Tải Đồ án môn học Kết cấu thép: Thiết kế cửa van phẳng công trình thủy lợi – Download File Word, PDF

Đồ án môn học Kết cấu thép: Thiết kế cửa van phẳng công trình thủy lợi

Đồ án môn học Kết cấu thép: Thiết kế cửa van phẳng công trình thủy lợi
Nội dung Text: Đồ án môn học Kết cấu thép: Thiết kế cửa van phẳng công trình thủy lợi

Download


Đồ án môn học Kết cấu thép: Thiết kế cửa van phẳng công trình thủy lợi là tài liệu tham khảo bổ ích dành cho sinh viên ngành Xây dựng để làm tốt đồ án môn học Kết cấu thép của mình.

Bạn đang xem: Tải Đồ án môn học Kết cấu thép: Thiết kế cửa van phẳng công trình thủy lợi – Download File Word, PDF

*Ghi chú: Có 2 link để tải luận văn báo cáo kiến trúc xây dựng, Nếu Link này không download được, các bạn kéo xuống dưới cùng, dùng link 2 để tải tài liệu về máy nhé!
Download tài liệu Đồ án môn học Kết cấu thép: Thiết kế cửa van phẳng công trình thủy lợi File Word, PDF về máy

Đồ án môn học Kết cấu thép: Thiết kế cửa van phẳng công trình thủy lợi

Mô tả tài liệu

Nội dung Text: Đồ án môn học Kết cấu thép: Thiết kế cửa van phẳng công trình thủy lợi

  1. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình
    TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI HÀ NỘI
    BỘ MÔN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
    ——o0o——

    ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP
    THIẾT KẾ CỬA VAN PHẲNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI
    ( ĐỀ SỐ 05 )

    A. TÀI LIỆU THIẾT KẾ :
    • Bề rộng lỗ cống: Lo= 11.0 m
    • Cột nước thượng lưu: Ho= 5.5 m
    • Cột nước hạ lưu: Hh= 0
    • Cao trình ngưỡng: ∇ = 0
    • Vật chắn nước đáy bằng gỗ, vật chắn nước bên bằng cao su hình chữ P
    • Vật liệu chế tạo van:
    – Phần kết cấu cửa: Thép CT3
    – Trục bánh xe: Thép CT5.
    – Bánh xe chịu lực: Thép đúc CT35└
    – Ống bọc trục bằng đồng.
    • Hệ số vượt tải của áp lực thủy tĩnh: nq= 1.1 và của trọng lượng bản thân: ng=
    1.1
    1 1 1 1
    • Độ võng giới hạn của dầm chính: = ; của dầm phụ = .(Tra bảng
    no 600 no 250

    4-1 trang 61 GT Kết cấu thép -ĐHTL
    • Cường độ tính toán của thép chế tạo van lấy theo the thép CT3 trang 8 Giáo
    trình Kết cấu thép:
    – Ứng suất pháp khi kéo nén dọc trục: Rk,n= 1490 daN/cm2.
    – Ứng suất pháp khi uốn: Ru= 1565 daN/cm2.
    – Ứng suất cắt: Rc= 895 daN/cm2.
    – Ứng suất ép mặt đầu: Remđ=2230daN/cm2.

    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :1

  2. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    • Hệ số điều kiện làm việc: Đối với cửa van chính thuộc nhóm 1-4 m=0.72m

    B. NỘI DUNG THIẾT KẾ:
    I. Bố trí tổng thể cửa van:
    Để bố trí tổng thể cửa van cần sơ bộ xác định vị trí và các kích thước cơ bản của
    dầm chính
    c c
    Nh ×  t õ  t h ­ î n g  l ­ u
    n Nh ×  t õ  h ¹  l ­ u
    n

    B

    G

    H H

    A

    Nh ×  t h eo  G
    n

    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :2

  3. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    1. Thiết kế sơ bộ dầm chính:
    Thiết kế cửa van phẳng trên mặt 2 dầm chính.

    a1

    2 H
    H = H0 3

    wn
    at

    ad
    H
    3 a2

    * Xác định nhịp tính toán của cửa van:
    – Chọn khoảng cách từ mép cống tới tâm bánh xe: c = 0.25 m.
    Nhịp tính toán cửa van là: L = Lo+ 2c = 11 + 2 × 0.25 = 11.5 m
    * Chiều cao toàn bộ cửa van: H0 = 5.5 m
    * Vị trí hợp lực của áp lực thủy tĩnh đặt cách đáy van một đoạn:
    H 5.5
    Z= = = 1.83 m
    3 3
    * Chọn đoạn công xôn phía trên a1
    – Theo yêu cầu thiết kế: a1 ≤ 0,45 hv = 0.45 × 5.5 = 2.475 m, chọn a1= 2.4 m.
    – Để hai dầm chính chịu lực như nhau thì phải đặt cách đều tổng áp lực nước.
    → Vậy khoảng cách hai dầm chính là: a = 2 × (H0 – a1 – Z) = 2 × (5.5 – 2.4 – 1.83) = 2.54
    m.
    * Đoạn công xôn phía dưới a2
    a2 = H0 – (a1 + a) = 5.5 – (2.4 + 2.54) = 0.56 m.
    * Khoảng cách từ dầm chính trên, dầm chính dưới đến tâm hợp lực: atr ; ad
    – Sơ bộ chọn : atr = ad = a/2 = 2.54/2 = 1.27 m
    • Lực tác dụng lên mỗi dầm chính.

    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :3

  4. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    – Tải trọng phân bố đều tiêu chuẩn:
    qtc = W/2 = γ H2/4 = 10 × 5.52/4 = 75.625 kN/m
    – Tải trọng phân bố đều tính toán:
    q = n qtc = 1.1 × 75.625= 83.188 kN/m.

    11

    Hình 2. Sơ đồ tính toán dầm chính

    • Xác định nội lực dầm chính: Mômen uốn tính toán lớn nhất:
    q × L0 L q × L2 83.188 × 11 11.5 83.188 × 112
    Mmax = × – 0
    = × – = 1372.602 kNm
    2 2 8 2 2 8
    • Lực cắt tính toán lớn nhất:
    qL0 83.188 × 11
    Qmax = = = 457.534 kN
    2 2

    • Xác định chiều cao dầm chính: Dựa vào điều kiện kinh tế và điều kiện độ cứng
    đối với dầm đơn, chịu lực phân bố đều, có tiết diện đối xứng:
    – Theo điều kiện kinh tế: hkt = 3 kλbW yc

    Trong đó: k = 1.5; λb = 140

    M max 1372.602.10 4
    W yc = = = 8770.62 cm3
    R 1565
    → hkt = 3 1.5 × 140 × 8770.62 = 122.58 cm
    – Theo điều kiện độ cứng, chiều cao nhỏ nhất của dầm:

    hmin
    5 RLn0
    = . .
    ∑ p tc + ∑ q tc
    24 E n p ∑ p tc + nq ∑ q tc

    Trong đó: no = 600, E = 2.1 × 106 daN/cm2
    qtc = 83.188 kN/m, chọn np= nq = 1.1

    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :4

  5. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    5 1565 × 11.5 × 102 × 600 1
    → hmin = . = 97.39 cm
    24 2.1 × 106 1 .1

    Do hkt > hmin → Chọn h = hkt = 124 cm
    → hb=0.95 x 124 = 118.37 cm
    → Chọn hb = 120 cm (bội số của 50 mm)
    2. Bố trí giàn ngang (4)
    Để đảm bảo độ cứng ngang của cửa van, khoảng cách giữa các giàn ngang B
    không nên lớn hơn 4m. Bố trí dàn ngang tuân theo điều kiện:
    – Bố trí các dàn ngang cách đều nhau.
    L 11.5
    B= = = 2.875m < 4m
    4 4
    – Giàn ngang nằm trong phạm vi dầm chính không thay đổi tiết diện
    – Số giàn ngang nên chọn lẻ để các kết cấu như dầm chính, giàn chịu trọng
    lượng có dạng đối xứng. Ở đây bố trí 3 giàn ngang và 2 trụ biên
    3. Bố trí dầm phụ dọc (3)
    Dầm phụ dọc hàn chặt vào bản mặt và tựa lên các giàn ngang có thể tính như
    dầm đơn, gối tựa là 2 giàn ngang và đỡ tải trọng của bản mặt truyền đến. Dầm phụ
    được bố trí song song với dầm chính, càng xuống sâu dầm càng dầy vì áp lực nước
    tăng.Khoảng cách giữa các dầm phụ 0.7÷0.9 m. Dầm phụ chọn tiết diện chữ C đặt úp
    để tránh đọng nước. Bố trí các dầm phụ dọc như hình 3

    Hình 3 : Bố trí các dầm dọc phụ

    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :5

  6. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    4. Trụ biên (6)
    Trụ biên ở hai đầu cửa van, chịu lực từ dầm chính, dầm phụ và lực đóng mở
    van. Trụ biên gắn với gối tựa kiểu trượt hoặc bánh xe truyền lực lên trụ pin. Các thiết
    bị treo, chốt giữ và móc treo cũng được nối với trụ biên.
    Tiết diện trụ biên của cửa van trên mặt thường có dạng chữ I. Để đơn giản
    cấu tạo chiều cao trụ biên thường chọn bằng chiều cao dầm chính
    5. Giàn chịu trọng lượng (5)
    Giàn chịu trọng lượng bao gồm cánh hạ của dầm chính, cánh hạ của dàn ngang,
    được bổ sung thêm các thanh bụng xiên có tiết diện là các thép góc đơn hoặc ghép.
    6. Bánh xe chịu lực
    Để đóng mở cửa van cần bố trí kết cấu di chuyển cửa van bằng thanh trượt
    hoặc bánh xe chịu lực. Bánh xe được bố trí ở mặt sau trụ biên, bánh xe bên và bánh xe
    ngược hướng nên dùng bánh xe cao su để giảm chấn động.:
    7. Bánh xe bên
    Để khống chế cửa van không bị dao động theo phương ngang và đẩy về phía
    trước, người ta thường bố trí các bánh xe bên. Đôi khi người ta kết hợp sử dụng bánh
    xe chịu lực đồng thời làm bánh xe bên.
    8. Vật chắn nước
    Vật chắn nước hai bên và vật chắn nước được sử dụng vật liệu bằng cao su
    bố trí ở hai bên và dưới đáy cống dạng củ tỏi.
    II. Tính toán các bộ phận kết cấu van.
    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :6

  7. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    Tính toán bản mặt: Bản mặt được bố trí thành 4 cột giống nhau nên chỉ cần tính cho
    một dãy cột. Các ô dầm được tính toán như tấm hình chữ nhật chịu tải trọng phân
    bố.Có hai trường hợp xảy ra:
    * Khi ô có cạnh dài > 2 lần cạnh ngắn: Ô được tính như tấm tựa trên 2 cạnh. Trường
    hợp này chiều dầy bản mặt được xác định theo công thức:
    pi
    δ bm = 0.61 × a ×
    Ru

    Trong đó:
    – a: Cạnh ngắn của ô bản mặt (cm)
    – b: Cạnh dài của ô bản mặt (cm)
    – pi : Cường độ áp lực thủy tĩnh tại tâm của ô bản mặt được xét (daN/cm2)
    – Ru : Cường độ chịu uốn của thép làm bản mặt (daN/cm2)
    * Khi ô có cạnh dài < 2 lần cạnh ngắn: Ô được tính như tấm tựa trên 4 cạnh.
    Trường hợp này chiều dầy bản mặt được xác định theo công thức:
    α × pi
    δ bm = 2.19 × a ×
    Ru

    Trong đó:
    – a: Cạnh ngắn của ô bản mặt (cm)
    – pi : Cường độ áp lực thủy tĩnh tại tâm của ô bản mặt được xét (daN/cm2)
    – Ru : Cường độ chịu uốn của thép làm bản mặt (daN/cm2)
    – α : Hệ số phụ thuộc vào tỷ số b/a

    • Để tính toán ta lập bảng tính như sau:

    Bảng 1

    Số hiệu ô Pitc(kN/m2) ai(m) bi(m) n=b/a 1.1 × pitc δ bm (mm)
    bản mặt Ru

    I 4 0.8 2.875 3.59375 0.0530236 2.58755142

    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :7

  8. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    II 12 0.8 2.875 3.59375 0.0918396 4.48177053
    III 16 0.8 2.875 3.59375 0.1060472 5.17510285
    IV 27.25 0.65 2.875 4.423077 0.1383956 6.75370749
    V 33.75 0.65 2.875 4.423077 0.1540196 7.51615768
    VI 40.25 0.65 2.875 4.423077 0.1681985 8.20808672
    VII 46.45 0.59 2.875 4.872881 0.1806891 8.81762963
    VIII 52.2 0.56 2.875 5.133929 0.1915466 9.34747355

    Từ bảng kết quả trên và xét đến điều kiện ăn mòn ta chọn chiều dày bản mặt:
    δ bm = 10 mm

    Hình 4
    2. Tính toán dầm phụ dọc
    Dầm phụ truyền lực lên dàn ngang. Dầm phụ dọc được tính như dầm liên tục
    hoặc dầm đơn tùy thuộc cách bố trí dầm phụ. Với cách bố trí dầm phụ dọc bằng mặt

    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :8

  9. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    với cánh thượng của dàn ngang, dầm phụ dọc được tính như dầm đơn, nhịp là khoảng
    cách giữa hai giàn ngang và chịu tải trọng phân bố đều có cường độ là:
    at + a d
    qi = pibi = pi 2 daN/cm2
    Trong đó:
    – at: Khoảng cách từ dầm đang xét đến dầm trên nó.
    – ad: Khoảng cách từ dầm đang xét đến dầm dưới nó.
    – pi: Áp lực thủy tĩnh tại trục dầm thứ i (daN/cm2).
    Chiều dài dầm phụ: Lf = B = 2.875 m

    → Ta có bảng kết quả tính toán như sau:
    Dầm phụ pi at ad bi qi
    (kN/m2) (m) (m) (m) (kN/m)
    1 8 0.8 0.8 0.8 6.4
    2 16 0.8 0.8 0.8 12.8
    3 30.5 0.65 0.65 0.65 19.825
    4 37 0.65 0.65 0.65 24.05
    5 43.5 0.65 0.59 0.62 26.97

    Từ bảng trên, ta thấy dầm số 5 là dầm chịu lực lớn nhất ( 26.97 kN/m ), cách mặt
    nước 4.35 m. Vậy ta tính toán cho dầm này.
    * Mô men uốn lớn nhất trong dầm phụ dọc:
    nq max B 2 1.1 × 26.97 × 287.5 2
    M max = = = 306520 (daN.cm)
    8 8
    * Mô men chống uốn theo yêu cầu của dầm phụ dọc:
    M max 306520
    W yc = = = 195.860 ( cm3 )
    Ru 1565

    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :9

  10. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    Hình 5
    Từ Wyc, tra thép định hình chữ [ (có xét đến bản mặt tham gia chịu lực), ta chọn thép
    chữ [ số hiệu N022 có các đặc trưng sau:
    h = 22 cm bc = 82 mm zo = 2.21 cm
    F = 26.7 cm2 Jx = 2110 cm4 Wx = 192 cm3
    Vì dầm phụ hàn vào bản mặt nên phải xét đến bản mặt cùng tham gia chịu lực (hình
    6), bề rộng của bản mặt tham gia chịu lực với dầm phụ lấy bằng giá trị nhỏ nhất
    trong các giá trị sau đây:
    b≤ bc + 2c = bc + 2×25 δ bm = 8.2 + 2× 25× 1 = 58.2 cm
    b≤ 0.5(at + ad) = 0.5(60 +59) = 59.5 cm
    b≤ 0.3B = 0.3× 287.5 = 86.25 cm ( B: nhịp
    h
    dầm phụ )
    → Chọn b = 58 cm δ
    β yc
    * Tính toán đặc trưng hình học của mặt cắt ghép: µ y
    b
    bc

    Hình 6 β
    µ
    +/ F = Fc + Fbm = 26.7+ 58 x1= 84.7 cm2
    β
    Fbm (h + δ bm ) 58 × 1 × (22 + 1) µ
    +/ yc = = = 0.787 m x xo
    2F 2 × 84.7

    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :10

  11. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    = 7.87 cm
    bδ bm
    3
    h +δ
    Jx = Jc + Jbm = J + Fc × y + + bδ bm ( − yc ) 2
    c 2
    +/ x c
    12 2

    58 × 13 22 + 1
    = 2110 + 26.7× 7.872 + + 58 × 1 × ( − 7.87) 2 = 4532.809 cm4
    12 2
    Jx 4532.809
    +/ Wxn = = = 240.212 cm3
    y xn 18.87

    *Kiểm tra dầm phụ đã chọn:
    M max 306520
    σ max = = = 1276.037 daN/cm2 < Ru = 1565 daN/cm2
    W xn 240.212

    * Kiểm tra độ võng:
    f 5 q tc B 3 5 26.97 × 287.5 3 1 1 1
    = × max = × = < =
    B 384 EJ x 384 2.1 × 10 × 4532.809 1141 n0 250
    6

    KL: Tiết diện dầm phụ [N022 đã chọn ở trên là hợp lý

    3. Tính toán dầm chính
    Trong mục 1 phần I đã chọn chiều cao dầm chính: h = 124 cm
    * Xác định kích thước bản bụng:
    – Chiều cao bản bụng: hb = 120 cm
    – Chiều dày bản bụng:
    +/ Chọn độ mảnh: λb = 140
    hb 120
    δb = = = 0.86 cm
    λb 140

    +/ Từ điều kiện chịu cắt:
    Q 457.534 × 100
    δ b = 1.5 × = 1.5 × cm = 0.64 cm
    hb × Rc 120 × 895

    → Chọn δ b = 1 cm = 10 mm
    * Xác định kích thước bản cánh:
    h − hb 124 − 120
    – Xác định chiều dầy bản cánh: δ c = = = 2 cm
    2 2
    Chiều dầy bản cánh lấy theo kinh nghiệm:

    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :11

  12. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    δ c = 0.02h = 0.02 × 124 = 2.48 cm

    → Như vậy chọn δ c = 2.6 cm là hợp lý. (Bội số của 2 mm)
    → Chiều cao của dầm chính: h = hb + 2 δ c = 120 + 2× 2.6 = 125 cm
    Khoảng cách trung tâm giữa hai bản cánh: hc = hb + δ c = 120 + 2.6 = 124.6 cm
    – Xác định bề rộng bản cánh:
    h δ h3 125 1 × 120 3
    b b
    Có: Jc = Wyc 2 – 12 = 9212.1 × 2 – 12 = 431756.25 cm4

    2J c 2 × 431756.25
    → bc = = = 21.39 cm
    δ c hc
    2
    2.6 × 124.6 2

    1 1
    Thông thường: bc = ( ÷ )h = 25 ÷ 41.6 cm → Chọn bc = 25 cm
    5 3
    * Đặc trưng hình học của dầm chính:

    F1 = hb δ b + 2 bc δ c = 120 × 1 + 2× 25× 2.6 = 250 cm2
    bc h 3 3
    hb 25 × 125 3 120 3
    Jx = − (bc − δ b ) = − (25 − 1) = 613010.42 cm4
    12 12 12 12
    Vì dầm chính hàn vào bản mặt nên phải xét tới bản mặt cùng tham gia chịu uốn với
    dầm chính. Bề rộng b của bản mặt cùng tham gia chịu lực với dầm chính phải thỏa
    mãn các điều kiện sau:
    h
    b≤ 0.5(at + ad) = 0.5× (59 + 56) = 57.5 cm hb δc
    b≤ bc + 50 δ bm = 25 +50×1 = 75 cm δ
    b≤ 0.3L = 0.3×11.5 = 3.45 m = 345 cm
    yc
    Vậy chọn b = 57 cm
    y
    * Kiểm tra lại tiết diện đã chọn xét đến phần bản mặt
    b
    bc

    cùng tham gia chịu lực với dầm chính :
    a/ Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện ghép
    Gọi yc là khoảng cách từ trục x (Trục quán tính xo
    x
    chính trung tâm của tiết diện tính toán) đến trục x0 (Trục
    quán tính chính trung tâm của dầm I đối xứng)
    S xo 0 + Fbm (h + δ bm ) × 0.5 57 × 1 × (125 + 1) × 0.5
    yc= = = = 11.70 cm
    ∑F F1 + Fbm 250 + 57 × 1

    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :12

  13. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    1 2 bδ bm
    3
    h + δ bm
    Jx= J x + F1× y c + + Fbm ( − yc ) 2
    12 2

    57 × 13 125 + 1
    = 613010.42 + 250 ×11.702 + + 57 × 1 × ( − 11.70) 2 = 797244.0 cm4
    12 2
    – Kiểm tra kích thước dầm chính đã chọn theo điều kiện về ứng suất pháp:
    M max 1372.602 × 10 4
    σ max = y xn = (11.70 + 125 / 2) = 1277.50 daN/cm2
    Jx 797244.0

    Ta thấy: σ max = 1277.50 daN/cm2 < 0.85Ru = 0.85×1565 = 1330.25 daN/cm2
    Vậy tiết diện dầm chính vừa chọn thỏa mãn điều kiện về ứng suất pháp. Trong
    thiết kế ta để dư ra khoảng 15% ứng suất để xét tới bản cánh của dầm chính còn phải
    chịu trọng lượng bản thân của cửa van khi nó là thanh cánh trên và cánh dưới của giàn
    chịu trọng lượng.
    – Góc thoát nước:
    a 2 − 0.5bc 0.5 − 0.5 × 0.25
    tgα = = = 0.30→ α = 16041’ < 300
    h 1.25
    Vậy bản bụng của dầm chính cần phải khoét lỗ. Diện tích lỗ khoét ≥ 20% diện tích
    bề mặt bản bụng.
    b/ Thay đổi tiết diện dầm chính:
    Để tiết kiệm thép và để giảm bớt bề rộng rãnh van nên dùng dầm chính có
    chiều cao thay đổi (Hình 8). Trong cửa van vì yêu cầu giàn ngang không thay đổi nên
    điểm đổi tiết diện phải bắt đầu từ vị trí giàn ngang ngoài cùng ở hai bên.

    62 cm
    124 cm

    Hình 8

    Chiều cao tiết diện dầm chính tại gối dầm lấy bằng:
    ho = 0.6h = 0.5×125 = 62.5 cm
    (Thường được lấy bằng (0,4 ÷ 0,5)h, trong đó h là chiều cao dầm chính giữa
    nhịp).
    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :13

  14. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    → Chọn h0 = 62 cm.
    c/ Kiểm tra ứng suất tiếp:
    Kiểm tra ứng suất tiếp tại tiết diện đầu dầm chính tính như sau:
    Qmax S 0
    τ max = ≤ Rc
    J xδb
    0

    Trong đó:
    + J x0 : Mô men quán tính của tiết diện đầu dầm
    0
    + S x : Mô men tĩnh của tiết diện đầu dầm.
    Tính toán các đặc trưng hình học của tiết diện tại gối dầm (hình 9)

    Hình 9
    Ta có:
    Sx 0 + 57 × 1 × (62 + 2 × 2.5 + 1) × 0.5
    yc = = = 8.06 cm
    ∑F 57 × 1 + 62 × 1 + 2 × 25 × 2.5

    • Ta có :
    1 × 62 3
    • Jx1 = + 8.06 2 × 62 × 1 = 23888.41 cm4
    12

    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :14

  15. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    25 × 2.6 3 62 1
    • Jx 2 = +( + − 8.06) 2 × 25 × 2.6 = 35749.8cm4
    12 2 2
    25 × 2.6 3 62 1
    • Jx 2 = +( + + 8.06) 2 × 25 × 2.6 = 101761.20 cm4
    12 2 2
    57 × 13 67.2 + 1
    • Jxbm = + [( ) − 8.06 ] 2 × 57 × 1 = 38655.40 cm4
    12 2

     Vậy suy ra : Jx = Jx1 + Jx 2 + Jx3 + Jxbm = 200054.81 cm4
    0

    S x = 25× 2.6× (2.5/2 +31 + 8.06) + (31 + 8.06)× 1× (31 + 8.06)× 0.5 = 3383 cm3
    0

    45753.4 × 3383
    → τ max = = 773.7 daN/cm2 < Rc = 895 daN/cm2
    200054.81 × 1
    Vậy dầm chính không bị phá hoại do ứng suất tiếp

    d/ Kiểm tra độ võng
    Khi kiểm tra độ võng cần xét tới dầm chính thay đổi tiết diện
    f 5 q tc L3
    =
    L 384 EJ x × α

    f 5 75.625 × 11.5 3 × 10 6 1 1 1
    → = × = < =
    L 384 2.1 × 10 6 × 613010.42 × 0.8 688 n0 600
    Vậy dầm chính thỏa mãn điều kiện về độ võng.
    e/ Tính liên kết giữa bản cánh và bản bụng dầm:
    Qmax S c0 1 1
    hdh = × ≥ δb
    Jx0
    2β × Rg
    h
    2

    Trong đó:
    + β = 0.7 đối với hàn tay hoặc nửa tự động nhiều lượt.
    + S c0 : Mô men tĩnh của bản cánh tiết diện gối dầm với trục X
    0
    + J x : Mô men quán tính của tiết diện gối đối với trục X
    h
    + R g : Cường độ của đường hàn góc (1045 daN/cm2) – Hàn tiên tiến

    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :15

  16. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    Hình 10

    Ta có:
    0
    S x = 25× 2.6× 32.25 = 2096.25 cm3

    0 25 × 67.2 3 12 × 62 3
    Jx = − 2× = 155561.6 cm4
    12 12
    Thay số vào ta được:
    Qmax S c0 1 45753.4 × 2096.25 1
    hdh = × h = × = 0.42 cm
    Jx0
    1.4 × R g 155561.6 1.4 × 1045

    hdh ≥ 0.42(cm)

    ⇒ 1 1
     hdh ≥ .δ b = = 0,5(cm)
     2 2
    Vậy ta chọn hđh = 6 mm
    f/ Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng dầm:
    hb 1200
    Độ mảnh của bản bụng dầm chính = = 120 > 100→ bản bụng dầm chính cần
    δb 10

    được gia cố bằng các sườn chống đứng với khoảng cách a ≤ 2 hb ( hình 11)

    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :16

  17. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    – Vì khoảng cách giữa các dàn ngang là : 287.5 cm > 2 hb = 2× 120 = 240 cm → Phải đặt
    thêm các sườn đứng vào giữa các dàn ngang. Như vậy khoảng cách giữa các sườn
    đứng là : 1.4375 m.
    – Kiểm tra ổn định cục bộ của mỗi ô bản bụng dầm tính theo công thức sau:

    σb 2 τb 2
    ( ) + ( ) ≤ m = 0.72
    σ th τ th

    Trong đó:
    +/ σ b : Ứng suất pháp tại mép nén của bản bụng dầm.
    M (− )
    +/ σ b = yb
    Jx

    1 62 cm
    2 3 4

    Hình 11

    M: Mô men lấy tại tâm của hình vuông có cạnh là hb lệch về phía mô men lớn.
    Đối với ô hình thang số 1,2 (Hình 11) ta coi như là hình chữ nhật có chiều cao bằng
    chiều cao trung bình ở giữa ô.
    Xác định các giá trị ứng suất: δ

    +/ τ b : Ứng suất pháp trung bình trong bản bụng dầm.
    y
    Q
    τb = , với Q là lực cắt tại giữa ô kiểm tra
    hbδ b

    +/ σ th : Ứng suất pháp tới hạn.
    100δ b 2
    σ th = K 0 ( ) × 10 3 daN/cm2
    h0 yb(-) yb
    x

    Trường hợp tiết diện không đối xứng, h0 lấy bằng 2 lần chiều cao vùng nén
    +/ τ th : Ứng suất tiếp tới hạn

    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :17

  18. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    0.95 δ
    τ th = (1.25 + )(100 b ) 2 × 10 3 daN/cm2
    µ 2
    d

    d: Cạnh ngắn hình chữ nhật
    µ : Tỷ số giữa cạnh dài và cạnh ngắn.

    Ta cần kiểm tra ổn định cục bộ cho 4 ô dầm 1,2,3,4. Ở đây ô số 1 có mômen
    nhỏ và thoả mãn điều kiện bền của ứng suất tiếp do đó không cần kiểm tra
    ổn định cục bộ cho ô số 1.
     Kiểm tra ổn định cục bộ cho ô số 4.
    + Tính σth :
    100.δ b 2
    σth = ko( hb
    ) .10 daN/cm2

    Lấy ko = 746; δb =1cm
    120
    hb = 2 .y ( − ) = 2(
    b
    – 11.70) = 96.60cm
    2
    100.1 2
    σth = 746( ) .10 daN/cm2 = 7994.38daN/cm2
    96.60

    +Tính τth :
    95 100.δ b 2
    τ th = (125 + 2 )( ) .10
    μ d

    287.5
    µ= 2 = 1.198
    120

    δb=1cm; d = 120 cm;
     95   100.1  2
    τ th =  (125 + ) ( ) .10 = 1327.73daN / cm
    2

     1.198 2   120 

    M (−)
    +Tính σb : σb = .y b
    Jx
    Trong đó : Jx = 797244.0 cm4
    hb 120
    yb(-) = – 11.70 = – 11.70 = 48.30cm
    2 2

    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :18

  19. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

    B=3,125(m)

    h0=86 II III IV h0=86

    C=0,25 C=0,25
    q=116,2

    M

    Z3M
    Z4M

    Z3Q Q
    Z3Q

    +Tính M:
     hb 1150 120
    – = – = 515cm
    Ta có : Z 4
    M
    =2 2 2 2

    q tt L0 M q tt ( Z 4 – C ) 2 83.188 × 11
    M
    83.188 × (5.15 – 0.25) 2
    M4 = .Z 4 – = × 5.15 –
    2 2 2 2
    = 1357.63 (KN.m)
    M ( − ) 1357.63 × 10 4
    σb = .y b = × 48.03 = 817.90daN / cm 2
    Jx 797244.0

    Q
    + Tính τb : τb =
    hb .δ b
    + Tính Q:

    SVTH :Nguyễn Hoàng Anh 49C4 Trang :19

  20. Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Thạc Sỹ Trương Quốc
    Bình

     B 1150 287.5
    ZQ4 = – = – = 503.1cm = 5.031m
    2 4 2 4

    q tt L0 tt Q 83.188 × 11
    Q4 = – q ( Z 4 – C) = – 83.188 × (5.031 – 0,25) = 59.812kN
    2 2
    Q 59.812 × 10 2
    τb = = = 49.84daN / cm 2
    hb .δ b 120 × 1

    Thay vào công thức kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ ta được
    σb 2 τb 2
    ( ) + ( ) = ( 817.90 ) 2 + ( 49.84 ) 2 = 0,11

Download tài liệu Đồ án môn học Kết cấu thép: Thiết kế cửa van phẳng công trình thủy lợi File Word, PDF về máy