Thiết kế cửa van phẳng

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC CỬA VAN THÉP THIẾT KẾ CỬA VAN PHẲNG BẰNG THÉP Họ tên: Phạm Hữu Sáng MSSV: 9812.55 Lớp: 55TL1 Đề số: 105 Hà Nội, 5/2014 SV: Đỗ Đức Lâm MSSV:9812.55 Page Bài tập lớn Cửa Van Thép SỐ LIỆU ĐỀ BÀI: STT 37 Bề rộng cửa van L0 Chiều cao cửa van Cao trình (m) (m) ngưỡng 10 10 MNTL 73 83 A.TÀI LIỆU THIẾT KẾ:  Vật liệu chế tạo cửa van: - Phần kết cấu cửa: thép CT3 - Trục bánh xe: thép CT5 - Bánh xe chịu lực: thép đúc CT35L - Ống bọc trục đồng  Hệ số vượt tải áp lực thủy tĩnh: nq = 1.1 trọng lượng thân: ng = 1,1  Độ võng giới hạn dầm chính: 1 1 = = ; dầm phụ n o 600 n o 250  Cường độ tính tốn thép chế tạo van lấy theo thép CT3: - Ứng suất pháp kéo nén dọc trục: Rk,n = 1490 daN/cm2 - Ứng suất pháp uốn: Ru = 1565 daN/cm2 - Ứng suất cắt: Rc = 895 daN/cm2 - Ứng suất ép mặt đầu: Remđ = 2230 daN/cm2 B NỘI DUNG THIẾT KẾ: I BỐ TRÍ TỔNG THỂ CỬA VAN: - Xác định số lượng dầm dựa theo TCVN 8299-2004 (điều 4.3.1.2) B  Khi   n  h B 1 n   Khi h Trong đó: B= Lo : Bề rộng cửa van (m) L0=10m h=Hv : Chiều cao cửa van (m) Hv=9m B L0 10  1 n  Thấy  h HV 10 Vậy chọn số lượng dầm là: n=2 SV: Đỗ Đức Lâm MSSV:9812.55 Page Bài tập lớn Cửa Van Thép SV: Đỗ Đức Lâm MSSV:9812.55 Page Bài tập lớn Cửa Van Thép 8.2 6.3 3.5 Thiết kế sơ dầm chính: a Xác định nhịp tính tốn cửa van: 0.8 T=397.3 (KN) L=L o +2a=7+2×0,25=7,5 (m) Trong đó: L0: chiều dài cửa van, Lo = 7(m) a: khoảng cách từ tâm bánh xe tới mép cửa (a=0,25m) b Chiều cao toàn cửa van: Hv=H=7 (m) Trong đó: Hv: Chiều cao cửa van; H: Cột nước trước cửa van c Áp lực nước lên cửa van T

Bài tập lớn Cửa Van Thép TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN XÂY DỰNG THỦY LỢI THỦY ĐIỆN -o0o - BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC CỬA VAN THÉP THIẾT KẾ CỬA VAN PHẲNG BẰNG THÉP Họ tên: Phạm Hữu Sáng MSSV: 9812.55 Lớp: 55TL1 Đề số: 105 Hà Nội, 5/2014 SV: Đỗ Đức Lâm MSSV:9812.55 Page Bài tập lớn Cửa Van Thép SỐ LIỆU ĐỀ BÀI: STT 37 Bề rộng cửa van L0 Chiều cao cửa van Cao trình (m) (m) ngưỡng 10 10 MNTL 73 83 A.TÀI LIỆU THIẾT KẾ:  Vật liệu chế tạo cửa van: - Phần kết cấu cửa: thép CT3 - Trục bánh xe: thép CT5 - Bánh xe chịu lực: thép đúc CT35L - Ống bọc trục đồng  Hệ số vượt tải áp lực thủy tĩnh: nq = 1.1 trọng lượng thân: ng = 1,1  Độ võng giới hạn dầm chính: 1 1 = = ; dầm phụ n o 600 n o 250  Cường độ tính tốn thép chế tạo van lấy theo thép CT3: - Ứng suất pháp kéo nén dọc trục: Rk,n = 1490 daN/cm2 - Ứng suất pháp uốn: Ru = 1565 daN/cm2 - Ứng suất cắt: Rc = 895 daN/cm2 - Ứng suất ép mặt đầu: Remđ = 2230 daN/cm2 B NỘI DUNG THIẾT KẾ: I BỐ TRÍ TỔNG THỂ CỬA VAN: - Xác định số lượng dầm dựa theo TCVN 8299-2004 (điều 4.3.1.2) B  Khi   n  h B 1 n   Khi h Trong đó: B= Lo : Bề rộng cửa van (m) L0=10m h=Hv : Chiều cao cửa van (m) Hv=9m B L0 10  1 n  Thấy  h HV 10 Vậy chọn số lượng dầm là: n=2 SV: Đỗ Đức Lâm MSSV:9812.55 Page Bài tập lớn Cửa Van Thép SV: Đỗ Đức Lâm MSSV:9812.55 Page Bài tập lớn Cửa Van Thép 8.2 6.3 3.5 Thiết kế sơ dầm chính: a Xác định nhịp tính tốn cửa van: 0.8 T=397.3 (KN) L=L o +2a=7+2×0,25=7,5 (m) Trong đó: L0: chiều dài cửa van, Lo = 7(m) a: khoảng cách từ tâm bánh xe tới mép cửa (a=0,25m) b Chiều cao toàn cửa van: Hv=H=7 (m) Trong đó: Hv: Chiều cao cửa van; H: Cột nước trước cửa van c Áp lực nước lên cửa van T   nc H 2 (KN) Trong đó: H0: cột nước trước cửa van (m) H0=9m γnc=9,81 KN/m3  T   9,81 92  397,3 (KN) d Vị trí dầm chính: - B  chọn bố trí đầm H - Đoạn cơng xơn phía a1: a1  0,45H o  a1  4,05(m) a1  4,5 (m) SV: Đỗ Đức Lâm MSSV:9812.55 (theo TCVN8299:2009) Page Bài tập lớn Cửa Van Thép - Ba dầm chịu lực đặt cách tổng áp lực nước T1=T2=T3=T/3= 397/3=132,4 (KN) - Vị trí dầm dầm đặt sâu xác định theo cơng thức: yk  2.H 3/ ( k  (k  1)3/ ) (m) n Trong đó: H: cột nước thượng lưu (m), H=9 (m) n: Số lượng cửa van, n=3  y1=3,5m; y2=6,3m; y3=8,2m - Đoạn công xôn phía a2: a2 ≥ 0,4m a2 = H0 - y3 = - 8,2 = 0,8 (m) e Tải trọng tác dụng nội lực dầm chính: q 0.25 0.25 - Tải trọng phân bố tiêu chuẩn: Ho W 92 q = = nc × =9,81× =198,65 4 tc (KN/m ) - Tải trọng phân bố tính tốn: q=n×q tc =1,1×198,65=218,52 (KN/m) - Xác định nội lực dầm chính:  Momen uốn tính tốn lớn nhất: q×L0 L q×L2o 218,52×7×7,5 218,52×7 M max = × = =1529,64 (KNm) 2 2  Lực cắt tính tốn lớn nhất: q×Lo 218,52×7 Q max = = =764,82 (KN) 2 f Xác định chiều cao dầm Dựa vào điều kiện kinh tế điều kiện độ cứng dầm đơn, chịu lực phân bố có tiết diện đối xứng: hmin lần cạn ngắn: tính tựa cạnh Trường hợp chiều dày mặt xác định theo cơng thức: δ bm =0,61× 1.1×Pi Ru (cm) Trong đó: a: cạnh ngắn mặt (cm) b: cạnh dài ô mặt (cm) pi: cường độ áp lực thủy tĩnh tâm ô mặt xét (daN/cm2) Ru: cường độ chịu uốn thép làm mặt (daN/cm2) b Khi có cạnh dài < lần cạn ngắn: tính tựa cạnh Trường hợp chiều dày mặt xác định theo cơng thức: δ bm =0,91× 1.1×Pi Ru (cm) Trong đó: a: cạnh ngắn mặt (cm) b: cạnh dài ô mặt (cm) pi: cường độ áp lực thủy tĩnh tâm ô mặt xét (daN/cm2) Ru: cường độ chịu uốn thép làm mặt (daN/cm2)  : hệ số phụ thuộc vào tỷ số b/a SV: Đỗ Đức Lâm MSSV:9812.55 Page Bài tập lớn Cửa Van Thép 1.1×Pi Ru Số hiệutc ô mặt Pi bi n=b/a 10 11 12 4.5 13.5 22.5 31 38.5 45.5 52.5 59.5 66.5 73 79 86 0.9 0.9 0.9 0.8 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.6 0.6 0.8 1.875 1.875 1.875 1.875 1.875 1.875 1.875 1.875 1.875 1.875 1.875 1.875 2.083 2.083 2.083 2.344 2.679 2.679 2.679 2.679 2.679 3.125 3.125 2.344 0.006 0.010 0.013 0.015 0.016 0.018 0.019 0.020 0.022 0.023 0.024 0.025 3.088 5.348 6.904 7.203 7.024 7.636 8.203 8.732 9.232 8.291 8.624 11.998 Từ bảng kết có xét đến điều kiện ăn mịn ta chọn chiều dày mặt δ bm =13mm SV: Đỗ Đức Lâm MSSV:9812.55 Page 22.5 31.0 38.5 45.5 52.5 59.5 66.5 73.0 10 79.0 11 86.0 12 900 900 13.5 800 800 600 600 700 700 700 700 700 4.5 900 Bài tập lớn Cửa Van Thép Sơ đồ tính tốn mặt Tính tốn dầm phụ dọc Dầm phụ truyền lực lên dàn ngang Dầm phụ dọc tính dầm liên tục dầm đơn tùy thuộc cách bố trí dầm phụ Với cách bố trí dầm phụ dọc mặt với cánh thượng dàn ngang, dầm phụ dọc tính dầm đơn, nhịp khoảng cách hai giàn ngang chịu tải trọng phân bố có cường độ là: q i =pi bi =pi a t +a d (daN/cm) Trong đó: at: khoản cách từ dầm xét với dầm nó; ad: khoản cách từ dầm xét với dầm nó; pi: áp lực thủy tĩnh trục dầm thứ i (daN/cm2) Chiều dài dầm phụ: Lf = B = 1,875 m Dầm phụ pi kN/m2 18 27 SV: Đỗ Đức Lâm MSSV:9812.55 at m 0.9 0.9 0.9 ad m 0.9 0.9 0.8 b m 0.9 0.9 0.85 qi kN/m 8.1 16.2 22.95 Page 10 Bài tập lớn Cửa Van Thép 42 49 56 70 76 0.7 0.7 0.7 0.7 0.6 0.7 0.7 0.7 0.6 0.6 0.7 0.7 0.7 0.65 0.6 29.4 34.3 39.2 45.5 45.6 Từ bảng trên, ta thấy dầm số dầm chịu lực lớn ( 45.6 kN/m), cách mặt nước 7,6m Vậy ta tính tốn cho dầm a Momen uấn lớn dầm phụ dọc: nq max B2 1,1×45.6×187.52 M max = = =220430 8 b Momen chống uấn theo yêu cầu dầm phụ dọc: Wyc = M max 220430 = =140.85 Ru 1565 (dN.cm) (cm3) Từ Wyc tra thép định hình chữ [ (có xét đến mặt tham gia chịu lực), ta chọn thép chữ [ số hiệu N0 20 có đặc trưng sau: h = 20 cm bc = 7,6 cm Zo = 2,07 cm F = 23,4 cm Jx = 1520 cm Wx = 152,0 cm3 Vì dầm phụ hàn vào mặt nên phải xét đến mặt tham gia chịu lực, bề rộng mặt tham gia chịu lực với dầm phụ lấy giá trị nhỏ giá trị sau: b  bc +2c=bc +2×25  δbm =7,6+2×25×1,3=72,6 (cm) b  0,5(a t +a d )=0,5(60+60)=60 (cm) b  0,3B=0,3×187,5=56,25 (cm) Vậy chọn b = 56 cm c Tính tốn đặc trưng hình học mặt cắt ghép: Mặt cắt ghép F=Fc +Fbm =23,4+56×1,3=96,2 (cm2) SV: Đỗ Đức Lâm MSSV:9812.55 Page 11 Bài tập lớn Cửa Van Thép yc = Fbm (h+δ bm ) 56  1,3  (20+1,3) = =8,06 2F 2×96,2 (cm) bδ3bm h+δ J x =J c +J bm =J +Fc ×y + +bδ bm ( -yc ) 12 c x c J x =1520+23,4×8,062 + Wxn = (cm4) 56×1,33 20+1,3 +56×1,3×( -8,06) =3538,75 12 (cm4) J x 3538,75 = =195,94 y xn 18,06 (cm3) d Kiểm tra dầm phụ chọn: σ max = M max 220430 = =1125