Đồ án kết cấu thép: Thiết kế cửa van phẳng

Đồ án kết cấu thép: Thiết kế cửa van phẳng

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THIẾT KẾ CỬA VAN PHẲNG

Yêu cầu: Thiết kế cửa van phẳng bằng thép theo phương pháp phân tích kết cấu thành

độ sâu nhất định được coi là phân bố đều

Bố trí dầm phụ ở phía trên thưa, càng xuống sâu sẽ dầy dần vì áp lực nước tăng lên.Dầm phụ chọn loại dầm tiết diện chữ C đặt úp tránh đọng nước

Chọn và bố trí vị trí dầm chính, dầm phụ và các dàn ngang như hình vẽ sau:

Vậy bố trí như trên là hợp lý

III/ Tính toán các bộ phận kết cấu:

1.Tính toán bản mặt:

Trong một hàng ngang nằm giữa hai dầm phụ (i, i+1), chỉ cần tính cho một ô rồi lấytương tự cho ô khác Trường hợp bản mặt hàn lên dầm phụ và thanh trên của dàn ngangthì bản mặt có sơ đồ tính là bản tựa bốn cạnh Chiều dày bản mặt xác định theo côngthức sau:

δ=a√2 R(1+n kP 2)

a là cạnh ngắn của ô

k=0,75 là hệ số phụ thuộc vào liên kết

P là cường độ áp lực nước tĩnh tại tâm ô đang xét

Dầm đơn, gối tựa là hai dàn ngang, nhịp tính toán B, tải trọng tác dụng phân bố đều trên

toàn chiều dài dầm là: q i=p i b i

Trong đó: pi là áp lực nước tác dụng lên dầm phụ

bi là bề rộng của tải trọng tác dụng lên dầm phụ thứ i

b i=a tr+ad

2 atr là khoảng cách từ dầm phụ thứ i đến dầm trên nó (i-1)

ad là khoảng cách từ dâm phụ thứ i đến dầm dưới (i+1)Kết quả tính toán lập thành bảng sau:

Mmax= 106979(daNcm) Suy ra Wx=114,3(cm3)

Vậy ta chọn dầm phụ là thép chữ C N0 18 với các đặc trưng hình học như sau:

h(m

m)

b(mm)

d(mm)

t(mm)

R(mm)

ry(cm) Sx

Zo(cm)

1 250

Vậy dầm phụ đảm bảo về cường độ và độ cứng

E=2,65.106 daN/cm2

qTC=140,625 KN/mq=154,688 KN/m

nP=1,1

Ptc=0P=0

Thế số liệu vào ta được:

hmin= 5 24

Xo 1000

10

20

20 240

X 126

- Kiểm tra cường độ:

Ứng suất tiếp lớn nhất xác định theo:

τmax=QmaxS omax

Không cần kiểm tra ổn định tổng thể của dầm.

Kiểm tra ổn định cục bộ của các ô dầm:

√ (σ b

σ th)2+(τ b

τ th)2≤mTrong đó:

μ= 126 , 5

74 ,8 =1,7

d=h b=2 y −b=74 , 8( cm)

M=7228000(daNcm)

Thế số vào ta được:

166, 65

50 180, 75

180 ,75

100 194 ,39

166 ,7

166, 7

194 ,39

333, 4

100 130 ,15

83, 3

b Đưa tải trọng phân bố về mắt dàn:

Đây là dàn hình thang chịu lực tác dụng của tải trọng phân bố theo quy luật tam giáccủa áp lực nước, bề rộng tác dụng của tải trọng là B

Gọi các điểm nút là 0,1,2,3,4,5 ứng với các tải trọng tập trung tại các mắt dàn Pi(i=0,1,2,3,4,5) và cường độ áp lực thủy tĩnh tại các mắt dàn qi (i=0,1,2,3,4,5).

Tọa độ trọng tâm của hình thang Zi tra theo bảng 7.4 trang 198 giáo trình kết cấu thép

Tải trọng phân bố tác dụng lên mỗi thanh giàn được đưa về các mắt dàn theo quy tắcphân lực song song Chẳng hạn như:

d Chọn tiết diện thanh dàn:

- Chọn tiết diện cho thanh cánh thượng:

Thanh cánh trên thường dùng thép chữ I Thanh cánh thượng của dàn ngang ngoài chịulực dọc còn chịu uốn do tải trọng ngang trực tiếp của áp lực nước cho nên ta tính thanhcánh thượng như thanh chịu lực lệch tâm có kể cả phần bản mặt cùng tham gia chịu lực

Chọn thanh 23 để tính toán vì thanh có lực dọc N=84,18(KN) lớn nhất thanh cánhthượng và chiều dài l23= 166,7(cm)

Momen uốn là

q TB l

232 8

Chọn tiết diện thanh cánh thượng là INo18

Kiểm tra tiết diện đã chọn khi có sự tham gia chịu lực của bản mặt:

540

1800 Xo

X 53,8

Thõa mãn điều kiện về cường độ.

Vậy ta chọn thép là INo18 cho tất cả các thanh cánh thượng

- Chọn tiết diện cho thanh cánh hạ:

Thanh 78 là thanh bất lợi nhất vì thanh này có nội lực lớn nhất trong các thanh cánh hạ N=88,04(KN) và chiều dài l78= 173,99(cm)

Xuất phát từ điều kiện ổn định ta có:

Kiểm tra cho tiết diện vừa chọn:

Độ mảnh thực của thép:

Vậy ta chọn thép góc 2L80x50x6 cho tất cả các thanh cánh hạ.

- Chọn tiết diện cho thanh bụng:

Tính cho thanh bụng 73 là thanh có lực nén lớn nhất N73=142,32(KN), l73=194,39(cm)

Xuất phát từ điều kiện ổn định ta có:

BẢNG TỔNG HỢPTHÉP:

5 Tính toán dàn chịu trọng lượng:

Vì dầm chính có chiềucao thay đổi nên dànchịu trọng lượng là mộtdàn gãy khúc, nhưng để

NGUY N TH H I ĐĂNG L P 50C1 ỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1 Ị HẢI ĐĂNG LỚP 50C1 ẢI ĐĂNG LỚP 50C1 ỚP 50C1 Page 20

Tên thanh Trạng thái nội lực Loại thép

đơn giản cho việc tính toán ta coi là dàn phẳng có nhịp tính toán = nhịp tính toán củadầm chính.

a.Xác định trọng lượng cửa van:

Xác định trọng lượng cửa van theo công thức gần đúng sau:

G=0,55.F √F( KN )

Trong đó: F là diện tích chịu áp lực nước của cửa van tính bằng m2

F=L.H=7,06.7,5=52,95(m2)

G=0,55.52,95. √ 52,95=219,91(KN )

G là trọng lượng cửa van được phân bố lên bản mặt và dàn chịu trọng lượng (KN)

Gọi G1 là trọng lượng bản thân cửa van phân cho phần dàn chịu trọng lượng.

a trái+a ph

Để an toàn coi atr=aph nên G1=0,5G

Trong đó: atr, aph là chiều dài khoảng mắt dàn ở phía trái và phía phải mắt đang xét

P 1m= 1

2 P m=19,7

2 =9,85( KN )

R=3 P m=3.19 ,7=59,1( KN )

59,1 59,1

c Xác định nội lực trong dàn:

Dùng phương pháp tách nút để tìm nội lực trong thanh.

1112

d Chọn tiết diện và kiểm tra lại tiết diện đã chọn:

Thực tế chỉ cần tính thanh bụng đứng và xiên vì hệ thanh cánh trên và dưới là bản cánh của dầm chính.

Thanh xiên có nội lực lớn nhất là thanh 0-12 có N=49,73 (KN) và l0-12=7,57(m)

Xuất phát từ điều kiện ổn định ta có:

Vậy ta chọn thép góc đều cạnh 2L80x6 cho tất cả các thanh bụng

Chọn tiết diện cho thanh bụng đứng cho dàn chịu trọng lượng:

Thanh đứng của dàn chịu trọng lượng bản thân cũng là thanh cánh hạ của dàn ngang nên ứng suất trong thanh bằng tổng ứng suất do áp lực thủy tĩnh và do trọng lượng bản thân sinh ra.

20 10

Các đặc trưng hình học của tiết diện:

Ta có lực dọc trong mỗi trụ biên là N=0,5G=0,5.219,91=109,955(KN)

Momen lớn nhất tại gối 0:

Mmax=P1.1,111+P2.2,222=7,81 1,111+15,61.2,222=43,36( KNm)

Kiểm tra điều kiện cường độ:

Thay vào điều kiện cường độ ta có: