Các bước thiết kế cửa van phẳng

Bộ môn kết cấu công trình Khoa Công trình thuỷ lợi

Hớng dẫn thiết kế

Cửa van phẳng
I. Phân loại và cấu tạo
Cửa van phẳng đợc chia thành hai loại chính là cửa van ở trên mặt và cửa van
ở dới sâu.
Cửa van phẳng có hai bộ phận cơ bản là bộ phận động và bộ phận cố định.
Bộ phận động của cửa van gồm các cấu kiện sau đây:

II. Tính toán kết cấu van

II.1 Nội dung và yêu cầu thiết kế

Đồ án môn học Thiết kế cửa van phẳng yêu cầu đi sâu về mặt thiết kế kỹ
thuật bao gồm:
Một bản thuyết minh về phơng án bố trí chung kết cấu van.
Hớng dẫn thiết kế cửa van phẳng

1


Bộ môn kết cấu công trình Khoa Công trình thuỷ lợi

Tính toán các bộ phận chủ yếu của cửa van (bản mặt, dầm phụ, dầm
ngang, dầm chính, giàn chịu trọng lợng, cột biên, gối tựa, vật chắn nớc).
Một bản vẽ gồm các bộ phận kết cấu chủ yếu và các chi tiết liên kết.

II.2 Phơng pháp tính toán
Tính toán cửa van theo phơng pháp phân tích kết cấu van thành các hệ thanh

riêng biệt, những phân tố thuộc hai hệ phẳng (thanh nằm ở giao tuyến của hai hệ
phẳng) có ứng suất bằng tổng ứng suất của cả hai hệ đó.
Các cấu kiện của bộ phận động của cửa van đợc tính theo phơng pháp trạng
thái giới hạn, cón các cấu kiện của bộ phận cố định và các chi tiết máy (bánh xe, đờng
ray) đợc tính theo phơng pháp ứng suất cho phép.
Cờng độ tính toán của thép trong các phân tố của các bộ phận động khi kiểm
tra cờng độ và ổn định đợc xác định theo công thức sau:
R = komcRtc
(1)
Cờng độ tính toán R của thép CT3 dùng để chế tạo các cấu kiện của bộ phận
động cho trong Bảng 1 phụ lục. ứng suất cho phép của tháp rèn và thép cán dùng để
chế tạo các chi tiết máy ở cửa van cho ở Bảng 2 phụ lục. ứng suất cho phép của thép
đúc dùng để chế tạo bánh xe cho ở Bảng 3 phụ lục. ứng suất cho phép của bê tông khi
chịu nén cho ở Bảng 4 phụ lục.

II.3 Bố trí tổng thể kết cấu van
Trong phần bố trí tổng thể cấn phải xác định sơ bộ các kích thớc và các bộ
phận sau khi đã xem xét kết cấu van một cách toàn diện. Dới đây sẽ trình bày
những vấn đề cần chú ý trong khi bố trí tổng thể.
2.3.1. Xác định sơ bộ vị trí dầm chính
Vị trí dầm chính đợc bố trí theo nguyên tắc chịu tải trọng bằng nhau, nghĩa
là vị trí của dầm chính trên và dới phải cách đều phơng của hợp lực của áp lực thuỷ
tĩnh W, đồng thời phải thoả mãn các điều kiện sau (hình 2):

Hớng dẫn thiết kế cửa van phẳng

2


Bộ môn kết cấu công trình Khoa Công trình thuỷ lợi

Khoảng cách từ dầm chính trên tới đỉnh van phải nhỏ hơn hoặc bằng
0,45 H (H là chiều cao của van)
Khoảng cách từ dầm chính dới tới đáy van phải thoản mãn điều kiện là:
30o
Nếu không thoả mãn đợc các điều kiện trên thì có thể điều chỉnh vị trí dầm
chính, nhng sau khi điều chỉnh thì tải trọng tác dụng lên mỗi dầm không đợc chênh
nhau quá lớn.
Nhịp tính toán của dầm chính:
L = Lo + 2c
(2)
Trong đó:
Lo: khẩu độ khống (bề rộng thông thuỷ của cống)
c: khoảng cách từ mép cống tới trung tâm bánh xe, thờng lấy c = 0,05 Lo.
Chọn chiều cao của dầm chính dựa vào điều kiện kinh tế và điều kiện độ cứng:
(3)
hkt = k .b .Wyc
hmin

Trong đó:

tc
tc
5 RLno p + q
=
ì
ì
24

E
p + q

k: hệ số phụ thuộc liên kết, với dầm hàn k = 1,3 1,5
b =
q=

hb
= 120 ~ 160
b

W 1 2
= H
2 4

M max qL2 1
Wyc =
=
ì
R
8
R
E = 2,1.106 daN / cm 2

1
1
=
no 600

2.3.2. Bố trí dàn ngang

Để đảm bảo độ cứng ngang của cửa van, khoảng cách giữa các giàn ngang
không nên lớn hơn 4m. Bố trí giàn ngang cần phải tuân theo 3 điều kiện sau đây:
Bố trí cùng khoảng cách (giàn ngang cách đều nhau)
Giàn ngang nằm trong đoạn giầm chính không thay đổi tiết diện.
Đặt một giàn ngang ở giữa van để giàn chịu trọng lợng có dạng đối xứng.
2.3.3. Bố trí dầm phụ dọc
Tùy theo khoảng cách giữa hai dầm chính, khoảng cách giữa dầm chính trên
và dầm đỉnh, khoảng cách giữa dầm dầm chính dới và dầm đáy mà bố trí một hay hai
dầm phụ dọc. Nếu khoảng cách này nhỏ có thể không cần bố trí dầm phụ dọc.
2.3.4. Trụ biên
Trụ biên (cột biên) của cửa van trên mặt chịu tải trọng không lớn, nên dùng
tiết diện chữ I để việc cấu tạo trụ đợc đơn giản.
Hớng dẫn thiết kế cửa van phẳng

3


Bộ môn kết cấu công trình Khoa Công trình thuỷ lợi

2.3.5 Giàn chịu trọng lợng bản thân
Giàn chịu trọng trong lợng bản thân van thờng dùng giàn có hệ thanh bụng
xiên và đợc cấu tạo bởi các thép góc đơn.
2.3.6. Gối đỡ động
Bánh xe chịu lực đợc bố trí ở mặt sau trụ biên, bánh xe bên và bánh xe ngợc
hớng nên dùng bánh cao su đúc để giảm chấn động.
2.3.7. Vật chắn nớc
Vật chắn nớc hai bên bố trí trong khẩu độ cống để tiện việc kiểm tra, còn vật
chắn nớc ở đáy làm bằng gỗ.
Khi bố trí tổng thể van có thể tham khảo cách bố trí kết cấu van trình bày trong
Hình 1.

II.4 Tính toán các bộ phận kết cấu
2.4.1. Tính dầm chính
a) Xác định tải trọng lên dầm chính
Vị trí của dầm chính nếu vì xét tới các yêu cầu khác mà phải điều chỉnh
nhiều, làm cho vị trí hai dầm chính không còn đối xứng qua phơng tác dụng của hợp
lực của áp lực thuỷ tĩnh W nữa, thì dầm chính sẽ chịu tải trọng khác nhau. Nh vậy cần
phải tìm tải trọng thực tế tác dụng lên mỗi dầm và lấy dầm chịu tải trọng lớn nhất để
thiết kế.
Gọi W là tổng áp lực thuỷ tĩnh trên một đơn vị chiều dài van, thì tải trọng
tác dụng lên mỗi mét dài dầm chính trên và dới lần lợt đợc xác định theo công thức
sau:
qt = W

d1
d1 + d 2

qd = W

;

d1
d1 + d 2

(kN/m)

Trong đó:
d1: khoảng cách từ dầm chính trên tới phơng của hợp lực W.
d2: khoảng cách từ dầm chính dới tới phơng của hợp lực W.
Sau khi xác định đợc tải trọng tác dụng lên dầm chính; căn cứ vào sơ đồ tính

toán xác định Mmax và Qmax (hình 4).

Hớng dẫn thiết kế cửa van phẳng

4


Bộ môn kết cấu công trình Khoa Công trình thuỷ lợi

b) Xác định kích thớc tiết diện dầm chính
Kích thớc tiết diện dầm chính ở giữa nhịp đợc tiến hành tính toán theo
trình tự đã đợc trình bày trong Giáo trình kết cấu thép.
Nếu dầm chính đặt sát bản mặt và hàn vào bản mặt thì phải xét tới bản mặt
cùng tham gia chịu uốn với dầm chính. Bề rộng b của bản mặt tham gia chịu uốn với
dầm chính phải thoả mãn các điều kiện sau đây:
b 0,5 (at + ad)
b bc + 50
b 0,3L
Trong đó:
at, ad: khoảng cách từ dầm chính đang xét tới hai dầm phụ trên và dới nó.
bc: bề rộng của bản chính cánh dầm.
: chiều dày của bản mặt.
L: nhịp tính toán của dầm chính.

Lúc này tiết diện của dầm chính chỉ có một trục đối xứng (hình 5). Cần xác
định trục trung hoà x-x và tìm khoảng cách từ trục trung hoà tới các mép ngoài cùng
của tiết diện là ymax va ymin. Xác định mô men quán tính Jx của tiết diện đối với trục xx và xác định ứng suất pháp lớn nhất trong dầm.
max =

M max

ymax 0,85.Ru
Jx

Nếu max 0,85.Ru thì thích hợp vì bản cánh phía hạ lu của dầm chính (bản
cánh không trực tiếp đỡ bản mặt) còn làm nhiệm vụ thanh cánh của giàn chịu trọng lợng bản thân van.
Cho nên về mặt cờng độ cần phải có một dộ dự trữ nhất định. Do đó khi chọn
kích thớc dầm chính, đầu tiên ta coi nh cha có bản mặt tham gia chịu lực và tiến hành
Hớng dẫn thiết kế cửa van phẳng

5


Bộ môn kết cấu công trình Khoa Công trình thuỷ lợi

tính toán bình thờng nh dầm có hai trục đối xứng. Sau đó ghép thêm bản mặt và kiểm
tra lại cờng độ nh vừa trình bày trên thì có thể thỏa mãn đợc yêu cầu max 0,85.Ru.
c) Thay đổi tiết diện dầm chính
Để tiết kiệm thép và để giảm bớt bề mặt rãnh van, đề nghị dùng dầm chính có
chiều cao thay đổi. Nói chung điểm đổi tiết diện cách gối dầm một đoạn L/6 là lợi
nhất, nhng trong cửa van vì yêu cầu giàn ngang nằm trong phần dầm chính không
thay đổi tiết diện, nên điểm đổi tiết diện phải bắt đầu từ vị trí giàn ngang ở hai đầu,
hình 6.
Chiều cao tiết diện dầm chính tại gối dầm thờng lấy bằng (0,4 ~ 0,6)h, trong
đó h là chiều cao của tiét diện dầm chính tại giữa nhịp.
d) Kiểm tra ứng suất tiếp
Kiểm tra ứng suất tiếp tại tiết diện đầu dầm chính theo công thức sau:
max =

Qmax S o
Rc

J o b

Trong đó:
Jo: mô men quán tính của tiết diện đầu đầm
So: mô men tĩnh điện của tiết diện đầu dầm
e) Kiểm tra độ võng
Khi kiểm tra độ võng cần phải xét tới dầm chính thay đổi tiết diện:
f
5
=
L 384

( q + p ) LEJ n1
tc

tc

3

o

=

1
600

Trong đó = 0,8 là hệ số xét tới dầm chính thay đổi tiết diện.
f) Tính liên kết giữa bản cánh và bản bụng dầm
hh =

Qmax Sco 1
1
b
o
h
J
1,4 Rg 2

Trong đó:
Soc: mô men tĩnh của bản cánh của tiết diện gối dầm đối với trục trung hoà
Rhg: cờng độ của đờng hàn góc cho ở Bảng 1 phụ lục
g) Kiểm tra độ ổn định cục bộ của bản bụng dầm
Thanh cánh của giàn ngang đợc liên kết với bản bụng của dầm chính nên
nó chuyển lực tập trung vào bản bụng dầm, vì thế ở vị trí nối tiếp giữa bản bụng dầm
chính và thanh cánh của giàn ngang, bản bụng dầm chính cần đợc tăng cờng bằng các
sờn gia cố đứng (hình 6). Nếu khoảng cách giữa các sờn đó lớn hơn 2hb thì còn cần
phải đặt thêm một sờn đứng nữa vào khoảng giữa các sờn này.
Sau khi đặt sờn gia cố đứng, trong các ô dầm không có lực tập trung nên ta
có thể tiến hành kiểm tra ổn định cục bộ của mỗi ô bản bụng dầm chính theo công
thức sau:
Hớng dẫn thiết kế cửa van phẳng

6


Bộ môn kết cấu công trình Khoa Công trình thuỷ lợi
2

2

b b

+ m

th th

Trong đó:
b: ứng suất nén tại chỗ tiếp giáp bản bụng và bản cánh dầm
b: ứng suất tiếp trung bình
th: ứng suất pháp tới hạn tính theo công thức sau:
2

100. b
.103 (daN/cm2)
th = ko
ho

Trong trờng hợp cánh dầm chính đợc hàn chặt vào bản mặt thì giá trị ko đợc lấy bằng 7,46 và vì trong trờng hợp này (tiết diện dầm chính không đối xứng) lấy
ho bằng hai lần khoảng cách từ trục trung hoà tới mép chịu nén của bản bụng dầm.
th: ứng suất tiếp tới hạn đợc tính theo công thức sau:
2


0,95 100. b
3
th = 1,25 + 2
.10
à d

(daN/cm2)

Đối với ô bản bụng thứ nhất và thứ hai (kể từ đầu dầm) có dạng hình
thang, khi kiểm tra ổn định xem nh tấm chữ nhật có chiều cao bằng chiều cao tại giữa
ô hình thang.
2.4.2. Tính dàn ngang
Hình dạng giàn ngang xem hình 7, góc giữa các thanh giàn vào khoảng từ
o
o
30 ~ 60 . Giàn ngang chịu áp lực nớc do dầm phụ ngang, dầm đỉnh, dầm đáy và bản
mặt chuyển tới rồi truyền lên dầm chính. Vậy dầm chính là gối đỡ của giàn ngang, bề
rộng tải trọng mà mỗi giàn phải chịu là khoảng cách B giữa hai giàn ngang.
Tổng áp lực nớc mà mỗi giàn ngang phải chịu bằng tích số giữa hợp lực
của biểu đồ áp lực nớc hình tam giác với bề rộng tải trọng là B (hình 7a).
Tính giàn ngang theo các bớc sau đây:
a) Vẽ sơ đồ giàn ngang và xác định chiều dài hình học của các thanh giàn
b) Xác định cờng độ áp lực thuỷ tĩnh tại các mắt giàn P1, P2, P3 (hình 7b)
c) Tìm hợp lực của áp lực thuỷ tĩnh trong phạm vi mỗi thanh giàn (giữa hai
mắt giàn) là Wi . . . và các điểm đặt của chúng là zi (hình 7c)
d) Đem các lực W1, W2, W3 phân phối lên các mắt giàn trên và dới nó theo
quy tắc phân lực, rồi cộng tất cả các lực đã phân phối lên mắt giàn lại, ta đợc tải trọng
tác dụng lên mắt đó.
Ví dụ tải trọng tác dụng lên mắt 1 là P1 đợc xác định nh sau:
P1 = W1

Hớng dẫn thiết kế cửa van phẳng

h1 Z1
Z
+ W2 2

h1
h2

7


Bộ môn kết cấu công trình Khoa Công trình thuỷ lợi

Việc xác định Z1, Z2 của biểu đồ áp lực nớc là hình thang tuy đã có công
thức tính, song cũng không thuận tiện. Nên khi biểu đồ áp lực thuỷ tĩnh trong phạm vi
mỗi thanh giàn là hình thang thì nên phân biểu đồ này thành hai hình tam giác, hoặc
một hình tam giác và một hình chữ nhật thì việc tính toán sẽ đơn giản hơn nhiều. Ví
dụ xác định tải trọng tác dụng lên mắt 1 (hình 7c).
P1 = W1

h1 Z1 W '2 W "2
+
+
h1
2
3

e) Kiểm tra tính toán:
P = P1 + P2 + P3 + ....... =

1 2
H B
2

với sai số cho phép 5%.

f) Xác định nội lực trong các thanh giàn ngang:
Nội lực trong các thanh giàn đợc xác định bằng phơng pháp đồ giải (phơng
pháp Crêmôna). Để xác định nội lực trong thanh giàn ngang trớc hết phải xác định
phản lực gối tựa RA, RB và khi dùng phơng pháp đồ giải cần chú ý vẽ giản đồ giàn
đúng tỷ lệ, chú ý kiểm tra đa giác ngoại lực xem có khép kín hay không rồi mới tiến
hành vẽ các đa giác nội lực. Tính kiểm tra nội lực một thanh bất kỳ trong giàn bằng
phơng pháp giải tích, sai số giữa hai phơng pháp không đợc vợt quá 1%
g) Chọn tiết diện thanh giàn:
Sau khi tìm đợc nội lực trong các thanh giàn, ghi nội lực đó vào bảng 3, rồi
tiến hành chọn tiết diện thanh giàn theo các bớc nh đã trình bày trong giáo trình.
Bảng 3:
Ký hiệu
thanh giàn

Chọn tiết diện các thanh của giàn ngang
Nội lực
(daN)

Chiều dài
thanh (cm)

Lox
(cm)

Loy
(cm)

Tiết diện
thanh

(daN/cm2)

01
08
.
.
.
Chú thích:
Thanh cánh giàn ngang giáp bản mặt ngoài chịu lực dọc còn chịu uốn cục bộ,
đợc tiến hành tính toán nh một thanh chịu nén lệch tâm. Tiết diện thanh thờng
dùng tiết diện chữ I và có xét tới bản mặt tham gia chịu lực.
Thanh cánh phía bản mặt nên dùng thống nhất một loại số hiệu, các thanh còn
lại ta chọn hai thanh đại diện, một thanh có nội lực lớn nhất và một thanh có
Hớng dẫn thiết kế cửa van phẳng

8


Bộ môn kết cấu công trình Khoa Công trình thuỷ lợi

chiều dài tính toán lớn nhất. Tiết diện các thanh đợc chọn không đợc nhỏ hơn
thép góc số hiệu L65 x 6.
2.4.3. Giàn chịu trọng lợng bản thân
Giàn chịu trọng lợng bản thân của cửa van đặt ở phía hạ lu cửa van, giàn
chịu trọng lợng bản thân là một giàn song song có thanh bụng xiên, đợc đặt sát vào
cánh sau của dầm chính, do đó thanh cánh hạ lu của dầm chính trên và dầm chính dới

là thanh cánh trên và cánh dới của dầm chịu trọng lợng, thanh cánh dới của giàn
ngang là thanh đứng của giàn chịu trọng lợng, do đó ở đây chỉ cần thêm thanh xiên là
tạo thành giàn chịu trọng lợng.
Nếu dầm chính có chiều cao thay đổi thì giàn chịu trọng lợng là một giàn gãy
khúc, nhng để cho việc tính toán đơn giản ta coi là giàn phẳng có nhịp bằng nhịp tính
toán của giàn chính, hình 8.
Trình tự tính giàn chịu trọng lợng nh sau:
a) Xác định trọng lợng bản thân cửa van theo công thức gần đúng sau:
G = 0,55 F F (kN)
trong đó F là diện tích chịu áp lực nớc của cửa van tính bằng m2.
b) Giàn chịu trọng lợng đặt ở phía hạ lu van và chịu một tải trọng bằng 0,5G
Đem 0,5G phân phối lên các mắt giàn (hình 8), mỗi mắt chịu một lực tập
trung là:
Pm =

0,5.G
0,5.G
B=
L
n

Trong đó n là số khoảng mắt giàn.
c) Dùng phơng pháp đồ giải hoặc giải thích để tìm một nội lực trong các thanh
giàn.
d) Chọn tiết diện thanh xiên có nội lực lớn nhất. Dùng thép góc đơn số hiệu
không nhỏ hơn L60x6. Các thanh xiên chọn cùng một loại số hiệu.
e) Chú ý thanh đứng của giàn chịu trọng lợng cũng là thanh hạ (thanh cánh
phía hạ lu) của giàn ngang, nên ứng suất trong thanh đứng bằng tổng ứng
suất do áp lực thuỷ tĩnh và do trọng lợng bản thânh sinh ra:
= n + bt R

Trong đó:
n: ứng suất do áp lực nớc sinh rakhi nó là cánh hạ của giàn ngang
bt: ứng suất do trọng lợng bản thân van sinh ra khi nó là thanh đứng của
giàn chịu trọng lợng.
2.4.4. Trụ biên
Trụ biên chịu kéo đồng thời chịu uốn, nên đợc tính nh một thanh chịu kéo
lệch tâm. Tiết diện trụ biên thờng đợc lấy theo yêu cầu về cấu tạo, chiều cao của bản
bụng trụ biên bằng chiều cao của bản bụng dầm chính tại đầu dầm, chiều dày cũng
lấy bằng chiều dày bản bụng dầm chính. Bề rộng bản cánh trụ biên chọn đủ để bố trí
Hớng dẫn thiết kế cửa van phẳng

9


Bộ môn kết cấu công trình Khoa Công trình thuỷ lợi

bánh xe chịu lực, thớng lấy bằng 400mm. Chiều dày bản cánh lấy bằng chiều dày bản
cánh dầm chính. Cần kiểm tra ứng suất trong trụ biên tại tiết diện có mô men và lực
cắt lớn nhất.
2.4.5. Bộ phận gối đỡ
Bánh xe chịu lực đợc bố trí ở phía sau trụ biên, trên mỗi trụ biên lắp hai bánh
xe chịu lực. Vị trí của bánh xe có thể bố trí theo hai cách:
Cách 1: bánh xe đặt ngay sau dầm chính nh vậy trụ biên có thể chịu mô
men uốn nhỏ, khi đó lực tác dụng lên bánh xe bằng phản lực của dầm chính.
Cách 2: bánh xe đặt đối xứng với tổng áp lực nớc tác dụng lên van mà
không đặt ngay sau dầm chính thì trụ biên chịu uốn lớn, nhng các bánh xe chịu
lực bằng nhau, trờng hợp này dùng khi dầm chính chịu tải trọng không đều.
Kích thớc của bánh xe chịu lực có thể tham khảo hình 9.
Trình tự tính toán bánh xe chịu lực nh sau:

a) Tính bề rộng và đờng kính bánh xe.
Tỷ số giữa đờng kính và bề rộng bánh xe vào khoảng từ 3 ~ 5. Bánh xe
đợc chế tạo bằng thép đúc CT35đ, ứng suất cho phép của thép đúc cho ở bảng 3
Phụ lục.
ứng suất trong bánh xe:
=

Px
[ ]
Lx Dx

Trong đó:
Px: lực tác dụng vào bánh xe.
Lx: bề rộng của bánh xe, trong hình 9 có Lx = 160 mm.
Dx: đờng kính của bánh xe, trong hình 9 có Dx = 800 mm.
b) Tính toán kích thớc của trục và ống bọc trục
ống bọc trục làm bằng đồng có []cbt = 250 daN/cm2. Khoảng cách giữa
hai đoạn của ống bọc trục cách nhau 20mm, chiều dài của ống bọc trục c = 220mm.
Trục bánh xe làm bằng thép CT5có đờng kính d = 100 mm. ứng suất cho
phép của thép CT5 cho ở bảng 2 Phụ lục.
Kiểm tra ứng suất cục bộ do tiếp xúc giữa trục và ống bọc trục:
=

Px
[ ] cbt
d .c

Kiểm tra ứng suất ép cục bộ do tiếp xúc giữu trục và cac bản thép gối tựa
của trục ở hai đầu trục.
=

Px
[ ] cbt
2.d

Sơ đồ tính toán trục bánh xe cho ở hình 10
Kiểm tra ứng suất của trục theo các công thức sau đây:
- Kiểm tra ứng suất pháp:
Hớng dẫn thiết kế cửa van phẳng

10


Bộ môn kết cấu công trình Khoa Công trình thuỷ lợi

=

M
[ ]
0,1.d 3

- Kiểm tra ứng suất tiếp:
=

4
Q
x
[ ]
3 0,7854.d 2

c) Bánh xe ngợc hớng và bánh xe bên
Bánh xe ngợc hớng và bánh xe bên làm bằng cao su đúc có đờng kính
200mm và trục bánh xe có đờng kính d = 40mm.
2.4.6. Vật chắn nớc và bộ phận cố định
Vị trí của bánh xe, đờng ray và vật chắn nớc ở bên, xem hình 11a.
Vật chắn nớc hai bên làm bằng cao su đúc có dạng nh hình 11b.
Vật chắn nớc dới đáy làm bằng gỗ, kích thớc thanh gỗ có chiều rộng bằng
chiều cao thép chữ C của dầm đáy và dùng bu lông có đờng kính d = 18mm liên kết
chặt vào dầm đáy, khoảng cách giữa các bu lông dọc theo dầm đáy là 500mm. Cấu
tạo của vật chắn nớc dới đáy xem hình 12a.
Đờng ray của bánh xe chịu lực chế tạo bằng thép đúc CT35đ, bề rộng mặt
ray 180mm, bề rộng đế đờng ray b = 230mm, độ dày của bản bụng đờng ray

= 60mm, chiều cao đờng ray h = 280mm và h1 = 110mm (h1 là khoảng cách từ mép
trên đờng raytới phần bản bụnghết lợn cong và chuyển sang thẳng), hình 12b. Đờng
ray chôn trong bê tông có số hiệu M170#.
ứng suất cục bộ trong bản bụng đờng ray:
=

Px
[ ] cb
3.h1.

ứng suất nén bê tông dới đáy đờng ray:
=

Px
[ ] n
3.h.b

ứng suất cho phép khi chịu ép cục bộ của đờng ray và ứng suất nén cho
phép của bê tông []n cho ở bảng 3 và bảng 4 của Phụ lục
Bộ phận cố định dới vật chắn nớc và dới bánh xe dùng thép chữ IN o20a. Tất
cả các bộ phận cố định đều dùng cốt thép 16mm dài 600mm hàn vào cánh thép chữ I
và chông trong bê tông. Khoảng cách giữa các cốt thép neo này là 700mm. Trên mặt
của bộ phận cố định hàn thêm vào một lớp thép không rỉ dày 5mm. Cách bố trí các bộ
phận cố định xem hình 11 và hình 12.

Hớng dẫn thiết kế cửa van phẳng

11


Bộ môn kết cấu công trình Khoa Công trình thuỷ lợi

Phụ lục
Cờng độ tính toán R (daN/cm2) của thép
dùng để chế tạo kết cấu bộ phận động của cửa van
Thép CT3 khi chiều dày thép cán
Ký hiệu cờng độ
định hình 20mm và thép bản
tính
toán
Loại ứng suất
40mm trong các cửa van thuộc
Thép cơ Liên kết
Nhóm 1 ~ 4
Nhóm 6
bản
hàn

R
1490
1680
ứng suất pháp khi kéo, nén
Rh
h
1565
1760
ứng suất pháp khi uốn
Ru
Ru
h
895
1010
ứng suất tiếp
Rc
Rc
2230
2510
ép mặt và ép cục bộ
Rcb
1045
1175
Cờng độ đờng hàn góc
Rgh

Bảng 1

-

-

Chú thích: Giá trị trong bảng ứng với tổ hợp tải trọng cơ bản và đã xét tới điều kiện làm việc của kết cấu

Bảng 2

ứng suất cho phép của các chi tiết máy của cửa van
làm bằng thép rèn hay thép cán (daN/cm2)
Số hiệu thép
Ký
CT3
CT5
Loại ứng suất
hiệu
Cơ
bản
bản
Cơ bản
Cơ bản Cơ
và phụ
và phụ

1000
1100
1200
1350
[]
650
700
750

850
- ứng suất tiếp
[]
1500
1650
1300
2000
- ứng suất ép cục bộ
[]cb
1200
1400
1450
1700
- ứng suất kéo lỗ nhỏ
[]t
800
900
950
110
- ứng suất ép cục bộ khi tiếp xúc khít
[]cbt
Bảng 3
ứng suất cho phép của thép than đúc
dùng để chế tạo gối đỡ (daN/cm2)
Thép CT3đ
Loại ứng suất
Ký hiệu
Cơ bản
Cơ bản và phụ
- ứng suất pháp khi kéo, nén, uốn

- ứng suất pháp khi kéo, nén, uốn

[]
[]
[]cb
[]t

- ứng suất tiếp
- ứng suất ép cục bộ
- ứng suất ép cục bộ khi tiếp xúc khít
Hớng dẫn thiết kế cửa van phẳng

12

1500
1150
2250
1200

1800
1400
2700
1450


Bộ môn kết cấu công trình Khoa Công trình thuỷ lợi
- ứng suất nén theo đờng kính con lăn

Bảng 4

Cơ bản
55

50

[]cbt

60

ứng suất nén cho phép của bê tông (daN/cm2)
Số hiệu bê tông
M170#
M300#
Cơ bản và phụ
Cơ bản
Cơ bản và phụ
60
87
95

đồ án môn học kết cấu thép

cửa van phẳng

I. Tài liệu thiết kế
1.
2.
3.
4.

Cửa van trên mặt thuộc nhóm 4.
Chiều rộng của cống Io (m).
Chiều cao cửa van ho (m).
Chiều cao cột nớc tính toán H (m)
Số liệu A: H=ho + 10cm.
Số liệu B: H=hocm.
Số liệu C: H=ho 10cm.
Số liệu D: H=ho - 20cm.
5. Hạ lu không có nớc.
6. Vật liệu thép CT3, các bộ phận đúc bằng thép CT35đ, trục bánh xe bằng thép
CT5, ống bọc trục bằng đồng.

II. Đề sối

1A
2A
3A
21B
22B
23B
41C
42C
43C
61D
62D
63D
Hớng dẫn thiết kế cửa van phẳng

Đề

số

4A
24B
44C
64D

5A
25B
45C
65D
13

6A
26B
46C
66D

7A
27B
47C
67D

8A
28B
48C
68D

9A
29B

49C
69D

10A
30B
50C
70D


Bộ môn kết cấu công trình Khoa Công trình thuỷ lợi

Io(m)
ho(m)

12.0
5.0

13.0
5.0

13.5
5.0

14.0
5.0

12.0
5.5

12.5

5.5

13.0
5.5

13.5
5.5

14.0
5.5

Đề
số

11A
31B
51C
71D

12.5
5.0

Io(m)
ho(m)

12.0
6.0

12.5
6.0

13.0
6.0

13.5
6.0

14.0
6.0

12.0
6.5

12.5
6.5

13.0
6.5

13.5
6.5

14.0
6.5

12A
32B
52C
72D

13A
33B
53C
73D

14A
34B
54C
74D

15A
35B
55C
75D

16A
36B
56C
76D

III. Yêu cầu thiết kế

17A
37B
57C
77D

18A
38B
58C

78D

1. Một bản thuyết minh tính toán các bộ phận chính của cửa van.
2. Một bản vẽ kết cấu van và các chi tiết liên kết.

Chú thích:
Mỗi sinh viên một đề lấy theo danh sách lớp.

Hớng dẫn thiết kế cửa van phẳng

14

19A
39B
59C
79D

20A
40B
60C
80D