Thiết kế tối ưu cửa van thép phẳng nhịp lớn

MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CỬA VAN NHỊP LỚN 1.1 Khái niệm 1.1.1 Khái quát cửa van phẳng 1.1.2 Phạm vi áp dụng 1.2 Phân loại 1.2.1 Giàn có cánh thượng lưu, hạ lưu có dạng cong nằm mặt phẳng 1.2.2 Giàn có kết cấu mặt dạng phẳng kết hợp làm cánh thượng lưu, cánh hạ lưu có dạng cong chiều hai chiều 1.3 Một số nguyên tắc bố trí cấu tạo 1.3.1 Dầm 1.3.2 Bố trí dàn ngang 1.3.3 Bố trí dầm dọc phụ 1.3.4 Trụ biên 1.3.5 Giàn chịu trọng lượng 1.3.6 Bánh xe chịu lực 1.3.7 Bánh xe bên 1.3.8 Vật chắn nước 1.3.9 Các lưu ý thiết kế cửa van phẳng nhịp lớn 1.4 Phương pháp tính toán nội lực 1.4.1 Tải trọng tác dụng lên cửa van 1.4.2 Phân tích nội lực kết cấu van phẳng 1.5 Những vấn đề cần nghiên cứu 11 1.5.1 Nội dung nghiên cứu 11 1.5.2 Phương pháp nghiên cứu 11 1.6 Kết luận chương 11 CHƯƠNG TỐI ƯU HÓA KẾT CẤU THÉP 12 2.1 Khái quát tối ưu hóa kết cấu 12 2.1.1 Bài toán tối ưu trọng lượng phương pháp giải 12 2.1.2 Bài toán tối ưu kết cấu hệ giai đoạn đàn hồi 14 iii 2.1.3 Bài toán tối ưu kết cấu hệ giai đoạn chảy dẻo 15 2.2 Thiết kế tối ưu kết cấu thép phần mền SAP2000 18 2.2.1 Các toán thiết kế kết cấu thép 18 2.2.2 Bài toán thiết kế tối ưu 20 2.2.3 Các ví dụ tính toán 21 2.3 Kết luận chương 44 CHƯƠNG THIẾT KẾ TỐI ƯU CỬA VAN THÉP NHỊP LỚN CÔNG TRÌNH CỐNG KÊNH HÀNG – TP HỒ CHÍ MINH 45 3.1 Giới thiệu công trình 45 3.1.1 Vị trí địa lý công trình cống Kênh Hàng 45 3.1.2 Địa hình, địa mạo vị trí công trình cống Kênh Hàng 45 3.2 Quy mô công trình 45 3.2.1 Mục tiêu dự án 45 3.2.2 Nhiệm vụ công trình 45 3.3 Kết cấu cửa van 46 3.3.1 Đặc điểm 46 3.3.2 Lựa chọn hình thức kết cấu cửa van 46 3.3.3 Kết cấu cửa van 47 3.4 Tải trọng tính toán trường hợp tính toán 49 3.4.1 Tải trọng tác dụng lên cửa van 49 3.4.2 Các trường hợp tính toán 49 3.5 Phân tích nội lực kết cấu van phẳng theo toán không gian 49 3.5.1 Mô tả kết cấu 49 3.5.2 Mô hình hóa kết cấu 51 3.5.3 Kiểm tra khả chịu lực cửa van ứng với tiết diện chọn sơ 51 3.5.4 Thiết kế tối ưu cửa van 58 3.5.5 Chọn phương án cuối 65 3.6 Kết luận chương 71 KÉT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 – Hệ số ứng suất ứng với tiết diện phân tích 27 Bảng 2.2 – Hệ số sử dụng vật liệu ứng với tiết diện thiết kế 33 Bảng 2.3 – Trọng lượng khung ứng với phương án chọn tiết diện khung 34 Bảng 2.4 - Hệ số sử dụng vật liệu ứng với tiết diện chọn sơ 37 Bảng 2.5 – Hệ số ứng suất ứng với tiết diện thiết kế 40 Bảng 2.6 - Hệ số ứng suất ứng với tiết diện thiết kế 42 Bảng 2.7 - Hệ số ứng suất ứng với tiết diện thiết kế 43 Bảng 3.1 – Hệ số ứng suất dầm phụ dọc 53 Bảng 3.2 – Hệ số ứng suất giàn đứng D1 54 Bảng 3.3 – Hệ số ứng suất giàn đứng D2 55 Bảng 3.4 – Hệ số ứng suất giàn 56 Bảng 3.5 – Hệ số ứng suất giàn 56 Bảng 3.6 – Chuyển vị nhịp vam 57 Bảng 3.7 - Hệ số ứng suất dầm phụ dọc 61 Bảng 3.8 – Hệ số ứng suất giàn đứng D1 62 Bảng 3.9 – Hệ số ứng suất giàn đứng D2 62 Bảng 3.10 – Hệ số ứng suất giàn 63 Bảng 3.11 – Hệ số ứng suất giàn 63 Bảng 3.12 Chuyển vị cửa van tổ hợp tải trọng TH1 64 Bảng 3.13 Trọng lượng thân cửa van 64 Bảng 3.14 - Chuyển vị cửa van tổ hợp tải trọng TH1 64 Bảng 3.15 - Hệ số ứng suất giàn 65 Bảng 3.16 – Chuyển vị nhịp giàn 67 Bảng 3.17 – Hệ số ứng suất dầm phụ dọc 68 Bảng 3.18 – Hệ số ứng suất giàn 68 Bảng 3.19 – Hệ số ứng suất giàn 69 Bảng 3.20 – Hệ số ứng suất giàn đứng D1 69 Bảng 3.21 – Hệ số ứng suất giàn đứng D2 70 Bảng 3.22 – Chuyển vị nhịp van 70 Bảng 3.23 – Hệ số ứng suất dầm phụ dọc 71 Bảng 3.24 – Hệ số ứng suất giàn 71 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 - Cửa van phẳng Hình 1.2 – Cửa van phẳng sông Ems – Đức Hình 1.3 – Kết cấu giàn có cánh cong chiều Hình 1.4 – Kết cấu giàn có cánh hạ cong hai chiều Hình 1.5 – Vị trí dầm Hình 1.6 – Vị trí bánh xe Hình 1.7 – Vật chắn nước cao su Hình 1.8 – Sơ đồ áp lực nước lên cửa van Hình 2.1 – Tuyến tính hóa hàm A(I) 14 Hình 2.2 – Sơ đồ tính toán giàn phẳng 15 Hình 2.3 – Đường quan hệ trọng lượng mômen dẻo 16 Hình 2.4 – Sơ đồ cấu phá hủy dẻo 17 Hình 2.5 – Xác định nghiệm tối ưu đồ thị 17 Hình 2.6 – Sơ đồ tính toán dầm 22 Hình 2.7 – Mô hình hóa dầm 22 Hình 2.8 – AUTO1 nhóm số hiệu tiết diện để tự động chọn cho dầm 23 Hình 2.9 – Gán tiết diện chọn tự động cho dầm 23 Hình 2.10 – Lệnh hiển thị kết thiết kế dầm 24 Hình 2.11 – Hiển thị tiết diện thiết kế cho dầm 24 Hình 2.12 – Hệ số ứng suất dầm ứng với tiết diện phân tích 24 Hình 2.13 – Gán tiết diện thiết kế vào dầm 25 Hình 2.14 – Hệ số ứng suất dầm ứng với tiết diện thiết kế 25 Hình 2.15 – Sơ đồ tính toán khung 25 Hình 2.16 – Sơ đồ tính toán khung với tiết diện dầm, cột chọn sơ 26 Hình 2.17 – Lệnh hiển thị hệ số ứng suất 26 Hình 2.18 – Hệ số ứng suất ứng với tiết diện chọn sơ 27 Hình 2.19 – Hiển thị phần tử có hệ số sử dụng vật liệu k >1 28 Hình 2.20 – AUTO1-D nhóm tiết diện để chọn tự động cho dầm 29 Hình 2.21 – Chọn nhóm tiết diện tự động chọn cho cột AUTO1-C AUTO2-C 30 Hình 2.22 – Hệ số ứng suất ứng với tiết diện phân tích 31 Hình 2.23 – Lệnh hiển thi tiết diện thiết kế 31 Hình 2.24 – Hiển thi tiết diện phân tích tiết diện thiết kế 31 vi Hình 2.25 – Gán tiết diện thiết kế vào khung 32 Hình 2.26 – Hệ số ứng suất ứng với tiết diện thiết kế 33 Hình 2.27 – Hiển thi tiết diện chọn cuối 33 Hình 2.28 – Hệ số ứng suất ứng với tiết diện thiết kế 34 Hình 2.29 – Phản lực khung ứng với phương án thiết kế tối ưu 34 Hình 2.30 – Phản lực khung ứng với phương án tiết diện chọn 34 Hình 2.31 - Sơ đồ tính toán giàn phẳng 35 Hình 2.32 - Mô hình tính toán giàn 36 Hình 2.33 - Hệ số sử dụng vật liệu giàn 37 Hình 2.34 - Danh sách thép ống vuông AUTO-CT chọn tự động cho cánh thượng thép ống tròn AUTO-CH chọn tự động cho cánh hạ 38 Hình 2.35 - Danh sách thép ống chọn tự động cho bụng AUTO-BG bụng đầu AUTO-BD 39 Hình 2.36 - Sơ đồ tiết diện phân tích giàn 39 Hình 2.37 - Hệ số sử dụng vật liệu sở tiết diện phân tích 39 Hình 2.38 - Sơ đồ tiết diện thiết kế giàn 40 Hình 2.39 - Hệ số sử dụng vật liệu ứng với tiết diện thiết kế 40 Hình 2.40 – Gán liên kết khớp vào hai đầu phần tử 41 Hình 2.41 – Mô hình giàn có phần tử nối khớp 41 Hình 2.42 - Hệ số ứng suất ứng với tiết diện phân tích 41 Hình 2.43 - Hệ số ứng suất ứng với tiết diện thiết kế 42 Hình 2.44 – Các phần tử có hệ số ứng suất k > 0,95 42 Hình 2.45 - Danh sách thép ống vuông AUTO-CT chọn tự động cho cánh thượng 43 Hình 2.46 - Hệ số ứng suất ứng với tiết diện thiết kế 43 Hình 3.1 – Kết cấu cửa van 47 Hình 3.2 – Mặt cắt ngang cửa van 48 Hình 3.3 – Giàn thép ống tròn 50 Hình 3.4 – Giàn đứng D1, D2 50 Hình 3.5 – Cửa van mô hình hóa 50 Hình 3.6 – Tiết diện Precast U ống tròn 51 Hình 3.7 – Hệ số ứng suất số phần tử dầm phụ dọc 53 Hình 3.8 – Hệ số ứng suất giàn đứng ứng bới tiết diện thiết kế D1 54 Hình 3.9 – Hệ số ứng suất giàn đứng ứng bới tiết diện thiết kế D2 55 vii Hình 3.10 – Sơ đồ giàn trên, mã giàn hệ số ứng suất giàn 56 Hình 3.11 – Sơ đồ giàn dưới, mã giàn hệ số ứng suất giàn 56 Hình 3.12 – Chuyển vị cửa van bị đóng 57 Hình 3.13 – Phổ mầu ứng suất S22 TH1 58 Hình 3.14 – Phổ mầu ứng suất S22 phần tử 20 58 Hình 3.15 Danh sách dầm phụ dọc AUTO để chọn tự động 60 Hình 3.16 – Danh sách thép ống AUTO2C, AUTO4C, AUTO1D, AUTO2D, AUTO3D 61 Hình 3.17 – Mã phần tử mã tiết diện dầm phụ dọc 62 Hình 18 – Auto Section dầm phụ đứng 66 Hình 3.19 – Auto Section giàn 66 Hình 3.20– Auto Section giàn đứng 66 Hình 3.21 – Chuyển vị nhịp van 67 viii MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài: Cửa van nhịp lớn (cửa van phẳng nhịp lớn cửa van cung nhịp lớn) thường dùng làm cửa van công trình ngăn sông cống ngăn triều có độ lớn, chịu chênh lệch cột nước không lớn Cửa van nhịp lớn có chiều dài nhịp B gấp nhiều lần chiều cao H nên thường dùng loại van hai giàn Khi thiết kế hệ giàn cửa van cần xác định kích thước cần thiết tiết diện phân tố kết cấu cho ứng với hệ tải trọng biết, cho thỏa mãn điều kiện cường độ, điều kiện độ cứng sử dụng vật liệu nhất, toán thiết kế tối ưu kết cấu mặt trọng lượng Đối với cửa van nhịp lớn việc giảm trọng lượng kết cấu có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao II Mục đích đề tài: Thiết kế tối ưu hệ giàn cửa van phẳng nhịp lớn thỏa mãn điều kiện cường độ, điều kiện độ cứng sử dụng vật liệu III Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết tối ưu kết cấu kết hợp sử dụng phần mềm SAP2000 phân tích trạng thái ứng suất biến dạng cửa van IV Kết dự kiến đạt được: - Nắm lý thuyết lý thuyết tối ưu hóa kết cấu - Sử dụng tốt phần mềm SAP2000 phân tích kết cấu cửa van theo toán không gian - Thiết kế tối ưu hệ giàn cửa van nhịp lớn phần mềm SAP2000 - Áp dụng tính toán cho công trình cụ thể khu vực TP Hồ Chí Minh CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CỬA VAN NHỊP LỚN 1.1 Khái niệm 1.1.1 Khái quát cửa van phẳng[4] Cửa van phận công trình thuỷ lợi, dùng để khống chế mực nước điều tiết lưu lượng theo yêu cầu tháo nước thời kỳ khai thác khác Cửa van thường đóng mở tời xy lanh thủy lực Cửa van phẳng có nhiệm vụ chắn nước phía thượng lưu, không cho nước qua cống tự để lấy lưu lượng theo thiết kế: lấy nước tưới, cấp nước sinh hoạt, phát điện, thoát lũ, gạn triều Cửa van phẳng tháo vật đáy tháo bùn cát Hình 1.1 - Cửa van phẳng Cửa van phẳng nhịp lớn có mặt chịu áp lực nước dạng mặt phẳng mặt cong, thường mặt cong chiều dạng trụ đứng, đóng mở cửa van chuyển động thẳng mặt phẳng khe van, nên gọi cửa van phẳng, có tên gọi khác cửa van kéo thẳng Cửa van phẳng nhịp lớn thường dùng làm cửa van công trình ngăn sông cống ngăn triều có độ lớn Cửa van nhịp lớn có chiều dài nhịp B gấp nhiều lần chiều cao H nên thường dùng loại van hai giàn (Hình 1.2) Hình 1.2 – Cửa van phẳng sông Ems – Đức 1.1.2 Phạm vi áp dụng Tất loại cửa van Cửa van kết cấu động để đóng mở công trình thủy điều chỉnh lưu lượng nước chảy qua Các thiết bị vận hành cửa van Thiết bị nâng vận chuyển dùng để vận hành kết cấu động lúc khai thác chúng để lắp ráp thiết bị khí lượng; loại cổng trục, cẩu trục, xe treo ray Phần cố định – phận kết cấu thép chôn thân công trình để định hướng di chuyển cửa van lưới chắn rác, truyền áp lực từ phận gối đỡ cửa van lên công trình; tạo mặt phẳng vật chắn nước, bảo vệ mép bề mặt bê tông khỏi bị phá hỏng Các thiết bị khí phải đảm bảo độ tin cậy công trình thủy công với điều kiện khai thác, tuân thủ tất quy chuẩn kỹ thuật an toàn Để chọn kiểu thiết bị khí trước hết cần phải tính toán để điều kiện an toàn độ bền kết cấu Đó yêu cầu bắt buộc chung với công trình Sự phá hoại công trình thủy gây thiệt hại lớn Vì thiết bị khí công trình thủy gây thiệt hại lớn Vì thiết bị khí công trình thủy yêu cầu có độ xác cao chế tạo lắp ráp Nếu coi khó khăn chế tạo kết cấu thép công nghiệp 100% khó khăn chế tạo thiết bị khí công trình thủy 300% Để giảm trọng lượng giá thành thiết bị khí công trình thủy, đơn giản hóa rút ngắn công tác lắp ráp, nâng cao chất lượng khai thác dễ dàng vận hành nên có giải pháp sau: Áp dụng kết cấu cửa giới hóa công tác đổ bê tông phần cố định chèn khe van để vế nối làm cho lưới chắn rác sử dụng tốt hơn, sử dụng dầm móc tự động, thay cấu xích nâng cấu nâng thủy lực, đường ống dẫn nước thép làm việc đồng thời với bê tông… Tăng cường lặp lại phân tố tạo thiết bị khí, điển hình hóa tiêu chuẩn hóa nút chi tiết dẫn đến điển hình hóa kết cấu Xét làm việc đồng thời mặt thép với phân tố kết cấu chịu lực tính đến làm việc không gian cửa van Áp dụng vật liệu Sử dụng phương pháp thi công hàn kết cấu phương pháp công nghệ cao (hàn tự động, bán tự động, môi trường khí bảo vệ, sợi kim loại có thuốc bảo vệ, bulong cường độ cao….) Chế tạo loại cửa van khổ thành blốc không gian lớn phù hợp với phát triển thiết bị nâng Loại cửa van nhiều đoạn có ưu điểm lớn, kích thước đoạn cần chọn phù hợp với kích thước va chạm tối đa theo quy định vận chuyển ngành đướng sắt Áp dụng blốc có quy cách trọng lượng lớn để lắp ráp đơn giản, giảm bớt khối lượng hàn lắp ráp dẫn đến giảm khó khăn công tác lắp ráp cuối giảm giá thành xây dựng 1.2 Phân loại Kết cấu giàn cửa van phẳng nhịp lớn thường dùng có loại sau đây: 1.2.1 Giàn có cánh thượng lưu, hạ lưu có dạng cong nằm mặt phẳng Giàn có cánh thượng lưu, hạ lưu có dạng cong nằm mặt phẳng, kết cấu mặt có dạng cong đỡ trực tiếp cánh thượng giàn hình 1.3 1D4 có t =0,1657; t w =9.10-3m 1D5 có t =0,1876; t w =9.10-3m Thanh số 2D1 có t =0,325; t w =9.10-3m 2D2 có t =0,312; t w =9,5.10-3m 2D3 có t =0,257; t w =8,5.10-3m 2D4 có t =0,195; t w =8,5.10-3m Thanh số 3D1 có t =0,315; t w =1.10-2m 3D2 có t =0,2956; t w =9.10-3m 3D3 có t =0,2769; t w =1.10-2m 3D4 có t =0,3216; t w =8.10-3m Nhấn Add New Property > Add frame Section Property > Nhấn vào Auto Select list > Xuất Auto Select list hình 3.14 > Nhập Auto Select Name: AUTO cho dầm phụ dọc > Trong danh sách tiết diện ( List of Section) dùng phím Shift chọn số hiệu dầm phụ dọc từ 6.1 đến 6.5 cửa sổ trái > Nhấn Add > Chuyển số hiệu sang Auto Setions sổ phải, hình 3.7 > Ok Hình 3.15 Danh sách dầm phụ dọc AUTO để chọn tự động Tiếp tục nhấn Add Coppy of Property > xất bảng Auto Selection Section hình 3.15 60 Hình 3.16 – Danh sách thép ống AUTO2C, AUTO4C, AUTO1D, AUTO2D, AUTO3D Sau gán nhóm tiết diện AUTO 1D, AUTO 2D, AUTO 3D, AUTO 2C, AUTO 4C, AUTO vào dầm phụ dọc, giàn ngang, giàn đứng Cho chạy chương trình, chức thiết kế kết cấu thép hiển thị tiết diện thiết kế Gán tiết diện thiết kế vào mô hình cho chạy chương trình lại, chạy chức thiết kế kết cấu thép, cho hiển thị ứng suất màu sắc bảng số cho thấy phần tử phận cửa van đểu đủ khả chịu lực theo Tiêu chuẩn thiết kế ASIC-LRFD99 Hoa Kỳ SAP 2000, cụ thể sau: Dầm phụ dọc: Xuất hệ số ứng suất phần từ này, xếp hệ số ứng suất lớn, nhỏ chọn năm trần tử bảng 3.7 Bảng 3.7 - Hệ số ứng suất dầm phụ dọc TABLE: Steel Design - Summary Data - AISC-LRFD99 Frame DesignSect DesignType Status Ratio RatioType Combo Location Text Unitless Text Text m Text Text Text 67 6.5 Beam No Messages 0.932856 PMM DSTL1 191 6.5 Beam No Messages 0.932856 PMM DSTL1 5.5 188 6.1 Beam No Messages 0.884595 PMM DSTL1 207 6.5 Beam No Messages 0.872916 PMM DSTL1 213 6.5 Beam No Messages 0.872916 PMM DSTL1 5.5 27 6.5 Beam No Messages 0.871434 PMM DSTL1 5.5 61 Hình 3.17 – Mã phần tử mã tiết diện dầm phụ dọc Từ hình 3.16 cho thấy đại đa số dầm phụ dọc chọn tiết diện 6.1, phần tử 67 chọn tiết diện 6.5 có hệ số ứng suất lớn k=0,9332 < 0,95 Giàn đứng: Chọn giàn đứng D1, D2 hiển thị hệ số ứng suất cho ỏ bảng 3.8 bảng 3.9 Từ hai bảng cho thấy giàn đứng chọn theo cấu tạo, lấy tiết diện nhỏ Auto Section mà có hệ số ứng suất nhỏ Bảng 3.8 – Hệ số ứng suất giàn đứng D1 TABLE: Steel Design - Summary Data - AISC-LRFD99 Frame DesignSect DesignType Status Ratio RatioType Combo Location Text Text Text Text Unitless Text Text m 3D4 Column No Messages 0.686812 PMM DSTL1 2D1 Brace No Messages 0.812678 PMM DSTL1 2D4 Brace No Messages 0.144781 PMM DSTL2 Bảng 3.9 – Hệ số ứng suất giàn đứng D2 TABLE: Steel Design - Summary Data - AISC-LRFD99 Frame DesignSect DesignType Status Ratio RatioType Combo Location Text Unitless Text Text m Text Text Text 3D4 Column No Messages 0.459415 PMM DSTL1 12 1D3 Brace No Messages 0.057543 PMM DSTL1 13 1D3 Brace No Messages 0.041069 PMM DSTL1 4.32561 14 1D3 Brace No Messages 0.104004 PMM DSTL1 3.90512 15 2D1 Brace No Messages 0.64724 PMM DSTL1 5.14198 2D4 Brace No Messages 0.073064 PMM DSTL2 2D4 Brace No Messages PMM DSTL1 62 0.11722 Giàn chính: Chọn giàn trên, giàn hiển thị hệ số ứng suất giàn cho bảng 3.10 3.11 Từ hai bảng cho thấy giàn chịu lực lớn giàn Bảng 3.10 – Hệ số ứng suất giàn TABLE: Steel Design - Summary Data - AISC-LRFD99 Frame DesignSect DesignType Status Ratio RatioType Combo Location Text Text Text Text Unitless Text Text m 24 4C2 Brace No Messages 0.188294 PMM DSTL1 11.10732 25 4C2 Beam No Messages 0.133539 PMM DSTL1 26 4C2 Brace No Messages 0.188294 PMM DSTL1 41 2C3 Brace No Messages 0.168437 PMM DSTL1 6.57438 42 2C3 Brace No Messages 0.051925 PMM DSTL2 43 2C3 Brace No Messages 0.051925 PMM DSTL2 7.52928 45 2C3 Brace No Messages 0.168437 PMM DSTL1 46 4C2 Brace No Messages 0.092294 PMM DSTL2 7.51881 47 4C2 Brace No Messages 0.092294 PMM DSTL2 Bảng 3.11 – Hệ số ứng suất giàn TABLE: Steel Design - Summary Data - AISC-LRFD99 Frame DesignSect DesignType Status Ratio RatioType Combo Location Text Text Text Text Unitless Text Text m 29 4C3 Brace No Messages 0.938884 PMM DSTL1 7.51881 31 4C3 Beam No Messages 0.877288 PMM DSTL1 33 4C3 Brace No Messages 0.919265 PMM DSTL1 11.10732 35 4C3 Brace No Messages 0.919265 PMM DSTL1 36 2C1 Brace No Messages 0.91938 PMM DSTL1 6.57438 37 2C3 Brace No Messages 0.113422 PMM DSTL1 38 2C3 Brace No Messages 0.113422 PMM DSTL1 7.52928 40 2C1 Brace No Messages 0.91938 PMM DSTL1 48 4C3 Brace No Messages 0.938884 PMM DSTL1 - Chuyển vị: Chuyển vị nhịp cửa van tổ hợp tải trọng TH1 cho bảng 3.11, giá trị chuyển vị theo phương dòng chảy vị trí chân dầm đứng U1=0,002054m < [∆]= 0,0667m, thỏa mãn điều kiện độ cứng 63 Bảng 3.12 Chuyển vị cửa van tổ hợp tải trọng TH1 TABLE: Joint Displacements Joint OutputCase CaseType U1 U2 U3 R1 R2 R3 Text Text Text m m m Radians Radians Radians 135 TH1 Combination 0.002054 0.013886 0.000025 0.002756 -0.000006707 0.000142 - Trọng lượng thân van: Trọng lượng thân van tổng phản lực thẳng đứng trọng lượng thân sinh cho bảng 3.13: Bảng 3.13 Trọng lượng thân cửa van TABLE: Joint Reactions Joint OutputCase CaseType F1 F2 F3 M1 M2 M3 Text Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m 38 DEAD LinStatic 0 504.295 0 52 DEAD LinStatic 0 504.295 0 3.5.4.2 Trường hợp van bắt đầu rời khỏi ngưỡng Khi van bắt đầu rời khỏi ngưỡng sơ đồ tính toán bỏ liên kết đứng đáy hai trụ biên gán liên kết đơn vào tai van vị trí đặt xi lanh thủy lực Tải trọng tác dụng lên cửa van áp lực nước ALN, trọng lượng thân ĐEAD Bảng 3.14 - Chuyển vị cửa van tổ hợp tải trọng TH1 TABLE: Joint Displacements Joint OutputCase CaseType U1 U2 U3 R1 R2 R3 Text Text Text m m m Radians Radians Radians 135 TH1 Combination 0.000741 0.013648 -0.004086 0.002525 0.000036 0.000099 64 Bảng 3.15 - Hệ số ứng suất giàn TABLE: Steel Design - Summary Data - AISC-LRFD99 Frame DesignSect DesignType Status Ratio RatioType Combo Location Text Unitless Text Text m Text Text Text 48 4C3 Brace No Messages 0.936382 PMM DSTL1 29 4C1 Brace No Messages 0.921633 PMM DSTL1 7.51881 33 4C3 Brace No Messages 0.908519 PMM DSTL1 11.10732 35 4C3 Brace No Messages 0.883461 PMM DSTL1 11.10732 31 4C3 Beam No Messages 0.870221 PMM DSTL1 38 2C3 Brace No Messages 0.162506 PMM DSTL1 7.52928 37 2C3 Brace No Messages 0.088728 PMM DSTL1 Từ bảng 3.14 bảng 3.15 cho thấy cửa van bắt đầu rời khỏi ngưỡng thỏa mãn điều kiện cường độ độ cứng 3.5.5 Chọn phương án cuối 3.5.5.1 Trường hợp cửa van nằm ngưỡng Để thuận tiện cho việc cung cấp vật liệu, chế tạo, lắp ráp đồng thời phải thỏa mãn điều kiện cường độ độ cứng cửa van, ta chọn loại tiết diện dầm phụ ngang cho toàn cửa van, giàn đứng (D1), (D2) có kích thước Chọn kích thước cuối phận van sau: Bản mặt dày BM=10mm, trụ biên tiết diện chữ I 700x13x200x24 mm, Dầm phụ dọc: Các dầm phụ dọc chọn tiết diện 6.5 Trụ đứng: Thanh cánh hạ chọn tiết diện 3D4, bụng chọn tiết diện 1D3 tiết diện 2D1 Giàn chính: Thanh cánh hạ chọn tiết diện 4C3, bụng chọn tiết diện 2C1 Sau gán tiết diện chọn vào mô hình, để gán tiết diện chọn cuối vào mô hình, Auto Section phận cửa van ta giữ lại tiết diện chọn Chẳng hạn với dầm phụ dọc AUTO6 giữ lại tiết diện 6.4 Auto Sections hình 3.17 Với cánh hạ giàn AUTO4C giữ lại tiết diện 4C2 Auto Sections hình 3.18 Với bụng đầu giàn AUTO2C giữ lại tiết diện 2C1 Với giàn đứng cánh hạ AUTO3D 65 giữ lại tiết diện 3D4 hình 3.19, bụng AUTO1D giữ lai tiết diện 1D3 bụng xiên AUTO 2D giữ lại tiết diện 2D1 Hình 3.18 – Auto Section dầm phụ đứng Hình 3.19 – Auto Section giàn Hình 3.20– Auto Section giàn đứng 66 Các tiết diện tự động gán vào phận cửa van cho chương trình chạy lại Khi chạy chương trình tiết Auto Section gán tự động vào mô hình, chạy chức thiết kế kết cấu thép xuất hệ số ứng suất, chuyển vị trọng lượng thân van ứng với kích thước phận vạn chọn lần cuối cùng, ta có kết tính toán chuyển vị cánh hạ nhịp giàn tổ hợp tải trọng TH1=DEAD+ALN hệ số ứng suất dầm phụ dọc, giàn đứng, giàn biên, giàn nằm ngưỡng cho bảng từ bảng 3.16 đến bảng 3.21 Chuyển vị Chuyển vị nhịp cửa van vị trí đáy dầm đứng theo kích thước tiết diện chọn cuối tổ hợp tải trọng TH1 sinh cho hình 3.20 bảng 3.16 Hình 3.21 – Chuyển vị nhịp van Bảng 3.16 – Chuyển vị nhịp giàn TABLE: Joint Displacements Joint OutputCase CaseType U1 U2 U3 R1 R2 R3 Text Text Text m m m Radians Radians Radians 135 TH1 Combination -0.001808 0.010808 -0.000005889 0.003195 -0.000005396 0.000111 Ta có chuyển vị lớn nhịp giàn van nằm ngưỡng nhỏ chuyển vị cho phép: 67 ∆ max =0,01808m < [∆] = L 40 =0,0667m = no 600 Dầm phụ dọc: Các dầm phụ dọc có tiết diện ngang 6.4 toàn chiều cao chiêu cao cửa van có hệ số ứng suất suất lớn phần tử 187 k=0,856399