Hướng dẫn đồ án môn học Kết cấu thép (Cửa van phẳng)

Hướng dẫn đồ án môn học Kết cấu thép (Thiết kế Cửa van phẳng) Thư mục bao gồm: 1. Bài giảng (file .ppt) 2. Hướng dẫn đồ án môn học (file .doc) 3. Giao nhiệm vụ đồ án môn học 4. Ví dụ tham khảo 5. Bản vẽ tham khảo

Bài giảng kết cấu thép Trờng đại học thủy lợi Bộ môn kết cấu công trình HNG DN N MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP THIẾT KẾ CỬA VAN PHẲNG CỬA VAN Cửa van thiết bị khí quan trọng cơng trình thủy lợi thủy điện Chiếm khoảng 10% tổng giá thành cơng trình Điều tiết lưu lượng, khống chế mực nước thượng hạ lưu Như “chìa khóa” vào khai thác sử dụng ngơi nhà Sự cố cửa van nguy hiểm Bài giảng kết cấu thép PHN LOI CA VAN Theo nhiệm vụ: -Cửa van công tác -Cửa van cố -Cửa van kiểm tra Theo vị trí làm việc: -Cửa van mặt -Cửa van sâu Theo hình thức kết cấu: -Cửa van phẳng -Cửa van cung - Bài giảng kết cấu thép Ca van hỡnh cung Đây loại cửa sử dụng rộng rãi cơng trình thủy lợi, đặc biệt tràn, đập dâng cống vùng ảnh hưởng triều Bản mặt cửa có hình cung thường trùng với tâm quay cửa Sau mặt cửa hệ kết cấu khung gin Cửa van cung tràn xả lũ hồ Núi Cốc Thái Nguyên Bài giảng kết cấu thép B=11 m H=17 m R=21 m Mô hình tính toán cửa van cung hồ Cửa Đạt - Thanh Hóa Bài giảng kết cấu thép Ca van cung nhp ln phương án lựa chọn thiết kế cống ngăn triều khu vực TP Hồ Chí Minh Cửa van phẳng Cửa van phẳng hình thức cửa đời sớm loại cửa van sử dụng cơng trình thủy lợi đến áp dụng rộng rãi Bản mặt cửa phẳng Sau mt l h kt cu dm gin Bài giảng kết cấu thép Hạ lu cửa van phẳng cống Báo Đáp Hng Yên B= 8.0 m H= 5.16 m Tính toán cửa van phẳng cống Trà Linh Thái Bình Bài giảng kết cấu thép Ca van phẳng cống Đơi Ma – Long An Cưa van tù động cống Luỳnh Huỳnh - Kiên Giang Bài giảng kÕt cÊu thÐp B= 7.85 m H= 5.0 m TÝnh toán cửa van tự động cống kênh số Kiªn Giang Phương án chọn cửa van cống Thủ Bộ, Mng Chui (khu 40m) Bài giảng kết cấu thÐp Cơng trình ngăn mặn giữ Thảo Long – Thừa Thiên Huế sử dụng cửa van clape trục Cửa van ngăn sông Tô Châu TP Thợng Hải, Trung Quốc Bài giảng kết cấu thép Cửa van cống phân lũ Đập Đáy Hà Nội Kho sỏt phục vụ cho tính tốn kiểm tra tình trạng làm việc cửa van Mơ hình tính tốn ca van p ỏy 10 Bài giảng kết cấu thép DẦM PHỤ a/ Ngun tắc tính tốn dầm phụ ngang -Dầm phải thỏa mãn điều kiện cường độ độ võng -Tính theo sơ đồ dầm đơn chịu tải trọng hình thang dầm liên tục chịu tải trọng phân bố -Các dầm phụ ngang có kích thước mặt cắt, tính tốn với dầm phụ chịu tải trọng lớn (1) (2) (3) (4) (5) Sơ đồ 1: Dầm đơn chịu tải trọng hình thang atr atr ad ad q qp a tr  a d p – cường độ áp lực nước trục dầm tính tốn, kN/m2 atr, ad - khoảng cách từ dầm phụ ngang xét đến dầm nú v dm di nú B 24 Bài giảng kết cÊu thÐp Sơ đồ 2: Dầm liên tục chịu tải trọng phân bố atr atr ad ad q qp a tr  a d p – cường độ áp lực nước trục dầm tính tốn, kN/m2 atr, ad - khoảng cách từ dầm phụ ngang xét đến dầm dầm L b/ Tính tốn tải trọng Bảng tính tốn tải trọng tác dụng lên dầm phụ Dầm Cường độ áp lực nước trục dầm p, kN/m2 Khoảng cách dầm, m a tr  a d qp a tr  a d 2 … qmax Chọn dầm chịu tải trọng q lớn để tiến hành tính tốn lựa chọn mặt cắt 25 Bài giảng kết cấu thép c/ Tớnh toỏn ni lc qmax Sơ đồ 1: Tra bảng 7-2 GT KCT M max a b B Sơ đồ 2: a qB2 qa  a a tr  a d qmax Tra bảng 7-3 GT KCT L Phản lực gối tựa, mô men uốn lớn nhịp, mơ men uốn lớn gối Có thể dùng SAP2000 tớnh toỏn ni lc 26 Bài giảng kết cÊu thÐp d/ Lựa chọn mặt cắt dầm Dựa vào điều kiện thỏa mãn cường độ:  M max R Wx Wyc  M max R Từ Wyc tra bảng 11 trang 210 GT KCT lựa chọn số hiệu mặt cắt dầm chữ  Do dầm phụ hàn chặt với mặt, kiểm tra khả chịu lực dầm phụ cần xét đến phần mặt tham gia chịu uốn với dầm phụ e/ Kiểm tra tiết diện chọn qmax a b a B bc - bề rộng dầm phụ tiếp giáp với mặt; c- kích thước có liên quan đến độ dày mặt tính chất vật liệu, c = 25; atr, ad - khoảng cách từ dầm phụ ngang xét đến dầm dầm nó; lo – chiều dài tính tốn dầm đơn hay khoảng cách điểm biểu đồ mô men uốn dầm liên tục  b c  2c a  ad b   tr  0.3l o 27 Bài giảng kết cấu thép - Kiểm tra cường độ:  M max R Wth  Q maxS  Rc J b Wth – mô men chống uốn tiết diện thu hẹp; S – mô men tĩnh phần bị trượt trục trung hòa; J – mơ men qn tính tiết diện nguyên; δb – bề rộng bụng dầm; R, Rc – cường độ chịu uốn chịu cắt tính toán thép - Kiểm tra độ võng: f tc 1   L n o 250 Có thể sử dụng phần mềm SAP2000 xác định độ võng tuyệt đối lớn dầm DÀN NGANG a/ Nguyên tắc tính tốn dàn ngang -Dàn phẳng hình thang chịu tác dụng tải trọng ALN đặt nút -Các dàn chịu lực kéo nén -Lựa chọn mặt cắt dàn ghép hai thép góc -Thanh dàn thỏa mãn điều kiện cường độ v n nh (C) (A) (B) 28 Bài giảng kết cÊu thÐp b/ Xác định tải trọng tập trung tác dụng lên mắt dàn P  P1  P2  P3   H B - Cường độ áp lực vị trí mắt dàn thứ i pi (kN/m) pi   n H i B γn – trọng lượng riêng nước, kN/m3 B – khoảng cách hai dàn ngang Hi – khoảng cách từ mực nước thượng lưu đến vị trí mắt giàn thứ i - Tải trọng tác dụng vào mắt dàn thứ i Pi (kN) P1  W1 Z1 l12 P2  W1 l12 - Z1   W l12 Z2 l 23 W1, W2 – hợp lực tải trọng phân bố tác dụng l12 l23, kN Z1, Z2 – tọa độ điểm đặt ca hp lc 29 Bài giảng kết cấu thép Bng tính tốn tải trọng tác dụng vào mắt dàn Ký hiệu B Hi pi Chiều dài l Wi Zi Pi 12 17 27 … c/ Tính tốn nội lực dàn Dùng phương pháp đồ giải (phương pháp Cremona) sau kiểm tra lại nội lực phương pháp giải tích (mặt cắt, tách mắt) sử dụng phần mềm SAP2000 xác định nội lực cỏc dn 30 Bài giảng kết cấu thép d/ Lựa chọn tiết diện dàn Ký hiệu Nội lực (daN) Chiều dài Lox (cm) Loy (cm) Tiết diện   (daN/cm2) 12 17 27 … DẦM CHÍNH a/ Xác định tải trọng tác dụng lên dầm Từ việc sơ lựa chọn vị trí, kích thước dầm (h), kiểm tra lại điều kiện ≥30o Nếu khơng thỏa mãn điều chỉnh atr ≠ ad không chênh lớn, biểu thị tải trọng tác dụng lên dầm dầm khơng chênh q 5% Nếu tiếp tục không thỏa mãn phải khắc phục cách đục lỗ bụng dầm 31 Bài giảng kết cấu thép Ti trng tỏc dng lờn dầm q tr  Wn atr Wn ad a tr  a d Tải trọng tác dụng lên dầm ad q d  Wn a tr a tr  a d Chọn tải trọng lớn để tính tốn kích thước dầm b/ Sơ đồ tính toán qmax Dầm đơn chịu tải trọng phân bố Lo L Dựa vào điều kiện thỏa mãn cường độ: Mmax  M max R Wx Wxyc  M max R Lựa chọn mặt cắt dầm chữ I thép ghộp 32 Bài giảng kết cấu thép c/ Xỏc nh kích thước tiết diện dầm bc * Kích thước mặt cắt ngang dầm h = max (hkt, h min) δc hkt  1.5b Wyc tc hmin  RLno  p   q   24 E  p  q δb tc x h Dầm có sườn đứng gia cường b  hb  120 ~ 160 b Dầm cửa van 1  no 600 δc y * Kích thước bụng - Chiều cao bụng hb h b  0.95h Lựa chọn theo quy cách thép bản, chọn bội số 50mm - Chiều dày bụng b Thỏa mãn điều kiện chống cắt:  b  Q max h bR c Thỏa mãn điều kiện độ mảnh: b  hb gtb Chọn chiều dày lớn khụng nh hn 6mm 33 Bài giảng kết cấu thép * Kích thước cánh - Chiều dày cánh c  c  0.025h Lựa chọn chiều dày phù hợp với chiều dày thép tiêu chuẩn - Chiều cao xác dầm h h  h b  2 c - Chiều rộng cánh bc bc  2J c  c h c2 J c  Wyc h  b h 3b 12 Thỏa mãn điều kiện ổn định cục bộ: c  bc -  b 30 2100 R Lựa chọn bề rộng theo quy cách thép d/ Kiểm tra tiết diện chọn b bc δc Kể đến phần mặt tham gia chịu lực ymin δb X x h b  b c 50 ymax c y 34 Bài giảng kÕt cÊu thÐp - Kiểm tra cường độ:  max  M max y max  0.85R JX JX – mơ men qn tính tiết diện dầm có kể đến mặt tham gia chịu lực  max Q maxSmax Xo   Rc J Xo b SXo – mô men tĩnh nửa tiết diện trục trung hòa mặt cắt đầu dầm có chiều cao ho; JXo – mơ men qn tính tiết diện đầu dầm có chiều cao ho; ho – chiều cao dầm mặt cắt đầu dầm ho = (0.4 ~ 0.5)h - Kiểm tra độ võng: f tc q tc L3 1    L 384 EJ X n o 600 α = 0.8 - hệ số kể đến thay đổi tiết diện dầm - Tính liên kết hàn góc cánh bụng: Q maxScXo hh   6mm J Xo 2R gh SXoc – mô men tĩnh cánh tiết diện gối tựa trục trung hòa; JXo – mơ men qn tính tiết diện gi ta i vi trc trung hũa 35 Bài giảng kÕt cÊu thÐp - Kiểm tra ổn định cục bộ: Do cánh dầm hàn chặt với mặt nên không cần phải kiểm tra ổn định tổng thể Sườn đứng ho (ô I) (ô II) h c B L Ơ bụng dầm khơng bị ổn định cục khi: b    th   b       m    th   100 b   103  th  7.46  hb  daN/cm  2  0.95  100 b   th  1.25    10   d   b  M -  yb JX daN/cm  y b-   b  hb Q h b b daN/cm  daN/cm  cm 36 Bài giảng kết cấu thép hbtb hbtb (I) hb (II) hb MI M MII QI b  M -  yb JX QII b  Q Q h b b DÀN CHỊU TRỌNG LƯỢNG -Thanh cánh thượng cánh hạ dàn cánh dầm chính, đứng dàn cánh hạ dàn ngang -Chỉ cần thêm xiên tạo dàn chịu trọng lượng -Tính tốn dn phng song song 37 Bài giảng kết cấu thép a/ Sơ đồ tính tốn Giàn chịu trọng lượng cửa van chịu ½ trọng lượng thân cửa van đưa mắt dàn, gối tựa dàn vị trí cột biên Pm 0.5Pm Pm Pm 0.5Pm atr + ad B L Pm  0,5.G 0,5.G B L n Trọng lượng thân cửa van G: G  0,55 F F F – diện tích chịu áp lực nước cửa van (m2) n – số khoảng mắt dàn c/ Tính tốn nội lực dàn Dùng phương pháp đồ giải (phương pháp Cremona) sau kiểm tra lại nội lực phương pháp giải tích (mặt cắt, tách mắt) sử dụng phần mềm SAP2000 xác định nội lực dàn d/ Chọn tiết diện kiểm tra tiết diện chọn Các cánh cánh thực tế cánh chịu kéo dầm nên khơng cần phải tính tốn Các bụng xiên lựa chọn loại tiết diện, lựa chọn có nội lực lớn để tính tốn Các bụng xiên làm từ thép góc đơn có số hiệu mặt cắt ngang lớn L60x6 Các bụng đứng đồng thời cánh hạ dàn ngang nên cần phải kiểm tra ứng suất tổng chịu áp lực nước trọng lượng thân 38 ... thép PHN LOI CA VAN Theo nhiệm vụ: -Cửa van công tác -Cửa van cố -Cửa van kiểm tra Theo vị trí làm việc: -Cửa van mặt -Cửa van sâu Theo hình thức kết cấu: -Cửa van phẳng -Cửa van cung - Bài... van p ỏy 10 Bài giảng kết cấu thép Cửa van nồi - Thái Bình (1906) Cửa van tự động tràn xả lũ hồ Cấm Sơn Bắc Giang 11 Bài giảng kết cấu thép Cửa van chữ nhân âu thun Tam HiƯp – Trung Qc Cưa van. .. Cửa van phẳng Cửa van phẳng hình thức cửa đời sớm loại cửa van sử dụng cơng trình thủy lợi đến áp dụng rộng rãi Bản mặt cửa phẳng Sau mặt l h kt cu dm gin Bài giảng kết cấu thép Hạ lu cửa van