Tính toán cửa van cống hở B=5m, kiểm toán moment, lực cắt, moment kháng uốn, ứng suất cho phép của các cấu kiện cửa van: thép hình, thép tấm, bu lông
Trang 1Trường hợp tính toán bất lợi nhất:
II CHỌN VẬT LIỆU GIA CÔNG
- Dầm chính, phụ, biên, tôn bưng : Thép CT3
- Yêu cầu kỹ thuật của vật liệu làm gioăng chắn nước
III TÍNH TOÁN LỰC NÂNG HẠ CỬA VAN1 Lực hút đáy cửa
Ph= Pa x b x LTrong đó:
+ Chiều rộng phần đáy cửa tiếp xúc với ngưỡng : b = 10 (cm)+ Chiều dài phần đáy cửa tiếp xúc với ngưỡng : L = 330 (cm)
2 Tổng áp lực tác dụng vào cửa van
W= 1/2 x γ x ΔH² x BTrong đó:
+ Chênh lệch mực nước thượng hạ lưu (Cho phép kéocửa khi chênh lệch mực nước trước và sau cửa ≤1,0m):
Trang 2+ Bề rộng cửa van: B = 3,3 (m)
3 Lực nâng cửa van
Tn= kG x G + kms x W x f + PhTrong đó:
→ Để kéo cửa này ta dùng Vitme điện V10 sức nâng 10T để nâng cửa van
Thông số kỹ thuật Vitme điện V10:- Sức nâng: Q=10 tấn
- Trục vít thép C45, D70mm- Tốc độ nâng bằng tay: 0,18m/phút- Tốc độ nâng điện: 0,18m/phút
4 Lực hạ cửa van
TD= k'G x G - kms x W x fTrong đó:
→ TD >0 nên cửa tự rơi trong nước xuống đáy
IV TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỬA VAN1 Sơ đồ tải tác dụng lên cửa:
Sơ đồ tính toán
Trang 33 Xác định tổng áp lực thủy tỉnh tác dụng vào cửa:
- Áp lực nước phía sông và phía đồng:P1=0,5xγxLxh1²
Trang 49 1,407 0,000 1,407
4 Tính toán dầm ngang:4.1 Tính toán dầm đáy cửa van
Ta chọn dầm đáy là thép hình U150 có thông số sau:
(Fx>Fyc, Thỏa điều kiện)
→ Cấu kiện thỏa điều kiện bền
4.2 Tính toán dầm ngang cửa (dầm chính)a Tính toán dầm ngang cửa
Trang 5+ Chiều cao tiết diện h = 15 (cm)
(Fx>Fyc, Thỏa điều kiện)
→ Cấu kiện thỏa điều kiện bền
b Tính toán khả năng chịu lực của dầm chính
- Vì dầm chính hàn vào bản mặt nên phải xét tới bản mặt cùng tham gia chịu uốn với dầm chính.+ bbm= bc+50*δbm (cm)
Trong đó: bc là bề rộng cánh I của dầm chính
+ Diện tích chịu lực của hệ dầm bản: F=Fd+Fbm (cm²)
Trong đó:
Fd: diện tích tiết diện dầm chính đã chọn (cm²)
Fbm:diện tích phần bản mặt tham gia chịu lực, Fbm= bbm*δbm (cm2)
+ Moment tĩnh của bản mặt đối với trục x-x: Sx= bbm *δbm*(h/2+δbm/2) (cm³)
Trong đó: h là chiều cao dầm chính chữ I (cm).
+ Moment quán tính của hệ dầm – bản thép: Jx=J(I)+J(II)+J(III)+J(IV)
J(IV)=dbm^3*bbm+ybm *dbm*bbm (cm4).
- Tiết diện dầm chính có xét bản mặt tham gia chịu lực, gọi yc là khoảng cách từ trục x ( trục quán tính chínhtrung tâm của tiết diện dầm và bản mặt) đến trục x0 ( trục quán tính chính trung tâm của tiết diện H đốixứng).
+ Trọng tâm của dầm -bản thép theo trục x0-x0 đến trục x-x của dầm: yc=Sx/F (cm)+ Khoảng cách từ trọng tâm của hệ dầm - bản thép đến trọng tâm bản mặt:ybm=(h/2+δbm/2)-yc (cm)
+ Khoảng cách từ trọng tâm của hệ dầm - bản thép đến trọng tâm của bản cánh dầm chính dưới:
ycd=hb/2+yc+δc /2 (cm)
+ Khoảng cách từ trọng tâm của hệ dầm - bản thép đến trọng tâm của bản cánh dầm chính trên:yct=hb/2+δc/2-yc (cm)
J(I)=dc^3*bc+yct *dc*bc (cm4).J(II)=db*hb^3+yc *db*bb (cm4).J(III)=dc^3*bc+ycd *dc*bc (cm4).
Trang 6dầm - bản thép đến trọng tâm củabản cánh dầm chính trên
Sx/FKhoảng cách từ trọng tâm của hệ
dầm - bản thép đến trọng tâm bảnmặt
(h/2+δbm/2)-yc Khoảng cách từ trọng tâm của hệ
dầm - bản thép đến trọng tâm củabản cánh dầm chính dưới
+ Moment chống uốn của hệ dầm – bản thép : Wx=Jx/ ymax(cm²)
Khả năng chịu lực của dầm
Diễn giảiChiều dày bản mặt
Trang 7(f/L<[f/L],Thỏa điều kiện
→ Cấu kiện thỏa điều kiện khả năng chịu lực
(Wx>Wyc, Thỏa điều kiện)
→ Cấu kiện thỏa điều kiện bền
6 Tính toán bản mặt
- Công thức tính chiều dày bản mặt:
- Khi tính toán xem dầm phụ đứng được gối lên hai dầm chính, cột nước tác dụng lên dầm tính từgiữa dầm.Tính toán moment cho từng nhịp sau đó lấy moment lớn nhất để tính.
Kích thướcĐặc trưng tiết diện
Trang 8Trong đó:
- δ : Chiều dày bản mặt tính sơ bộ- a là chiều dài biên ngắn của ô dầm (m)- b là biên dài của ô dầm (m)
→ Chọn chiều dày bản mặt 6mmδmax
- ky là hệ số ứng suất trung điểm biên dài của bệ đỡ tấm mỏng đàn hồi tính theo điều A.6, Phụ lụcA TCVN 8299:2009 ( tra theo hệ số b/a)