ĐỒ án môn học THIẾT kế cửa VAN PHẲNG

I Tài liệu thiết kế: ã Cửa van phẳng ở trên mặt thuộc nhóm 4. ã Bề rộng của lỗ cống : Lo=14 m . ã Chiều cao cột nước thượng lưu: H = 7,5 m. ã Hạ lưu không có nước. ã Vật liệu thép CT3, các bộ phận đúc bằng thép CT35đ, trục bánh xe bằng thép CT5, ống bọc trục bằng đồng. Cường độ giới hạn của thép CT3 có xét đến điều kiện làm việc của cửa van: R = 1490 daNcm2 . RU = 1565 daNcm2 RC = 895 daNcm2 Remd = 2230 daNcm2

Đồ án kết cấu thép Đồ án môn học Thiết kế cửa van phẳng mặt I - Tài liệu thiết kế: Cửa van phẳng mặt thuộc nhóm Bề rộng lỗ cống : Lo=14 m  ChiỊu cao cét níc thỵng lu: H = 7,5 m Hạ lu nớc Vật liệu thép CT3, phận đúc thép CT35đ, trục bánh xe thép CT5, ống bọc trục đồng Cờng độ giới hạn thép CT3 có xét đến điều kiện làm việc cửa van: R = 1490 daN/cm2 RU = 1565 daN/cm2 RC = 895 daN/cm2 a2 ad 0,45.h at a1 < Remd = 2230 daN/cm2 II – tr×nh tù thiÕt 2H/3 ThiÕt W tỉng van: a- h kÕ: kÕ s¬ bé thĨ cửa H/3 30O Xác định sơ vị trí dầm chính: Nhịp tính toán dầm chính: Chọn khoảng cách từ mép cống tới tâm bánh xe c = 0,5 (m) ChiỊu réng cưa van lµ : L = Lo + 2.c = 14+ 2.0,5 = 15 m Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kết cấu thép Chọn độ an toàn nớc tràn cửa van lµ  0,3(m) ChiỊu cao thiÕt kÕ cưa van cã tính đến an toàn hv H 7,5 0,3 7,8(m) Vị trí dầm bố trí cho hai dầm chịu tải trọng nhau: Theo yêu cầu thiết kế a1 < 0,45.hv = 0,45.7,8 = 3,51(m) => chän a1 = 3,5 (m) VÞ trÝ đặt lực tổng áp lực thuỷ tĩnh : Z = H/3 = 7,5/3 = 2,5 (m) a at  a d 2(hv  a1  Z ) 2(7,8  3,5  2,5) 3,6( m) a hv  (a1  a ) 7,8  (3,5  3,6) 0,7( m) Khoảng cách từ dầm đến tâm hợp lực : at Khoảng cách từ dầm dới đến tâm hợp lực : ad Sơ chọn at = ad = a/2 = 3,6/2 = 1,8 (m) Lùc t¸c dơng lên dầm là: q=W/2 = .H2/4 = 10.7,52/4 =140,625 (kN/m) Chọn chiều cao dầm chímh dựa theo điều kiện kinh tế điều kiện độ cứng: Theo điều kiƯn kinh tÕ: hkt 3 k. b.Wyc Trong ®ã : Chän k = 1,3 ; chän b = 110 R = 1490 daN/cm2 M max q.L2 140,625.15 W yc    10 26544,14(cm ) R 8.R 8.1490  hkt 3 1,3.110.26544,14 156cm Theo ®iỊu kiƯn ®é cøng: hmin  R.L.no q tc  p tc 24 E nq q tc  n p p tc Trong ®ã : no = 600, E = 2,1.106 daN/cm2 , qtc = 140,625 kN/m Chän nq = np = => hmin  1490.15.10 2.600 140,625 133(cm) 24 1.140,625 2,1.10 Chän chiÒu cao dÇm chÝnh : hdc = max( hkt ; hmin) 160 cm Chiều dài cánh tính sơ theo điều kiện ổn định cục bộ: 160 bc  h  32(cm) 5 Chän s¬ bé bc = 32 cm Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 §å ¸n kÕt cÊu thÐp Ta cã tg = (a2 - bc/2)/hdc = (70 - 16)/160 = 0,3375 =>  = 18O 38< 30O Vì cần đục lỗ thân dầm để tránh rung động mở cửa van Bố trí giàn ngang: Để đảm bảo độ cứng ngang cửa van, khoảng cách giàn ngang không nên lớn 4m Ta bố trí giàn ngang bên giàn ngang trụ biên, nh khoảng cách giàn ngang : B = L/4 =15/ = 3,75 m < m Bố trí dầm phụ dọc: Vì cửa van xuống sâu áp lực nớc lớn nên ta bố trí dầm dọc phụ phía dới gần Ta chọn khoảng cách dầm phụ dọc nh sau: Khoảng cách từ xuống đợc bố trí nh h×nh vÏ: 0,88 m 0,88 m 0,88 m 0,7m 0,7 m 0,7m 0,7m 0,7m III - TÝnh to¸n c¸c phận kết cấu van: Tính toán mặt: Tính toán dựa sở hàng ngang dầm phụ dọc cần tính cho ô, ô khác có kích thớc, chịu lực nh nên tính toán tơng tự Vì tỉ số cạnh dài cạnh ngắn ô b/a > nên ta tính toán nh tựa lên hai cạnh Bản mặt đợc tính nh sau : giả thiết tải trọng phân bố = M/W  RU => pi pi ai2 RU =>  bm 0,58.ai , RU 12.1. Vì tải trọng thực phân bố không nên bm 0,61.ai pi RU Trong đó: Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kết cấu thép pi : cờng độ áp lực trung tâm ô : cạnh ngắn ô mặt bi : cạnh dài ô mặt Ru = 1565 ( daN/cm2) : cờng độ chịu uốn thép làm mặt Theo điều kiện quy phạm mm Để tiện tính toán ta lập bảng tính sau tính toán chiều dày mặt Số hiệu ô mỈt I II III IV V pi (KN/m2) (m) bi (m) a/b 0.400 0.267 0.267 0.267 pi (mm Ru ) 4.5 17 27 37.5 1,5 1,0 1,0 1,0 3,75 3,75 3,75 3,75 0.0054 0.0104 0.0131 0.0155 47 1,0 3,75 0.267 0.0173 VI 56 0,8 3,75 0.213 0.0189 VII 64 0,8 3,75 0.213 0.0202 VIII 71.5 0,7 3,75 0.187 0.0214 Từ kết bảng ta chọn chiều dày 4.906 6.358 8.012 9.443 10.57 9.231 9.869 9.127 pi b¶n mặt bm= cm =10 mm Tính toán dầm phụ dọc: Ta coi dầm phụ dọc nh dầm đơn, at ad bi nhịp khoảng cách hai giàn ngang chịu tải trọng phân bố có cờng ®é : qi = pi.bi = pi at  ad (daN/cm) B at : khoảng cách từ dầm xét tới dầm ad : khoảng cách từ dầm xét tới dầm dới pi : áp lực thuỷ tĩnh trục dầm thứ i (daN/cm2) Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kết cấu thép Ta lập đợc bảng tính toán sau: xác định tải trọng tác dụng lên dầm phụ Dầm phụ pi (KN/m2) Chiều dài dầm phụ: l f 12 22 42 52 60 3,75m at (m) ad (m) bi (m) 1.5 1.0 1.0 1.0 0.8 1.0 1.0 1.0 0.8 0.8 1.25 1.0 1.0 0.9 0.8 qi (KN/m) 15 22 42 46.8 48 NhËn thÊy dÇm cuèi dầm chịu lực lớn cách mặt nớc m Nên ta tính cho dầm Mômen uốn max dÇm phơ däc : M max  q max l 2f  48.3,75 84,375( KNm) Môđun chống uốn yêu cầu dầm phụ dọc: W yc  M max 84,375  539,137(cm ) Ru 156500 Từ Wyc tra bảng thép định hình chữ C (có xét tới mặt tham gia chịu lực), ta chän thÐp ch÷ C cã sè hiƯu N o 36 có đặc trng sau: h = 36 cm ; bc = 11 cm ; zo = 2,68 cm F = 53,4 cm2 ; Jx = 10820 cm4 ; Wx = 601 cm3 Vì dầm phụ đặt sát mặt nên phải xét tới mặt tham gia chịu lực, bề rộng chịu uốn phải thoả mãn điều kiện: h ct = cd = 25.bm = 25.1=25 cm b  bc + 50.bm = 11 + 50.1 = 61 cm b  0,3.lf = 0,3.3.75 = 112.5 cm VËy s¬ bé ta chän b = 50 cm      y y c b bc b  0,5(at + ad) = 0,5(0,8+0,8) = 0,8m = 80 cm Tính toán đặc trng hình học mặt cắt ghÐp: F = FC + Fbm = 53,4 + 50.1 = 103,4 cm2 x x o Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kết cấu thép yc Fc  Fbm ( h /   / 2) 1.50.(18  0,5)  8,945cm F 103,4 J x  J c  J bm  J xC  FC y c2  J x 10820  53,4.8,945  Wxn  b.  b. (h /  y c   / 2) 12 50.13  50.1.(18  8,945  0,50) 19662 (cm ) 12 Jx 19662  729,73(cm ) y max 26.945 Kiểm tra dầm phụ chọn: max  M max 8437,5  11,56( KN / cm )  15,65( KN / cm ) Wx 729,73 tc q max l f 0,48.375 1     l f 384 E.J 384 2,1.10 19662 1253 250 f Vậy dầm phụ chọn thoả mãn điều kiện cờng độ biến dạng Tính toán dầm chính: a Xác định tải trọng tác dụng lên dầm chính: Tổng áp lực thủy tĩnh đơn vị dài cửa van : W = .H2/2 = 10.7,52/2=281,25(kN/m) Tải trọng tác dụng lên mét dài dầm dầm dới lần lợt qt W ad 1,47 281,25 102,4 (kN/m) at  a d 2,94 qd W at = 102,4 (kN/m) at  ad b Xác định kích thớc tiết diện dầm chính: => Mmax = Qmax = => Wyc = q.l 2o 102,4.12,52  2000(kNm) 8 q.l o 102,4.12,5  640 (kN) 2 M max 2000 104 (cm3)  13422,82 R 565 * hkt 3 k. b.Wyc Trong ®ã : Chän k = 1,5 ; chän b = 140 TrÇn ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kết cấu thép  hkt = 1,5.140.13422,82  141,26 cm R.L no qtc  ptc *hmin = 24 E nq.qtc  np.ptc Trong ®ã : no = 600, E = 2,1.106 daN/cm2 , qtc = 102,4 kN/m Chän nq = np = h h => hmin= 1490 13,5.10 600 102,4 119,73 24 1.102,4 2,1.106  c b cm y => Chän chiÒu cao dÇm chÝnh : b bc hchän = max( hkt ; hmin)  141 cm y c TÝnh to¸n c¸c kÝch thíc tiÕt diƯn dÇm chÝnh: => _hb = 0,95.hchän = 0,95.141 = 133,95 x x lÊy theo quy c¸ch hb = 135cm o _c = 0,02.hchän = 2,8 cm _b = hb/b = 135/140  cm _hdc = hb + 2.c = 135 + 2.2,8  141 cm _bc = Fc/c  30.c _Fc = 2.Jc / hc2 _hc = hb + c = 135 + 2,8 = 137,8 cm _Jc = W yc h /   b hb3 738861,4 cm4 12 => Fc = 2.738861,4/137,82 = 77,8 cm2 => bc = 77,8/2,8  30 cm FI = hb.b + 2.bc.c = 135.1 + 2.30.2,8 = 304,2 cm2 JxI = bc.h3/12 - (bc - b).hb3/12 = 1008604 cm4 h h Vì dầm đặt sát mặt nên phải xét tới mặt tham gia chịu lực, bề rộng mặt tham gia chịu uốn phải thoả mãn điều kiện: b ct = cd = 25. = 20 cm y b  0,5(at + ad) = 87,5 cm c b bc c y b  bc + 50. = 30 + 50.0,8 = 70 cm b  0,3.Lo = 0,3.1250 = 112.05 cm x x Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 o Đồ ¸n kÕt cÊu thÐp => Chän b = 70 cm Tính đặc trng hình học cho tiết diện ghép: F = FI + Fbm = 304,2 + 0,8.70 = 360,2 cm2 yc = Fbm.(  h) 0,8.80.(0,8  141)  11 cm F.2 360,2.2 Jx = JxI + FI.112 + b.3/12 + Fbm ( WxanhÊt = h d  11)2 = 1245138 cm4 Jx Jx 1245138   15312 ,6 cm3 ymax h /  11 141/ 11 Kiểm tra kích thớc dầm chọn theo điều kiện ứng suất pháp: M max 2000 104  1306 ,12< 0,85.Ru = 0,85.1565 =1330,25 (daN/cm2) max= Wxanhất 15312 ,6 Ta kiểm tra lại điều kiện góc ®äng níc: Ta cã tg= (a2 - bc/2)/(hdc -hdp) =(66 -15)/(140-30) = 0,464 =>  = 25O< 30O VÞ trÝ đặt dầm không thoả mãn điều kiện để không bị đọng nớc, cần phải đục lỗ phá chân không c Thay đổi tiết diện dầm chính: Để tiết kiệm thép để giảm bớt bề rộng rãnh van, nên dùng dầm có chiều cao thay đổi Vì giàn ngang nằm phần dầm không thay đổi tiết diện nên điểm đổi tiết diện phải vị trí giàn ngang hai đầu Chiều cao tiết diện dầm gối dầm lấy : 0,56.h = 80 cm 80 cm 141 cm d KiÓm tra øng suÊt tiÕp: Qmax.So max = o J  b Tính toán đặc trng hình học tiết diện gối dầm: ho = 80 cm Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kết cấu thép Jo = bc.ho3/12 - (bc - b).hb3/12 = 286347 cm4 So = bc.c hb   c h2b   b = 3956 cm3 => max = 640.3956 884 < Rc = 895 daN/cm2 286347 1 VËy dÇm sau thay đổi tiết diện hai đầu thoả mãn điều kiện ứng suất tiếp e Kiểm tra độ võng: Phải xét tới dầm thay đổi tiÕt diƯn: hƯ sè thay ®ỉi tiÕt diƯn  = 0,8 f M tc 2000 104.13,5.102 1 max.L     L 48 .E.J x 48 0,8.2,1.106.1245138 744 600 f Tính liên kết cánh bụng dầm: Qmax.Soc 1. b 0,5 cm hdh= h Jo 1,4.R g Soc bc. c hb   c 3265cm3 Jo = 286347 cm4 Rhg = 1045 daN/cm2 640.102.3265 hdh = 0,5cm 286347 1,4.1045 => g KiĨm tra ỉn định cục bụng dầm: Thanh cánh giàn ngang đợc liên kết với bụng dầm chính, nên chuyển lực tập trung vào bụng dầm, vị trí nối tiếp bụng dầm cánh giàn ngang, bụng dầm cần đợc tăng cờng sờn gia cố đứng Vì khoảng cách sờn 337,5cm > 2hb= 270 nên phải đặt thêm sờn đứng vào khoảng sờn Khoảng cách sờn gia cố : 337,5/2 = 168,75 cm < 2hb 80 cm Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kết cấu thép Kiểm tra ổn định cục ô bụng dầm theo công thức sau:    HƯ sè kiĨm tra =  b    b       th   th  b = M ( ) yb Jx m M: mômen lấy tâm hình vuông y có cạnh hb, ô số 1, số hình chữ nhật coi nh hình chữ nhật có chiều cao trung bình ô b = Q hb. b yb(-) x yb Q: lực cắt lấy cho điểm « = 432 691,2 604,8  0,95 100. b   th  1,25   10 d Cạ nhdài Cạ nhng ắn 0,00 d = chiều dài cạnh ngắn ô 1,69 5,06 3,38 6,75 8,44 10,13 11,81 13,50 8,44 10,13 2309,47 2332,80 ho = y(b ) 3,38 86,4 778,31 LÊy ko = 7,46 1,69 2047,03 0,00 259,2 100 b ) 10 daN/cm2 ho 1508,07 th = ko( 5,06 6,75 11,81 kiĨm tra Ta lËp b¶ng tÝnh sau: Sè TT « d (m) M (kNm) Q (kN) yb(-) 135 778 605 135 1508 432 b b th  56,5 353,0 448,1 5842,3 1,25 th HÖ sè KT 1019, 0,444 56,5 684,3 320,0 5842,3 1,25 1019, 0,335 10 Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 13,50 Đồ ¸n kÕt cÊu thÐp 119,8 89,52 2047 2309 259 49,67 85 36,22 1051, 1588, 216,1 7559,5 1,41 95,0 14216, 1,89 1204, 1893, 0,227 0,122 Từ kết bảng ta thấy tất ô bụng dầm thoả mãn điều kiện ổn định cục Tính dàn ngang: W1 q1 q2 q3 W’ W2” q4 q5 a Vẽ sơ đồ giàn ngang xác định chiều dài hình học giàn: Ta có sơ đồ tính toán nh hình vẽ trên, để tiện tính toán ta lập bảng tính chiều dài hình học Kí hiệu 01 08 12 18 23 27 28 34 36 37 45 46 56 67 78 giµn ChiỊu dµi 145 160 145 67,5 147 135 160 147 200 200 66 135 150 294 160 (cm) b Đa tải trọng phân bố tải trọng tập trung mắt giàn: P0 , P1, P2, P3, Xác định cờng độ áp lực thuỷ tĩnh mắt giàn : q1, q2, 11 Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kÕt cÊu thÐp n qn = .B  hi , B = 3,375 (m) bề rộng tải trọng giàn ngang Tính hợp lực áp lực thuỷ tĩnh phạm vi giàn W i điểm đặt chúng zi Nếu biểu đồ áp lực nớc phạm vi giàn hình thang ta phân biểu đồ thành tam giác Ta tính đợc tải trọng tập trung tác dụng lên mắt giàn: P0 = P1 = W1 2 W1  W2'  W2" 3 qi i hi (m) (kN/m2 Pi (kN) ) 10,25 1,35 13,50 65,36 138,3 1,45 28,00 W1 W2' W2" W3' W3" W4' W4" W5' W5" 30,7 105,9 105,9 142,3 63,9 71,2 211,8 33,03 68,51 69,46 1,47 42,70 2 196,6 1,47 57,40 KiÓm tra : Pi  .H 2.B = 1/2.10.6,42.3,375 = 691,2 0,66 64,00 68,83 kN 691,2 6,40  => Sai sè cho phÐp < 5% Ký hiƯu ChiỊu dµi c TÝnh nội lực giàn Nội lực Trạng thái thanh ngang: (kN) nội lực giàn (cm) Giả thiết giàn liên kết khớp 01 22,2 Chịu kéo 145 với nhau, ta dùng phơng pháp tách mắt 12 22,2 Chịu kéo 145 23 93 Chịu kéo 147 để xác định nội lực 34 33,7 Chịu kéo 147 giàn Kết tính toán đợc thể 45 33,7 Chịu kéo 66 bảng Chịu 08 24,4 160 nÐn ChÞu 87 102,2 160 P0 nÐn 76 51,2 ChÞu kÐo 294 h1 ChÞu 65 76,5 150 nÐn P1 ChÞu 18 65,4 67,5 h2 nÐn P28 R 77,8 7ChÞu kÐo A 160 ChÞu h3 27 171 135 nÐn P3 ChÞu 200 37 196,3 h4 nén R P4 12 Chịu B 200 Trần ¸nh D¬ng - Líp 42C3 36 116 h P5 nén Chịu 46 196,6 135 nén Đồ án kÕt cÊu thÐp RA = 346,62 kN RB = 344,58 kN d Chọn tiết diện giàn: Thanh cánh thợng chịu lực dọc chịu uốn cục bộ, tiến hành tính toán nh chịu kéo (nén) lệch tâm, tiết diện dùng tiết diện chữ I Thanh cánh thợng nên dùng thống loại số hiệu, lại ta chọn đại diện, mét cã néi lùc lín nhÊt vµ mét có chiều dài tính toán lớn (dùng thép góc đơn số hiệu không nhỏ L 636) * Chọn tiết diện chịu kéo trung tâm: _Ta tính cho chịu kéo lớn 28, N28 = 77,8 kN , l = 160 cm DiÖn tÝch yêu cầu chịu kéo: Fyc = N .R : hệ số giảm yếu tiết diện liên kết, lấy = R: cờng độ giới hạn, R = 1490 daN/cm => x 77,8.102 Fyc = 5,22 cm2 1.1490 y Ta cã chiỊu dµi tÝnh to¸n cđa bơng : lox = 0,8.l ; loy = l => Chän tiÕt diÖn gåm thÐp góc L cạnh ghép lại : 2L 636 Các đặc trng hình học : F1 = 7,28 cm2 ; rx1 = rx2 = 1,93 cm ; Jx1 = 27,1 cm4 => F = 2.F1 = 2.7,28 cm2 = 14,56 cm2 rx = rx1 = 1,93 cm Víi  = mm , ry = 2,9 cm =>  = N 77,8.102  534,34 daN/cm2 < R = 1490 daN/cm2 Fth 14,56 l l oy 0,8.160160 ) max( ; ) 66,32 < gh = 400 rx ry 1,93 2,9 ox max = max( ; VËy víi chÞu kÐo trung t©m ta thèng nhÊt dïng tiÕt diƯn : 2L 636 13 Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kÕt cÊu thÐp Chän tiÕt diƯn chÞu nÐn trung tâm: _Ta tính cho chịu nén lớn đồng thời có chiều dài tính toán lớn Giả thiết gt = 100 => Diện tích yêu cầu : Fyc =  = 0,60 N 196,3.102  22cm2 .R 0,60.1490 x lµ 37 : N = 196,3 kN , l = 200 cm §èi víi : gt = 100  120 y lx= 0,8.l = 0,8.200 = 160 cm ly = l = 200 cm Bán kính quán tính yêu cầu : rxyc = l y 200 l x 160 yc   , cm ; r =  2 cm y gt gt 100 100  => Chän tiÕt diÖn gåm thép góc L cạnh ghép lại : 2L 708 Các đặc trng hình học : F1 = 10,7 cm2 ; rx1 = rx2 = 2,13 cm ; Jx1 = 48,2 cm4 => F = 2.F1 = 2.10,7 cm2 = 21,4 cm2 rx = rx1 = 2,13 cm, víi  = mm => ry = 3,22 cm KiĨm tra tiÕt diƯn chän: *  N 196,3.100  917,3 daN/cm2 < Fth 21,4 R= 1490 daN/cm2 max = max(x ; y) = max( 160 200 ; ) = 2,13 3,22 max(75 ; 62) = 75 Tra b¶ng ®ỵc min = 0,78 =>  196,3.100  1176  min.F 0,78.21,4 x 12 N daN/cm2 < R= 1490 daN/cm2 y max= 75  gh = 150 Chọn tiết diện chịu kéo lệch tâm: Đối với chịu kéo lệch tâm cánh sát mặt, ta chọn loại tiết diện Giả thiÕt chän tiÕt diƯn ch÷ I gåm thÐp góc C ghép lại : 2C No=12 Các đặc trng h×nh häc : F1 = 13,3 cm2 Wx1 = 50,6 cm3 14 Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kết cấu thép Để an toàn ta không xét tới mặt tham gia chịu lực => F = 2.F1 = 2.13,3 cm2 = 26,6 cm2 Wx = 2.Wx1 = 2.50,6= 101,2 cm3 KiĨm tra tiÕt diƯn chän: *  N M  < R= 1490 daN/cm2 Fth Wth Trong M mômen uốn tác dụng lên cánh sát mặt, ta qi qi q l => M = tb gi¶ thiết chịu tải trọng phân bố qtb = Kiểm tra cho thanh, ta lập bảng sau: Ký hiƯu giµn 01 12 23 34 45 ChiỊu dµi (cm) 145 145 147 147 66 Lùc däc (kN) 22,2 22,2 93,0 33,7 33,7 M«men (kNm) 1,77 5,45 9,55 13,52 3,31  (daN/cm ) 258,75 622,33 1293,15 1462,57 453,28 Từ bảng ta thấy tiết diện chọn phù hợp Ta lập bảng tổng hợp chọn tiết diện giàn sau: Ký hiệu giàn Nội lực (kN) Trạng thái nội lực Chịu 01 22,2 12 22,2 ChÞu nÐn ChÞu 93 kÐo ChÞu 33,7 kÐo 33,7 ChÞu 23 34 45 kÐo ChiỊu dµi lox loy (cm) (cm) TiÕt diÖn (cm)  max min (daN/cm ) 145 145 145 2C N o12 258,75 145 145 145 2C N o12 622,33 147 147 147 2C N o12 1293,15 147 147 147 2C N o12 1462,57 66 66 66 2C N o12 453,28 15 Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kết cấu thép 08 24,4 87 102,2 76 51,2 65 76,5 18 65,4 28 77,8 27 171 37 196,3 36 116 46 196,6 kÐo ChÞu nÐn ChÞu nÐn ChÞu kÐo ChÞu nÐn ChÞu nÐn ChÞu kÐo ChÞu nÐn ChÞu nÐn ChÞu nÐn ChÞu nÐn 160 160 160 2L 708 75 0,78 146,18 160 160 160 2L 708 75 0,78 612,27 294 294 294 2L 636 351,65 150 150 150 2L 708 70 0,81 441,33 67,5 54 67,5 2L 708 25 0,96 318,34 160 128 160 2L 636 534,34 135 108 135 200 160 200 2L 708 75 0,78 1176,01 200 160 200 2L 708 75 0,78 694,94 135 108 135 DÇm 51 chÝnh DÇm 51 0,88 0,88 900,86 1035,73 Tính giàn chịu trọng lợng thân: Vì dầm có chiều cao thay đổi nên giàn chịu trọng lợng giàn gãy khúc, nhng để tiện cho việc tính toán ta coi giàn phẳng có nhịp tính toán nhịp tính toán dầm 0,5.Pm G a R=2.P Pm B=3,37 5m Pm Pm m 0,5.P L=13,5m m R=2.P m Xác định trọng lợng cửa van theo công thức gần ®óng sau: G = 0,55.F F (kN) F: diƯn tÝch chịu áp lực nớc cửa van tính m2 16 Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kết cÊu thÐp F = L.H = 13,5.6,4 = 86,4 m2 => G = 0,55.86,4 86,4 = 411,7 (kN) b X¸c định tải trọng tác dụng lên giàn ngang: Giàn chịu trọng lợng phía hạ lu cửa van chịu tải 0,5G Chia 0,5G cho mắt giàn , mắt chịu lực tập trung : Pm = 0,5.G 0,5.G 0,5.411 ,7 B   55,21 (kN) L 4 c T×m néi lùc giàn: Ta dùng phơng pháp tách mắt để tính nội lực giàn Chiều Trạng Ký hiƯu dµi thanh Néi lùc giµn (cm) (kN) 01 337,5 93,86 12 337,5 125,22 23 337,5 125,22 34 337,5 93,86 56 337,5 67 337,5 93,86 78 337,5 93,86 89 337,5 09 294 110,42 18 294 82,82 27 294 55,21 36 294 82,82 45 294 110,42 th¸i néi lùc ChÞu nÐn ChÞu nÐn ChÞu nÐn ChÞu nÐn ChÞu kÐo ChÞu kÐo ChÞu nÐn ChÞu nÐn ChÞu nÐn ChÞu nén Chịu 17 Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ ¸n kÕt cÊu thÐp 08 447,6 125,49 17 447,6 41,79 37 447,6 41,79 46 447,6 125,49 nÐn ChÞu kÐo ChÞu kÐo ChÞu kÐo ChÞu kÐo d hän tiÕt diƯn xiên có nội lực lớn nhất: Các xiên chọn loại số hiệu (dùng thép góc đơn số hiệu không nhỏ L 606) Từ bảng tính nội lực ta thấy xiên số hiệu 08 chịu nÐn lín nhÊt: N = 125,49 kN ; l = 447,6 cm Gi¶ thiÕt gt = 100 =>  = 0,60 Diện tích yêu cầu : Fyc = N 125,49.102  14cm2 .R 0,60.1490 §èi víi bơng : gt = 100  120, lx= 0,8.l = 0,8.447,6 = 358 cm ly = l = 447,6 cm B¸n kÝnh qu¸n tính yêu cầu: rxyc = ryyc= ly gt l x 358  3,58cm gt 100 447,6 4,48cm 100 => Chän tiÕt diÖn gåm thÐp gãc L cạnh ghép lại : 2L 908 Các đặc trng h×nh häc : F1 = 13,9 cm2 ; rx1 = rx2 = 2,76 cm ; Jx1 = 106 cm4 => F = 2.F1 = 2.13,9 cm2 = 27,8 cm2 rx = rx1 = 2,76 cm, víi  = mm => ry = 4,01 cm KiĨm tra tiÕt diƯn chän: *   N 125,49.100  451 ,4 daN/cm2 < R= 1490 daN/cm2 Fth 27,8 max = max(x ; y) = max( 358 447,6 ; ) = max(130 ; 119) = 130 2,76 4,01 Tra bảng đợc = 0,4 18 Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kÕt cÊu thÐp =>   N 125,49.100  1128 ,5 daN/cm2 < R= 1490 daN/cm2  min.F 0,4.27,8 max= 130  gh = 150 VËy tiÕt diƯn chän lµ hợp lý d Chọn tiết diện cho đứng giàn chịu trọng lợng: e Thanh đứng giàn chịu trọng lợng thân cánh hạ giàn ngang nên ứng suất tổng ứng suất áp lực thuỷ tĩnh trọng lợng thân sinh =n + bt R Trong phần tính giàn ngang, ta chọn tiết diện lµ 2L 636: F = 14,56 cm2 n = N 51,2.102  351,65daN/cm2 Fth 14,56 N max 110,42.102 bt  758,38 daN/cm2 bt = Fth 14,56 =>  = 351,65 + 758,38 = 1110 daN/cm2 Vậy đứng không bị phá hoại mặt cờng độ Tính trụ biên: Trụ biên chịu kéo đồng thời chịu uốn nên đợc tính nh kéo lệch tâm Chọn tiết diện chữ I, chiều cao bụng trụ biên lấy chiều cao bụng dầm đầu dầm, chiều lấy chiều dày bụng dầm Bề rộng cánh chọn đủ để bố trí bánh xe chịu lực, thờng chọn bc = 400 cm Chiều dày cánh chiều dày cánh dầm Đờng hàn liên kết cánh bụng lấy mm KÝch thíc tiÕt diƯn chän: bc = 40 cm hb = 74,4 cm b = cm c = 2,8 cm Các đặc trng hình học tiết diện: x 80 F = 2.bc.c + hb.b = 2.40.2,8 + 74,4.1 = 298,4 cm2 40 19 y Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kết cấu thép Jx = bc.h3 (bc   b ).h3b 40.803 39.74,43 cm4    368216,6 12 12 12 12 => Wx = Jx 9205,4cm3 h/ * Xác địnhTtải trọng tác dụng lên trụ biên: tải trọng tác dụng nh hình vẽ Pi : áp lực dầm phụ truyền tới Pi = qi.B/2 = at  ad .hi.B/2 hi P0 1,1 m P1 0,9 m P2 Q1 P3 P4 P5 Q2 P6 R1 =781,82 kN G/ 0,9 m at bi ad 14 kNm M 54,1 0,85m 13,7 0,76m 0,69m R2 =822,065 kN 0,64m 0,66m 11,1 B 20 TrÇn ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kết cấu thép xác định tải trọng dầm phụ truyền lên i at (cm) 100 90 85 76 69 66 ad (cm) 90 90 76 69 64 qi (daN/cm) 9,26 17,10 29,20 31,85 33,83 10,02 Pi (daN) 1563,05 2885,63 4927,73 5373,95 5709,13 1690,12 Qi : áp lực dầm truyền đến phản lực gối tựa hai đầu dầm Q1 = Q2 = q.L/2 = 102,4.13,5/2 = 691,2 kN = 69120 daN G: trọng lợng thân: trọng lợng cửa van tính theo công thức gần G = 0,55.Fbm Fbm = 411,7 (kN) Ta cã lùc däc trụ biên N = 0,5.G = 205,85 kN Mômen lớn khớp : Mmax = P1.0,9 + P2.1,8 = 54,1054 kNm * KiĨm tra ®iỊu kiƯn cêng ®é: = N M max 205,085.100 541054    127,76 < R = 1490 daN/cm2 F Wx 298,4 9205 ,4 Bộ phận gối đỡ Bánh xe chịu lực bố trí phía sau trụ biên, trụ biên lắp bánh xe chịu lực Do hai dầm đợc bố trí cách tổng áp lực nớc nên ta bố trí bánh xe nằm sau dầm chính, nh hai bánh xe chịu lực nhau, trụ biên chịu mô men uốn nhỏ a Tính bề rộng đờng kính bánh xe: Tỷ số bề rộng đờng kính bánh xe vào khoảng từ 35 Bánh xe đợc chế tạo từ thép đúc CT35d øng suÊt cho phÐp : [] = 1500 daN/cm2 Chän bề rộng bánh xe Lx = 150 mm Đờng kính bánh xe Dx = 600 mm 21 Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kết cấu thép *Kiểm tra : Pxmax [] = L x Dx Px : lùc tác dụng vào bánh xe phản lực hai gèi tùa cđa trơ biªn, Pxmax = R2 = 822,065 kN 822,065.102 =>  = 91,34 daN/cm2 < [] = 1500 daN/cm2 2 150.600.10 b TÝnh to¸n kÝch thíc cđa trơc vµ èng bäc trơc: èng bäc trơc lµm đồng có []cbt = 250 daN/cm2 Khoảng cách hai đoạn ống bọc trục cách = 20 mm, chiỊu dµi cđa èng bäc trơc c = 250 mm Trục bánh xe làm thép CT5 cã ®êng kÝnh d = 150 mm.øng suÊt cho phÐp cña thÐp CT5: [] = 1200 daN/cm2 []cbt = 950 daN/cm2 [] = 750 daN/cm2 *KiĨm tra øng st cơc tiếp xúc trục ống bọc trục: Px 822,065.102 =  219,21 daN/cm2 < []cbt = 250 daN/cm2 2 d.c 150.250.10 *KiĨm tra øng st Ðp cơc tiếp xúc trục thép gối tựa trục hai đầu trục Bề dày thép cố định đầu trục = 20 mm Px / Px 822,065.102   685daN/cm2 < []cbt = 950 = 2 d.  2.d.(2.) 2.150.40.10 q=Px/c daN/cm2 30 c/2=125 20 c/2 30 L = 330 Px/2=411,03 kN 22 Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Mmax= 38 kN Đồ án kết cấu thép *Kiểm tra ứng st cđa trơc : q = Px/c = 822,065/0,25 = 3288 kN/m Qmax = Px /2 = 411,032 kN Mmax = Px q.1252.10 3 155.10  38 kNm 2 _ øng suÊt ph¸p: = M 38.104  1126 < [] = 1200 daN/cm2 3 0,1.d 0,1.15 _ øng suÊt tiÕp: Q 411 ,03.102 =  310daN/cm2 < [] = 750 daN/cm2 2 0,7854 0,7854 d 15 c B¸nh xe ngợc hớng bánh xe bên: Bánh xe ngợc hớng bánh xe bên làm cao su đúc có đờng kính 200mm trục bánh xe có đờng kính d = 40 mm Vật chắn nớc phận cố định: Vật chắn nớc hai bên làm cao su đúc Vật chắn nớc dới đáy làm gỗ, kích thớc gỗ có chiều rộng chiều cao thép chữ C dầm đáy dùng bulong có đờng kính 18 mm liên 23 Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kết cấu thép kết chặt với dầm đáy, khoảng cách bu long dọc theo dầm đáy 500 mm Đờng ray bánh xe chịu lực chế tạo thép đúc CT35d, bề rộng mặt ray 180mm, bề rộng đế đờng ray b = 230 mm, độ dày bụng đờng ray = 60 mm, chiỊu cao ®êng ray h = 280 mm, đờng ray chôn bê tông có số hiệu M170# 28 10 24 Trần ánh Dơng - Líp 42C3 .. .Đồ án kết cấu thép Chọn độ an toàn nớc trµn cđa cưa van lµ  0,3(m) ChiỊu cao thiÕt kế cửa van có tính đến an toàn hv H 7,5 0,3 7,8(m) Vị... cánh sát mặt, ta chọn loại tiết diện Giả thiết chọn tiết diện chữ I gåm thÐp gãc C ghÐp l¹i : 2C No=12 Các đặc trng hình học : F1 = 13,3 cm2 Wx1 = 50,6 cm3 14 Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kết... dùng tiết diện : 2L 636 13 Trần ánh Dơng - Lớp 42C3 Đồ án kết cấu thép Chọn tiết diện chịu nén trung tâm: _Ta tính cho chịu nén lớn đồng thời có chiều dài tính toán lín nhÊt Gi¶ thiÕt gt = 100