ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP ĐẠI HỌC THỦY LỢI THIẾT KẾ CỬA VAN PHẲNG TRÊN MẶT

48 5 0 6 2 4 = n J E L M , 1 Cần thiết đặt sờn chống đứng và kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng: Thanh cánh của giàn ngang đợc liên kết với bản bụng của dầm chính, nên nó chuyển lực tập tr

+ Liªn kÕt hµn: Que hµn E42.

- HÖ sè vît t¶i cña ¸p lùc thñy tÜnh vµ träng lîng b¶n th©n: n = 1,1

- §é vâng giíi h¹n cña dÇm chÝnh: 1 6001

* NhÞp tÝnh to¸n cña cöa van:

Chän kho¶ng c¸ch tõ mÐp cèng tíi t©m b¸nh xe Th«ng thêng chän c

= 250 ÷ 300(mm); ë ®©y chän c = 300(mm) = 0,3 (m)

=> NhÞp tÝnh to¸n cöa van lµ : L = Lo + 2.c = 10 + 2.0,3 = 10,6(m)

* ChiÒu cao toµn bé cöa van lµ: hv = H1 + ∆

H1 = 7,5(m) – ChiÒu cao cét níc thîng lu

∆ - §é vît cao an toµn, thêng lÊy: ∆ = 300 ÷ 500(mm)

Thờng chọn: a1 ≤ 0,45 hv = 0,45.8 = 3,6(m) ⇒ Chọn a1 = 3,5(m).

Vị trí dầm chính bố trí theo nguyên tắc chịu tải trọng bằng nhau Nên để 2 dầm chính chịu lực giống nhau thì phải đặt cách đều tổng áp lực nớc Nh vậy khoảng cách 2 dầm chính là:

Bản mặt đợc tính nh sau(xét một dải có chiều rộng bằng 1):

U

i i

bm

R m

p b

61 , 0

≥

Trong đó:

m – Hệ số điều kiện làm việc, lấy m = 1

pi - Là cờng độ áp lực tại trung tâm mỗi ô

b - Cạnh ngắn của ô bản mặt

a - Cạnh dài của ô bản mặt

Ru = 1565 ( daN/cm2) : cờng độ chịu uốn của thép làm bản mặt

Điều kiện δ ≥ 6 mm

Để tiện tính toán ta lập bảng tính sau

tính toán chiều dày bản mặt

IV 0.260 2.65 0.8 3.31 0.0129 0.63

VI 0.420 2.65 0.8 3.31 0.0164 0.80 VII 0.500 2.65 0.8 3.31 0.0179 0.87 VIII 0.580 2.65 0.8 3.31 0.0193 0.94

3

yc b

10 625 , 140 2

4

. cl L cl L L q

1968,75(kN.m)

Wyc = 10 4 =

1565

75 , 1968 1

.

24

5

K

K p n q n

p q n

E

n L R

tc p

tc q

tc tc o

u

+ +

08 , 1 625 , 140 1

625 , 140 10 1 , 2 1 , 1

600 10 6 , 10 1565 24

5

6

2 min

+ Theo điều kiện chống cắt:

δb

c

b R h

Q

.

5 , 1

2

10 625 , 140 1 , 1 2

.

L q n

773,4(kN)

⇒ δb = =

95 , 8 140

4 , 773 5 , 1

145 9 , 13837 12

2

3 3

, 142

75 , 728847

2

18 , 0 5 , 0

12026’ < 300

⇒Bản bụng của dầm chính dới phải khoét lỗ.

-Vì bản chính đợc hàn trực tiếp với bản mặt nên cần xét tới bản mặt cùng tham gia chịu lực Bề rộng bản bụng tham gia chịu lực đợc xác định từ các

điều kiện sau:

+ b≤bc + 50.δbm = 360 + 50.10= 860(mm)

+ b≤(atr + ad)/2 = 800(mm)

+ b≤0,3.L = 0,3.10600 = 3180(mm)

Vậy chọn b = 800(mm).

Thiết diện cuối cùng của dầm chính nh hình vẽ Trục trung hoà đi qua trọng tâm bản bụng

b/Kiểm tra thiết diện chọn.

Xác định chính xác các đặc trng hình học của thiết diện chọn theo hình vẽ,

80.57,72 = 1335042,35(cm4)

8 , 14 2 / 144

35 , 1335042 1

, 24 2 /

max

= +

= +

=

h

J y

) 5 , 0 5 , 42 (

80.31,82 = 418876,2(cm4)

S0 =36.2.41 + =

4

81 2

81 2 , 1

3936,15(cm3)

- Kiểm tra kích thớc dầm chính đã chọn theo điều kiện ứng suất pháp:

15 , 3936 4 , 773

- Kiểm tra điều kiện độ võng:

Phải xét tới dầm chính thay đổi tiết diện: hệ số thay đổi tiết diện α = 0,8

600

1 1 8 , 1031

1 35

, 1335042

10 1 , 2 8 , 0

10 6 , 10 10 75 , 1968 48

5

.

.

48

5

0 6

2 4

=

n J

E

L M

, 1

Cần thiết đặt sờn chống đứng và kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng:

Thanh cánh của giàn ngang đợc liên kết với bản bụng của dầm chính, nên

nó chuyển lực tập trung vào bản bụng dầm, vì thế ở vị trí nối tiếp giữa bản bụng dầm chính và thanh cánh của giàn ngang, bản bụng dầm chính cần đợc tăng cờng bằng sờn gia cố đứng Vì khoảng cách giữa các sờn đó bằng 265cm

τ+

σb = . 2b

x

h J M

M- Mômen lấy tại tâm của hình vuông(cách gối tựa một đoạn Z) có cạnh là hb, đối với các ô số 1, số 2 không phải là hình chữ nhật thì coi nh hình chữ nhật có chiều cao trung bình giữa ô

QδQ: lực cắt lấy cho điểm giữa ô:

c h

⇒ σth = 7,46( ) 2 10 3 =

140

2 , 1 100

5481(daN/cm2)

3

2 b 2

d

.10095

,025,

Số TT

ô d (m)

Z (m)

M (kNm) Q (kN)

o c R J

S Q

2

1

.

max

5112 2

2 40 2 36 2

c c

o c

h b

1 2 , 418876

5112 10 4 ,

at : khoảng cách từ dầm đang xét tới dầm trên nó

ad : khoảng cách từ dầm đang xét tới dầm dới nó

pi : áp lực thuỷ tĩnh tại trục dầm thứ i (daN/cm2)

Ta lập đợc bảng tính toán sau:

xác định tải trọng tác dụng lên dầm phụ

M

(cm3)

Vì trong tiết diện tính toán của dầm phụ còn có phần bản mặt cùng tham gia chịu lực nên có thể tiếp nhận dầm phụ bằng thép I22 có các đặc trng hình học:

F = Ff + Fbm = 30,6 + 65,1 = 95,6(cm2).

6 , 95

) 5 , 0 11 (

, 282

435395

max

x W

1 5307 10 1 , 2

265 6 , 49 384

5

384

5

0 6

3 3

E

l q l

f

x f

tc f f

Vậy dầm phụ đã chọn thoả mãn điều kiện về cờng độ và biến dạng

6/Tính dàn ngang:

a.Vẽ sơ đồ dàn ngang và xác định chiều dài của các thanh giàn:

Ta có sơ đồ tính toán nh hình vẽ trên, để tiện tính toán ta lập bảng tính chiều dài hình học nh sau:

5

0 1 2

3 4 5

6

7 8

W1

W ’ 2

W ” 2

Kí hiệu

thanh dàn 01 08 12 18 23 27 28 34 36 37 45 46 56 67 78Chiều dài

(cm) 175 188,5 175 70 200 140 188,5 200 244 244 50 140 148,7 400 188,5

b.Đ

Tại các mắt dàn tơng ứng ta có các tải trọng tập trung;P0 , P1, , P… 7

Xác định cờng độ áp lực thuỷ tĩnh tại các mắt giàn : q1, q2,

qn = γ.Lf.∑n

1 i

h , Lf = 2,65 (m) là bề rộng tải trọng trên giàn ngang

Tính hợp lực của áp lực thuỷ tĩnh tại các mắt dàn(qi) Nếu biểu đồ áp lực nớc trong phạm vi mỗi thanh giàn là hình thang thì ta phân biểu đồ thành 1 tam giác và một hình chữ nhật Từ đó ta tính đợc tải trọng tập trung tác dụng lên các mắt giàn(Pi):

1 3

2

f f

c.Tính nội lực trong thanh giàn ngang:

Giả thiết các thanh giàn liên kết khớp với nhau, ta dùng phơng pháp tách mắt để xác định nội lực trong các thanh giàn Kết quả tính toán đợc thể hiện trong bảng

RA = RB = 372,65 kN.

d.Chän tiÕt diÖn thanh giµn:

Thanh c¸nh thîng ngoµi chÞu lùc däc cßn chÞu uèn côc bé, tiÕn hµnh tÝnh to¸n nh mét thanh chÞu kÐo (nÐn) lÖch t©m, tiÕt diÖn dïng lµ tiÕt diÖn ch÷ I

Ký hiÖu

thanh giµn

Néi lùc (kN)

Tr¹ng th¸i néi lùc

ChiÒu dµi thanh (cm)

3 4 5

6 7 8

Thanh cánh thợng nên dùng thống nhất một loại số hiệu, các thanh còn lại

ta chọn 2 thanh đại diện, một thanh có nội lực lớn nhất và một thanh có chiều dài tính toán lớn nhất

*Chọn tiết diện của thanh chịu kéo trung tâm:

- Ta tính cho thanh chịu kéo lớn nhất là thanh 76, N28 = 138,35(kN), l76 =

400 cm

Diện tích yêu cầu của thanh chịu kéo: Fyc =

R

Nβ

β: hệ số giảm yếu tiết diện do liên kết, lấy β = 1

R: cờng độ giới hạn, R = 1490 daN/cm2

=> Fyc = 9 , 3

1490 1

10 35 ,

10 35 ,

400

; 53 , 1

320 max(

ox r

l r

*Chọn tiết diện thanh chịu nén trung tâm:

- Ta tính cho thanh chịu nén lớn nhất đồng thời có chiều dài tính toán lớn nhất

là thanh 37 : N = 272,69(kN) , l = 244(cm)

Giả thiết λgt = 100 => ϕ = 0,60

Diện tích yêu cầu : Fyc = 30 , 5

1490 60 , 0

10 69 , 272

, 27

100 69 ,

=

=

th F

N

σ (daN/cm2) < R= 1490(daN/cm2)

λmax = max(λx ; λy) = max( ;4244,01

76 , 2

2 , 195

) = max(70,7; 60,8) = 70,7 Tra bảng đợc ϕmin = 0,81

=> 1211

8 , 27 81 , 0

100 69 , 272

λmax= 70,7 ≤ λgh = 150

*Chọn tiết diện thanh chịu kéo lệch tâm:

Đối với thanh chịu kéo lệch tâm đều là thanh

cánh sát bản mặt, ta chỉ chọn một loại tiết diện

Giả thiết chọn tiết diện chữ I gồm 2 thanh thép

N+

Chiều dài thanh (cm)

Lực dọc (kN)

Mômen (kNm)

σ (daN/cm 2 )

Từ bảng trên ta thấy tiết diện chọn đã phù hợp

Ta lập bảng tổng hợp chọn tiết diện các thanh giàn sau:

Ký hiệu

thanh giàn

Nội lực (kN)

Trạng thái nội lực

Chiều dài thanh (cm)

01 12,33 Chịu kéo 175 175 175 2C No=18

y 52

Vì dầm chính có chiều cao thay đổi nên giàn chịu trọng lợng là một giàn

gãy khúc, nhng để tiện cho việc tính toán ta coi là giàn phẳng có nhịp tính

toán bằng nhịp tính toán của dầm chính

G = 0,55.F F (kN)F: diện tích chịu áp lực nớc của cửa van tính bằng m2

7 8

9

Giàn chịu trọng lợng ở phía hạ lu cửa van và chịu một tải trong bằng 0,5G

Chia 0,5G cho các mắt giàn , mỗi mắt chịu một lực tập trung là :

4

7,411.5,04

G.5,0B.L

G.5,0

=

=

b Tìm nội lực trong các thanh giàn:

Ta dùng phơng pháp tách mắt để tính nội lực trong các thanh giàn

Ký hiệu thanh giàn

Chiều dài thanh (cm)

Nội lực (kN)

Trạng thái nội lực

d họn tiết diện thanh xiên có nội lực lớn nhất:

Các thanh xiên chọn cùng một loại số hiệu (dùng thép góc đơn số hiệu không nhỏ hơn L 60ì6)

Từ bảng tính nội lực trên ta thấy thanh xiên số hiệu 08 chịu nén lớn nhất:

N = 125,49 kN ; l = 447,6 cm

Giả thiết λgt = 100 => ϕ = 0,60

Diện tích yêu cầu : Fyc = 14

1490.60,0

10.49,125R

Đối với thanh bụng : λgt = 100 ữ 120, lx= 0,8.l = 0,8.447,6 = 358 cm.

ly = l = 447,6 cm

Bán kính quán tính yêu cầu: rxyc = 3,58

100

358l

100.49,125F

6,447

;76,2

100.49,125F

=

σ daN/cm2 < R= 1490 daN/cm2

∗ λmax= 130 ≤ λgh = 150Vậy tiết diện chọn là hợp lý

c Chọn tiết diện cho thanh đứng của giàn chịu trọng l ợng:

d Thanh đứng của giàn chịu trọng lợng bản thân cũng là thanh cánh hạ của giàn ngang nên ứng suất trong thanh bằng tổng ứng suất do áp lực thuỷ tĩnh và do trọng lợng bản thân sinh ra

σ = σn + σbt ≤ RTrong phần tính giàn ngang, ta chọn tiết diện thanh là 2L 63ì6: F = 14,56 cm2

σn = 351,65

56,14

10.2,51F

10.42,110F

Trụ biên chịu kéo đồng thời chịu uốn nên đợc tính nh thanh kéo lệch tâm

Chọn tiết diện chữ I, chiều cao bản bụng trụ biên lấy bằng chiều cao bản bụng dầm chính tại đầu dầm, chiều lấy bằng chiều dày bản bụng dầm chính Bề

80.4012

h)

b(12

h

bc 3 − c −δb 3b = 3 − 3 = cm4

=> Wx = 9205,4

2/h

Jx = cm3

* Xác định tải trọng tác dụng lên trụ biên: tải trọng tác dụng nh hình vẽ

Pi : áp lực do dầm phụ truyền tới

1,1 m 0,9 m

0,69m G/2

xác định tải trọng do dầm phụ truyền lên

đúng

G = 0,55.Fbm Fbm = 656,28 (kN)

Ta có lực dọc trong mỗi trụ biên là N = 0,5.G = 328,14 kN

Mômen lớn nhất là tại khớp 1 : Mmax = P1.0,9 + P2.1,8 = 54,1054 kNm

* Kiểm tra điều kiện cờng độ:

σ = NF MW 205298,085,4.100 5410549205,4 127,76

x max = + =

5 Bộ phận gối đỡ.

Bánh xe chịu lực bố trí ở phía sau trụ biên, mỗi trụ biên lắp 2 bánh xe chịu lực Do hai dầm chính đợc bố trí cách đều tổng áp lực nớc nên ta bố trí bánh xe nằm ngay sau dầm chính, nh vậy hai bánh xe chịu lực đều nhau, trụ biên chịu mô men uốn nhỏ

a Tính bề rộng và đ ờng kính bánh xe:

Tỷ số giữa bề rộng và đờng kính bánh xe vào khoảng từ 3ữ5 Bánh xe

đ-ợc chế tạo từ thép đúc CT35d ứng suất cho phép : [σ] = 1500 daN/cm2

x x

10.065,822

2

2

=

− daN/cm2 < [σ] = 1500 daN/cm2

b Tính toán kích th ớc của trục và ống bọc trục:

ống bọc trục làm bằng đồng có [σ]cbt = 250 daN/cm2 Khoảng cách giữa hai đoạn của ống bọc trục cách nhau δ = 20 mm, chiều dài của ống bọc trục c = 250 mm

Trục bánh xe làm bằng thép CT5 có đờng kính d = 150 mm.ứng suất cho phép của thép CT5: [σ] = 1200 daN/cm2

10.065,822c

.d

P

2

2

x = − = daN/cm2 < [σ]cbt = 250 daN/cm2

*Kiểm tra ứng suất ép cục bộ do tiếp xúc giữa trục và các bản thép gối tựa của trục ở hai đầu trục

Bề dày của bản 2 thép cố định đầu trục δ = 20 mm

10.40.150.2

10.065,822)

.2.(

d.2

P

d

2/P

2

2 x

*KiÓm tra øng suÊt cña trôc :

10.38d

.1,0

10.03,411.3

4d.7854,0

Q