 Sơ đồ tính tốn 1.2.2 Hệ số ổn định - Mode 1.2.3 Hệ số chiều dài tính tốn chân khung mặt phẳng khung Mode EJ 3,142 2.1ì108 ì 0.0374 = = =1,215 L Pcr 12, 26 350636, 629 TRƯỜNG HỢP DẦM VÀ CHÂN KHUNG LIÊN KẾT NỬA CỨNG 2.1 Khung - Chân liên kết khớp, dầm-chân khung liên kết nửa cứng Độ cứng xoay liên kết cửa cứng kθ=3,5E+06kNm/rad Hệ số ổn đinh - Mode1; 124024,7676 Hệ số chiều dài tính tốn chân khung mặt phẳng khung - Mode π EJ 3,142 2.1×108 × 0.0374 = µ = =2,039 L Pcr 12, 26 124024, 7676 2.2 Khung - Chân liên kết ngàm, dầm-chân khung liên kết nửa cứng Độ cứng xoay liên kết cửa cứng kθ=3,5E+06kNm/rad Hệ số ổn đinh - Mode1; 269092,1431 Hệ số chiều dài tính tốn chân khung mặt phẳng khung - Mode = EJ 3,142 2.1ì108 ì 0.0374 = =1,385 L Pcr 12, 26 269092,1431 TỔNG HỢP KẾT QUAT TÍNH TỐN Khi độ cứng xoay kθ=3,5×106kNm/rad hệ số chiều dài tính tốn chân khung trường hợp dầm - chân khung liên kết cứng liên kết nửa cứng cho bảng Phụ lục 2.1, từ bảng cho thấy hệ số chiều dài tính tốn tăng khoảng 14% Khi độ cứng xoay kθ=3,5×105kNm/rad trường hợp chân khớp hệ số chiều dài tính tốn tăng 107,9%, cịn trường hợp chân ngàm tăng 38,76% Tuy nội lực trường hợp có xét tới liên kết nửa cứng nội lực chân khung thay đổi không nhiều, khả chịu lực khung giảm nhanh chiều dài tính tốn chân khung tăng (lực nén tới hạn Pcr giảm) Bảng PL2.1- Lực nén tới hạn hệ số chiều dài tính tốn chân khung TT Chân liên kêt Liên kết dầm-chân khung Độ cứng Lực nén tới Hệ số chiều kθ(kNm/rad) hn Pcr(kN) di tớnh toỏn 160005,9861 1,795 3.5ì106 124024,7676 2,039 (13,6%) 3.5×105 37025,1930 3.732(107,9%) ∞ 350636,626 1,215 3.5×106 269092,1431 1,385(14,0%) 3.5×105 181391,970 1,686(38,76%) Cứng Khớp Nửa cứng Cứng Ngàm Nửa cứng Chú thích: Khi dùng gối lề dạng nón cụt tính tốn kiểm tra ổn định chân khung mặt phẳng khung giả thiết liên kết chân khung nằm phạm vi ngàm khớp chân khung mặt phẳng khung khơng phải ngàm hồn tồn