CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CỦA CỬA VAN PHẲNG CỐNG MƯƠNG CHUỐI
4.3.3. K ết quả tính toán nội lực và chuyển vị cửa van phẳng trong trường hợp cửa van trên ngưỡng với “cánh hạ giàn chính dạng vòm” và
“cánh hạ giàn chính dạng phẳng”
4.3.3.1 . Bản mặt
Kết quả tính toán ứng suất và biến dạng của bản mặt do tổ hợp trọng lượng bản thân cửa van và do áp lực nước (TH1=DEAD+ALN):
a. Chuyển vị của bản mặt
Hình 4.15 - Mã nút nửa trái bản mặt
(TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
(TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
Hình 4.16 - Biểu đồ chuyển vị bằng phổ mầu nửa trái bản mặt
Bảng 4.1 - Chuyển vị tại một số nút trên bản mặt (TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
TABLE: Joint Displacements
Joint U1 U2 U3 R1 R2 R3
Text m m m Radians Radians Radians
88 0.012896 0 -0.005254 -6.049E-11 0.000639 7.734E-10 153 0.014023 0.000159 -0.005093 -0.000047 -0.000286 0.000043 440 0.01342 0.000314 -0.004903 -0.000054 0.001329 0.000285
Bảng 4.2 - Chuyển vị tại một số nút trên bản mặt (TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
TABLE: Joint Displacements
Joint U1 U2 U3 R1 R2 R3
Text m m m Radians Radians Radians
88 0.012059 0 -0.005166 1.772E-17 0.000883 -6.783E-17 153 0.013956 0.000157 -0.005026 -0.000046 0.000078 0.000032 440 0.014926 0.000315 -0.004847 -0.000062 0.001663 0.000286
- TH cánh hạ giàn chính dạng vòm : Chuyển vị theo phương dòng chảy U1 lớn nhất là tại nút 153 có giá trị U1=0.014m, theo phương U3 lớn nhất tại nút 88 có giá trị U3=-0.00525m. Vị trí nút 88, 153 thể hiện ở hình 4.15.
- TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng : Chuyển vị theo phương dòng chảy U1 lớn nhất là tại nút 440 có giá trị U1=0.0149m, theo phương U3 lớn nhất tại nút 88 có giá trị U3=-0.00516m. Vị trí nút 88, 440 thể hiện ở hình 4.15.
b. Ứng suất của bản mặt
Hình 4.17 - Biểu đồ ứng suất SR11R và SR22 Rbằng phổ mầu nửa trái bản mặt (TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
Hình 4.18 - Biểu đồ ứng suất SR11R và SR22 Rbằng phổ mầu nửa trái bản mặt (TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
Bảng 4.3 - Ứng suất S11 và S22 một số phần tử trong bản mặt cửa van (TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
TABLE: Element Stresses - Area Shells
Area Joint S11Top S11Bot S22Top S22Bot
Text Text KN/m2 KN/m2 KN/m2 KN/m2
86 411 -37885.51 -34766.79 -160089.84 -160322.23 86 299 -50751.59 -48829.87 -161413.57 -167077.26 86 306 12611.89 11134.76 44401.71 38201.16 86 288 25016.22 25659.6 45108.08 45573.54 99 22 -8762.41 -10636.59 -5616.95 -6658.49
99 412 5882.23 3251.61 -1501.45 -2214.14
99 287 6255.03 7293.37 5110.42 5889.23
99 33 -6073.43 -8910.99 8243.97 -5804.17
Bảng 4.4 - Ứng suất S11 và S22 một số phần tử trong bản mặt cửa van (TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
TABLE: Element Stresses - Area Shells
Area Joint S11Top S11Bot S22Top S22Bot
Text Text KN/m2 KN/m2 KN/m2 KN/m2
86 411 -38255.9 -35869.11 -161639.35 -161787.26 86 299 -51184.47 -50218.71 -162998.25 -168611.81 86 306 12387.09 10700.03 44839.86 38517.74 86 288 25033.72 25331.57 45622.42 45918.64 99 22 -9041.58 -10869.75 -6045.26 -6667.55
99 412 5895.06 2507.56 -1538.74 -2679.89
99 287 5863.54 7113.64 4985.39 6044.53
99 33 -6242.12 -9094.64 8332.98 -5797.24
- TH cánh hạ giàn chính dạng vòm : Ứng suất lớn nhất là tại phần tử 86 nút 288, giá trị được thể hiện ở bảng 4.3.
- TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng : Ứng suất lớn nhất là tại phần tử 86 nút 288, giá trị được thể hiện ở bảng 4.4.
4.3.3.2 . Dầm phụ dọc
Hình 4.19 – Sơ họa mã các phần tử của dầm phụ dọc ở nửa trái của cửa van
Hình 4.20 – Mã nút và mã phần tử nửa trái dầm phụ dọc số 3 (tính từ dưới lên)
a. Nội lực dầm phụ dọc số 3
Hình 4.21 - Biểu đồ nội lực của nửa trái dầm phụ dọc số 3 (TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
Hình 4.22 - Biểu đồ nội lực của nửa trái dầm phụ dọc số 3 (TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
Bảng 4.5- Kết quả tính toán nội lực của một số phần tử trên dầm phụ dọc số 3 (TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
Bảng 4.6 - Kết quả tính toán nội lực của một số phần tử trên dầm phụ dọc số 3 (TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
- TH cánh hạ giàn chính dạng vòm : dầm phụ dọc số 3 (tính từ dưới lên) có nội lực lớn nhất P=-147.311KN, V2=13.505KN, M3=21.2525KNm.
Vị trí phần tử số 3 và 66 được thể hiện ở hình 4.20.
- TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng : dầm phụ dọc số 3 (tính từ dưới lên) có nội lực lớn nhất P=-156.466KN, V2=13.19KN, M3=22.0224KNm.
b. Chuyển vị của dầm phụ dọc số 3
(TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
(TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
Hình 4.23 - Biểu đồ chuyển vị của nửa trái dầm phụ dọc số 3
Bảng 4.7 - Kết quả tính toán chuyển vị của một số phần tử trên dầm phụ dọc số 3 (TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
Bảng 4.8 - Kết quả tính toán chuyển vị của một số phần tử trên dầm phụ dọc số 3 (TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
- TH cánh hạ giàn chính dạng vòm : Chuyển vị theo phương dòng chảy U1 lớn nhất là tại nút 153 có giá trị U1=0.014023m, theo phương U3 lớn nhất tại nút 88 có giá trị U3=-0.00525m. Vị trí nút số 88, 153, 263 được thể hiện ở hình 4.20.
- TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng : Chuyển vị theo phương dòng chảy U1 lớn nhất là tại nút 263 có giá trị U1=0.014335m, theo phương U3 lớn nhất tại nút 88 có giá trị U3=-0.00516m.
4.3.3.3. Dầm đứng
Kết quả tính toán chuyển vị và nội lực của các dầm đứng do tổ hợp trọng lượng bản thân và áp lực nước (TH1=DEAD+ALN):
Hình 4.24 - Kết cấu dầm đứng và giàn chính
(Dầm đứng số 1) (Dầm đứng số 4)
Hình 4.25 – Mã phần tử và mã nút của dầm đứng số 1 và 4 (1)
(3)
(5) (7)
a. Chuyển vị của dầm đứng số 4
(TH giàn chính cánh hạ dạng vòm) (TH giàn chính cánh hạ dạng phẳng)
Hình 4.26 - Biểu đồ phổ màu chuyển vị của dầm đứng số 4
Bảng 4.9 - Kết quả tính toán chuyển vị của một số nút trên dầm đứng số 4 (TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
TABLE: Joint Displacements
Joint U1 U2 U3 R1 R2 R3
Text m m m Radians Radians Radians
88 0.012896 0 -0.005254 -6.049E-11 0.000639 7.734E-10 154 0.013666 0 -0.005125 -2.064E-11 -0.000339 -4.666E-10 596 0.012704 2.015E-09 -0.005208 -3.64E-10 0.0001 -2.018E-09
Bảng 4.10 - Kết quả tính toán chuyển vị của một số nút trên dầm đứng số 4 (TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
TABLE: Joint Displacements
Joint U1 U2 U3 R1 R2 R3
Text m m m Radians Radians Radians
88 0.012058 0 -0.005168 2.136E-08 0.000883 -1.323E-07 154 0.013613 0 -0.005059 1.656E-08 0.000039 3.254E-08 596 0.014221 -2.433E-07 -0.004841 5.139E-08 0.000457 2.052E-07
- TH cánh hạ giàn chính dạng vòm : Chuyển vị theo phương dòng chảy U1 lớn nhất là tại nút 154 có giá trị U1=0.013666m, theo phương U3 lớn nhất tại nút 88 có giá trị U3=-0.00525m. Vị trí nút số 88, 154, 596 được thể hiện ở hình 4.25.
- TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng : Chuyển vị theo phương dòng chảy U1 lớn nhất là tại nút 596 có giá trị U1=0.014221m, theo phương U3 lớn nhất tại nút 88 có giá trị U3=-0.00516m.
b. Ứng suất của dầm đứng số 1
(TH giàn chính cánh hạ dạng vòm) (TH giàn chính cánh hạ dạng phẳng)
Hình 4.27a - Biểu đồ ứng suất S11 bằng phổ mầu của dầm đứng số 1
(TH giàn chính cánh hạ dạng vòm) (TH giàn chính cánh hạ dạng phẳng)
Hình 4.27b - Biểu đồ ứng suất S22 bằng phổ mầu của dầm đứng số 1
Bảng 4.11 - Kết quả tính toán ứng suất tại một số phần tử của dầm đứng số 1 (TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
Bảng 4.12 - Kết quả tính toán ứng suất tại một số phần tử của dầm đứng số 1 (TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
- TH cánh hạ giàn chính dạng vòm : Ứng suất lớn nhất là tại phần tử 450 của dầm đứng số 2, giá trị được thể hiện ở bảng 4.11.
- TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng : Ứng suất lớn nhất là tại phần tử 450 của dầm đứng số 2, giá trị được thể hiện ở bảng 4.12.
4.3.3.4. Cánh hạ giàn chính
Kết quả tính toán chuyển vị và nội lực của cánh hạ giàn chính do tải trọng bản thân cửa van (DEAD) và do tổ hợp tải trọng gồm trọng lượng bản thân cửa van và áp lực nước (TH1=DEAD+ALN):
(TH giàn chính cánh hạ dạng vòm)
(TH giàn chính cánh hạ dạng phẳng)
Hình 4.28 – Mã phần tử và mã nút cánh hạ giàn chính
a. Nội lực cánh hạ giàn chính
(TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
(TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
Hình 4.29 - Biểu đồ lực dọc P của cánh hạ giàn chính do trọng lượng bản thân (DEAD)
Lực dọc P của cánh hạ giàn chính do trọng lượng bản thân cửa van (DEAD) gây ra trong TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng (Pmax=399.65KN) lớn hơn trong TH cánh hạ giàn chính dạng vòm (Pmax=391.55KN).
(TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
(TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
Hình 4.30 - Biểu đồ lực cắt V2 của cánh hạ giàn chính do tổ hợp tải trọng (TH1)
Lực cắt V2 của cánh hạ giàn chính do tổ hợp tải trọng TH1 (TH1=DEAD+ALN) gây ra trong TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng (V2max=56.20KN) lớn hơn trong TH cánh hạ giàn chính dạng vòm (V2max=48.83KN).
(TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
(TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
Hình 4.31 - Biểu đồ momen M3 của cánh hạ giàn chính do tổ hợp tải trọng (TH1)
Mômen M3 của cánh hạ giàn chính do tổ hợp tải trọng TH1 (TH1=DEAD+ALN) gây ra trong TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng (M3max=212.47KN) lớn hơn trong TH cánh hạ giàn chính dạng vòm (M3max=177.08KN).
Bảng 4.13a - Kết quả tính toán nội lực một số phần tử của cánh hạ giàn chính do trọng lượng bản thân (DEAD)
(TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
TABLE: Element Forces - Frames
Frame Station OutputCase P V2 M3
Text m Text KN KN KN-m
267 0 DEAD -295.488 -28.587 -46.0616
267 5.1 DEAD -295.488 -0.00001997 26.8366
267 10.2 DEAD -295.488 28.587 -46.0613
272 0 DEAD 303.183 -28.588 -44.0178
272 5.1 DEAD 303.183 -0.00003888 28.8804
272 10.2 DEAD 303.183 28.587 -44.0174
Bảng 4.13b - Kết quả tính toán nội lực một số phần tử của cánh hạ giàn chính do tổ hợp tải trọng (TH1)
(TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
TABLE: Element Forces - Frames
Frame Station OutputCase P V2 M3
Text m Text KN KN KN-m
267 0 TH1 2762.689 -28.588 -27.3772
267 5.1 TH1 2762.689 -0.0001103 45.5214
267 10.2 TH1 2762.689 28.587 -27.3761
272 0 TH1 2559.227 -28.588 -30.9931
272 5.1 TH1 2559.227 -0.0002149 41.906
272 10.2 TH1 2559.227 28.587 -30.9909
Bảng 4.14a - Kết quả tính toán nội lực một số phần tử của cánh hạ giàn chính do trọng lượng bản thân (DEAD)
(TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
TABLE: Element Forces - Frames
Frame Station OutputCase P V2 M3
Text m Text KN KN KN-m
267 0 DEAD -367.125 -28.587 -30.013
267 5.1 DEAD -367.125 -1.808E-12 42.885 267 10.2 DEAD -367.125 28.587 -30.013
272 0 DEAD 375.544 -28.587 -27.5649
272 5.1 DEAD 375.544 -1.78E-12 45.3332 272 10.2 DEAD 375.544 28.587 -27.5649
Bảng 4.14b - Kết quả tính toán nội lực một số phần tử của cánh hạ giàn chính do tổ hợp tải trọng (TH1)
(TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
TABLE: Element Forces - Frames
Frame Station OutputCase P V2 M3
Text m Text KN KN KN-m
267 0 TH1 2733.318 -28.587 -33.068
267 5.1 TH1 2733.318 8.992E-12 39.83
267 10.2 TH1 2733.318 28.587 -33.068
272 0 TH1 2588.392 -28.587 -31.6794
272 5.1 TH1 2588.392 9.93E-12 41.2187 272 10.2 TH1 2588.392 28.587 -31.6794
b. Chuyển vị của cánh hạ giàn chính
Hình 4.32 - Biểu đồ chuyển vị của cánh hạ giàn chính do tổ hợp tải trọng (TH1)
(TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
Hình 4.33 - Biểu đồ chuyển vị của cánh hạ giàn chính do tổ hợp tải trọng (TH1)
(TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
Bảng 4.15 - Kết quả tính toán chuyển vị của một số nút trên cánh hạ giàn chính
(TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
TABLE: Joint Displacements
Joint U1 U2 U3 R1 R2 R3
Text m m m Radians Radians Radians
2 0.01126 -0.000934 -0.006893 -0.000075 0.000068 -0.000207 8 0.011471 -0.000864 -0.00689 -0.000055 0.000126 -0.000248
Bảng 4.16 - Kết quả tính toán chuyển vị của một số nút trên cánh hạ giàn chính
(TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
TABLE: Joint Displacements
Joint U1 U2 U3 R1 R2 R3
Text m m m Radians Radians Radians
2 0.009865 -0.000926 -0.009401 -0.00006 0.000473 -0.000178 8 0.01055 -0.000872 -0.009445 -0.000058 0.00056 -0.000273
- TH cánh hạ giàn chính dạng vòm : Chuyển vị theo phương dòng chảy U1 lớn nhất là tại nút 8 có giá trị U1=0.011471m, theo phương U3 lớn nhất tại nút 2 có giá trị U3=-0.006893m. Vị trí nút số 2, 8 được thể hiện ở hình 4.28.
- TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng : Chuyển vị theo phương dòng chảy U1 lớn nhất là tại nút 8 có giá trị U1=0.01055m, theo phương U3 lớn nhất tại nút 2 có giá trị U3=-0.009401m.
4.3.3.5. Giàn đứng
Kết quả tính toán chuyển vị và nội lực của giàn đứng số 2 do tổ hợp tải trọng gồm trọng lượng bản thân cửa van và áp lực nước (TH1=DEAD+ALN):
Hình 4.34 – Sơ họa vị trí các giàn đứng
(TH cánh hạ giàn chính dạng vòm) (TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
Hình 4.35 – Mã phần tử và mã nút của giàn đứng số 2
(2) (1)
(3)
(4)
a. Nội lực của giàn đứng số 2
Hình 4.36 – Biểu đồ nội lực giàn đứng số 2 do tổ hợp tải trọng (TH1) (TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
Hình 4.37 – Biểu đồ nội lực giàn đứng số 2 do tổ hợp tải trọng (TH1) (TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
Bảng 4.17 - Kết quả tính toán nội lực một số thanh của giàn đứng số 2 (TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
Bảng 4.18 - Kết quả tính toán nội lực một số thanh của giàn đứng số 2 (TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
- TH cánh hạ giàn chính dạng vòm : Nội lực lớn nhất là tại phần tử 292 của giàn đứng số 2, giá trị được thể hiện ở bảng 4.17. Vị trí các phần tử 292, 276, 283 được thể hiện ở hình 4.35.
- TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng : Nội lực lớn nhất là tại phần tử 292 của giàn đứng số 2, giá trị được thể hiện ở bảng 4.18.
b. Chuyển vị của giàn đứng số 2
(TH cánh hạ giàn chính dạng vòm) (TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
Hình 4.38 – Chuyển vị của giàn đứng số 2
Bảng 4.19 - Kết quả tính toán chuyển vị tại một số nút của giàn đứng số 2 (TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
TABLE: Joint Displacements
Joint U1 U2 U3 R1 R2 R3
Text m m m Radians Radians Radians
2 0.01126 -0.000934 -0.006893 -0.000075 0.000068 -0.000207 8 0.011471 -0.000864 -0.00689 -0.000055 0.000126 -0.000248
Bảng 4.20 - Kết quả tính toán chuyển vị tại một số nút của giàn đứng số 2 (TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
TABLE: Joint Displacements
Joint U1 U2 U3 R1 R2 R3
Text m m m Radians Radians Radians
2 0.009865 -0.000926 -0.009401 -0.00006 0.000473 -0.000178 8 0.01055 -0.000872 -0.009445 -0.000058 0.00056 -0.000273
- TH cánh hạ giàn chính dạng vòm : Chuyển vị theo phương dòng chảy U1 lớn nhất là tại nút 8 có giá trị U1=0.011471m, theo phương U3 lớn nhất tại nút 2 có giá trị U3=-0.006893m. Vị trí nút số 2, 8 được thể hiện ở hình 4.38.
- TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng : Chuyển vị theo phương dòng chảy U1 lớn nhất là tại nút 8 có giá trị U1=0.01055m, theo phương U3 lớn nhất tại nút 2 có giá trị U3=-0.009401m.
4.3.3.6. Phản lực tại 2 gối đáy cửa van
Phản lực tại 2 gối bản lề do tải trọng bản thân cửa van (DEAD) được thể hiện ở bảng 4.21, 4.22.
Bảng 4.21 - Kết quả tính toán phản lực tại 2 gối bản lề (TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
TABLE: Joint Reactions
Joint OutputCase F1 F2 F3
Text Text KN KN KN
411 DEAD 0 0 983.615
466 DEAD 0 0 983.615
Trọng lượng bản thân cửa van G = ΣF3 1967.23
Bảng 4.22 - Kết quả tính toán phản lực tại 2 gối bản lề (TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
TABLE: Joint Reactions
Joint OutputCase F1 F2 F3
Text Text KN KN KN
411 DEAD 0 0 995.428
466 DEAD 0 0 995.428
Trọng lượng bản thân cửa van G = ΣF3 1990.856
Trọng lượng bản thân cửa van trong TH giàn chính dạng vòm (G=1967.23KN) nhỏ hơn không nhiều so với trong TH giàn chính cánh hạ dạng phẳng (G=1990.856KN).