Ứng dụng dầm chữ I phát triển nâng cao khả năng chịu lực của dầm chính cửa van

KHOA HC CƠNG NGH N¤NG NGHIƯP Vµ PH¸T TRIĨN N¤NG TH¤N - Th¸ng 1/2016 87 uchoasacNG DuhoanangNG D)M CHuchoanga I PHÁT TRI+N NÂNG CAO KH# N2NG CH3U LuchoanangC CuhoahoiA D)M CHÍNH CuchoahoiA VAN Lê Hucthngau Hi%u1 TĨM TT ,Ki v6i cơng trình thu cơng, cucthhoia van là m"t trong nhucthngang b" ph)n quan trqng cuthhoia cơng trình. Sau m"t sK nEm khai thác cucthhoia van b En mịn han rc làm cho m?t cit ngang các b" ph)n k%t c<u b nho lQi, làm gi0m kh0 nEng chu lucthnangc cuthhoia cucthhoia van v= m?t cucthjng !" và tEng dMn bi%n dQng ducth6i tác duthnangng cuthhoia ngoQi lucthnangc, d”n t6i cucthhoia van khĩ cĩ thI làm vi>c bình thucthjng !ucth3c nucthngaa, 0nh hucth@ng !%n sucthnang khai thác cuthhoia tồn h> thKng. Cucthhoia van ph–ng nhp l6n thucthjng cĩ !" cucthsacng nho theo phucthng áp lucthnangc thu t’nh, do !ĩ kh0 nEng chu lucthnangc cuthhoia cucthhoia van thucthjng quy%t !nh b@i !i=u ki>n !" võng. Sau m"t sK nEm khai thác (kho0ng 10-15 nEm trong mơi tructhjng nucth6c m?n) cucthhoia van !ã b han rc, các m?t cit ngang cuthhoia các phân tK k%t c<u cucthhoia van b gi0m y%u làm !" võng cuthhoia cucthhoia van tEng vucth3t quá !" võng cho phép. ,ây cĩ thI là m"t trong các nguyên nhân sau m"t sK nEm khai thác cucthhoia van ph–ng nhp l6n khơng !0m b0o !i=u ki>n kín nucth6c. Vi>c tìm các gi0i pháp tEng tu&i thq làm vi>c cho cucthhoia van, !Yng thji ti%t ki>m v)t li>u ch% tQo cucthhoia van, gi0m khKi lucth3ng cucthhoia van d”n !%n gi0m lucthnangc !ĩng m@ cho cucthhoia van là r<t cMn thi%t. Tucthhuyen khĩa: ucthhuyenucthhuyenucthhuyen Cucthhoia van, chuyIn v, dMm lš, ti%t di>n, ucthsacng su<t. 1. M/ 4U3 ,Ki v6i cơng trình thu cơng, cucthhoia van là m"t trong nhucthngang b" ph)n quan trqng cuthhoia cơng trình. Sau m"t sK nEm khai thác cucthhoia van b En mịn han rc làm cho m?t cit ngang các b" ph)n k%t c<u b nho lQi, làm gi0m kh0 nEng chu lucthnangc cuthhoia cucthhoia van v= m?t cucthjng !" và tEng dMn bi%n dQng ducth6i tác duthnangng cuthhoia ngoQi lucthnangc, d”n t6i cucthhoia van khĩ cĩ thI làm vi>c bình thucthjng !ucth3c nucthngaa, 0nh hucth@ng !%n sucthnang khai thác cuthhoia tồn h> thKng. ,i=u !ĩ !ã !ucth3c k%t lu)n sau khi tính tốn kh0 nEng chu lucthnangc cịn lQi cuthhoia cucthhoia van. Các k%t qu0 tính tốn, nh)n xét và k%t lu)n v= tu&i thq cuthhoia cơng trình sR là c s@ cho các nhà qu0n lý bi%t !ucth3c ditn bi%n tình hình làm vi>c cuthhoia cucthhoia van theo thji gian !I cĩ gi0i pháp b0o v>, duy tu, nâng c<p ho?c thay th% nhem !0m b0o cho cơng trình làm vi>c !ucth3c an tồn. Cucthhoia van ph–ng nhp l6n thucthjng cĩ !" cucthsacng nho theo phucthng áp lucthnangc thu t’nh, do !ĩ kh0 nEng chu lucthnangc cuthhoia cucthhoia van thucthjng quy%t !nh b@i !i=u ki>n !" võng. Sau m"t sK nEm khai thác (kho0ng 10-15 nEm trong mơi tructhjng nucth6c m?n) cucthhoia van !ã b han rc, các m?t cit ngang cuthhoia các phân tK k%t c<u cucthhoia van b gi0m y%u làm !" võng cuthhoia cucthhoia van tEng vucth3t quá !" võng cho phép. ,ây cĩ thI là m"t trong các nguyên nhân sau m"t sK nEm khai thác cucthhoia van ph–ng nhp l6n khơng !0m b0o !i=u ki>n kín nucth6c. 1 Viện Quy hoạch Thủy lợi Vi>c tìm các gi0i pháp tEng tu&i thq làm vi>c cho cucthhoia van là r<t cMn thi%t. Ba v<n != c b0n cMn gi0i quy%t !ĩ là lucthnanga chqn loQi v)t li>u phuthhoi, loQi v)t li>u ch% tQo cucthhoia van gi0m tKc !" En mịn và các gi0i pháp k%t c<u tEng kh0 nEng chu lucthnangc. 1. Các k%t qu0 kh0o sát cho th thKng cucthhoia van làm vi>c trong mơi tructhjng xâm thucthnangc mQnh và r<t phucthsacc tQp (nucth6c l3, khơng khí Sm, khơ ucth6t, bucthsacc xQ, vi sinh), nên các l6p phuthhoi hucthngau c trên c s@ m"t loQi chu qu0 b0o v> kém. Vì v)y vi>c nghiên cucthsacu ucthsacng duthnangng l6p phuthhoi hucthngau c k%t h3p giucthngaa nhi=u h> sn, các l6p phuthhoi k%t h3p giucthngaa l6p phuthhoi kim loQi và l6p phuthhoi hucthngau c, cuthngang nhucth k%t h3p !Yng thji các phucthng pháp b0o v> chuthhoi !"ng (v)t li>u m6i, b0o v> catKt) và phucthng pháp thuthnang !"ng là r<t cMn !ucth3c nghiên cucthsacu s6m. 2. Vi>c nghiên cucthsacu ch% tQo cucthhoia van tucthhuyen các v)t li>u k%t h3p cMn !ucth3c h%t sucthsacc quan tâm, mQnh dQn áp duthnangng và sucthhoi duthnangng h3p lý các v)t li>u cĩ !" b=n En mịn cao, tránh lQm duthnangng gây tKn kém khơng cMn thi%t. Vi>c nghiên cucthsacu ucthsacng duthnangng thép h3p kim th<p, !" b=n cao cMn !ucth3c quan tâm. 3. CMn s6m nghiên cucthsacu ucthsacng duthnangng và hồn thi>n các cơng ngh> xucthhoi lý b= m?t, cơng ngh> sn phuthhoi tQi hi>n tructhjng, cơng tác duy tu, b0o ducthrng !nh kw và xây ducthnangng các quy !nh cuthnang thI thơng qua các quy trình, quy phQm và tiêu chuSn ngành v= chKng En mịn. KHOA HC CƠNG NGH N¤NG NGHIƯP Vµ PH¸T TRIĨN N¤NG TH¤N - Th¸ng 1/2016 88 4. Nghiên cucthsacu gi0i pháp k%t c<u nâng cao kh0 nEng chu lucthnangc cho cucthhoia van là m"t n"i dung khoa hqc ru qu0 kinh t% sR khá cao và r<t cMn thi%t. ,ây là gi0i pháp do nhu cMu nâng c<p cơng trình và gi0i pháp nâng cao kh0 nEng chu lucthnangc cịn lQi do cucthhoia van !ã làm vi>c nhi=u nEm !I tEng tu&i thq cucthhoia van. Trong phQm vi bài báo này tác gi0 chc t)p trung nghiên cucthsacu != xu<t gi0i pháp k%t c<u nâng cao kh0 nEng chu lucthnangc cho cucthhoia van cơng trình thu l3i nhem tEng tu&i thq và ti%t ki>m v)t li>u. ,ĩ là gi0i pháp áp duthnangng dMm chucthnga I phát triIn cho k%t c<u dMm chính cucthhoia van. Vi>c áp duthnangng k%t c<u dMm chucthnga I phát triIn (dMm lš) !Ki v6i cucthhoia van ch% tQo m6i !áp ucthsacng !ucth3c yêu cMu chu lucthnangc nhucthng khKi lucth3ng nh› hn so v6i dùng !Mm !?c, do !ĩ ti%t ki>m !ucth3c v)t li>u và gi0m lucthnangc nâng cho máy !ĩng m@. uchoau !iIm cuthhoia dMm chucthnga I phát triIn là t)n duthnangng !ucth3c nhucthngang dMm !ã cĩ !I tQo ra dMm cĩ chi=u cao l6n hn. 2. uchoasacNG DuhoanangNG D4M CHuchoanga I PHÁT TRI6N TRONG CÁC K"T CU THÉP XÂY DuchoanangNG Trong vài chuthnangc nEm gMn !ây sucthnang phát triIn cơng nghi>p !ã d”n !%n vi>c sucthhoi duthnangng k%t c<u nh›. M"t trong các dQng k%t c<u nh› là các thanh cĩ lš. Các thanh cĩ lš này vucthhuyena nh›, tho0 mãn yêu cMu chu lucthnangc, yêu cMu c<u tQo và yêu cMu sucthhoi duthnangng. ,ây là loQi k%t c<u !ang !ucth3c ucthsacng duthnangng r"ng rãi trong l’nh vucthnangc xây ducthnangng dân duthnangng trên th% gi6i. CMu qua sơng ,êlavi cuthhoia M sucthhoi duthnangng dMm lš, cĩ nhp !Qt t6i 230 m. Ngày nay, ucthsacng duthnangng dMm lš !ucth3c phát triIn r"ng sang nhi=u loQi k%t c<u khác nhucth c"t chu lucthnangc, cKp pha thép cơng trình thuthhoiy l3i (Hình 1). Hình 1. CKp pha thép !)p bê tơng sucthhoi duthnangng k%t c<u lš 3. CH" T:O D4M L> DMm lš thucthjng !ucth3c ch% tQo tucthhuyen dMm !nh hình (hình 2). DMm cĩ lš !ucth3c tQo ra beng cách cit theo !ucthjng dích dic @ b0n buthnangng dMm, sau !ĩ dch chuyIn hai phMn A và B rYi hàn !Ki !Mu các phMn buthnangng cit ra v6i. Cuthngang cĩ thI hàn hai phMn A ho?c hai phMn B v6i nhau sR cho ti%t ki>m v)t li>u nh<t. Các loQi dMm này !ang !ucth3c ucthsacng duthnangng r"ng rãi trong cơng nghi>p cuthngang nhucth trong các ngành xây ducthnangng khác. Hình 2. Ch% tQo dMm lš tucthhuyen thép hucthhuyenucthhuyenucthhuyen ình Khi ch% tQo dMm này phMn v)t li>u b cit ra khơng h= b vucthsact bo m"t chút nào, ho?c chc vucthsact bo m"t phMn khơng !áng kI. Trong khi chi=u cao dMm tEng lên khá l6n: h = h0 + a0. (1) Trong !ĩ: h0 - Chi=u cao dMm !nh hình; a0 - Chi=u cao phMn dích dic (xem hình 3, 4). Hình 3. ,ucthjng dích dic khi cit dMm chucthnga I !nh hình Hình 4. DMm lš ghép tucthhuyen dMm chucthnga I !nh hucthhuyenucthhuyenucthhuyen ình sau khi !ã cit !ucthjng dích dic A B KHOA HC CƠNG NGH N¤NG NGHIƯP Vµ PH¸T TRIĨN N¤NG TH¤N - Th¸ng 1/2016 89 Nhj sucthnang tEng chi=u cao !áng kI !ã làm tEng !" cucthsacng cuthhoia dMm, tEng kh0 nEng chu lucthnangc 1,3 - 1,5 lMn và cĩ khi gi0m !ucth3c t6i 30% lucth3ng thép. Cuthngang cĩ thI tQo dMm lš beng cách !uctha thêm các b0n phuthnang (hình 5). DMm lš cuthngang cĩ thI ch% tQo tucthhuyen m"t ho?c hai loQi thép. Tuw thu"c vào cách cit ta cĩ thI nh)n !ucth3c các dMm cĩ chi=u cao khác nhau v6i các kích thucth6c lš khác nhau. Cuthngang cĩ thI tQo dMm lš beng cách !uctha thêm các b0n phuthnang (hình 5). a) b) Hình 5. DMm lš khi !uctha thêm các b0n phuthnang Cuthngang cĩ thI tQo !ucth3c dMm lš cĩ chi=u cao thay !&i, dMm cĩ lš !Ki xucthsacng ho?c khơng !Ki xucthsacng. ,oQn dMm cMn thay !&i ti%t di>n chúng ta cĩ thI cit !ucthjng truthnangc dích dic khơng song song v6i truthnangc dMm rYi !0o chi=u tructh6c khi hàn thì cĩ thI tQo ra dMm thay !&i ti%t di>n (hình 6). Hình 6. DMm lš cĩ ti%t di>n thay !&i Trong m"t sK tructhjng h3p cMn thi%t, !I gi0m ucthsacng su<t cuthnangc b" @ các gĩc lš, cĩ thI chqn hình thucthsacc mơ t0 trên hình 7 - TQo lš hình ơ van ho?c cĩ gĩc lucth3n khơng sic nhqn hay tEng cucthjng beng sucthjn gia cucthjng. Hình 7. DMm lš cĩ sucthjng gia cucthjng tQi mép lš và dMm lš cĩ lš hình ơ van 4. C I6M uchoasacNG DuhoanangNG D4M CHuchoanga I PHÁT TRI6N TRONG K"T CU CuchoahoiA VAN DMm chucthnga I phát triIn, nhucth !ã nêu @ trên, !ucth3c ucthsacng duthnangng r<t r"ng rãi trong xây ducthnangng nhà xucth@ng, cMu giao thơng. Ngày nay v6i cơng ngh> ch% tQo tiên ti%n, loQi hình k%t c<u này càng phát triIn nhi=u hn. Trong nhucthngang nEm gMn !ây ngucthji ta !ã != xu<t sucthhoi duthnangng dMm lš hay cịn gqi là dMm chucthnga I phát triIn !I ch% tQo cucthhoia van [1]. DMm chính cĩ b0n buthnangng tQo lš cho phép hQ th<p v trí cuthhoia dMm chính ducth6i, nâng cao v trí dMm trên (@ cucthhoia van hai dMm chính). ,i=u !ĩ tEng !" cucthsacng cucthhoia van, gi0m sucthnang nguy hiIm tQo ra chân khơng ducth6i dMm chính, gi0m sucthnang rung !"ng cuthhoia cucthhoia van, ti%t ki>m v)t li>u, gi0m khKi lucth3ng, gi0m lucthnangc !ĩng m@, tránh !ucth3c hi>n tucth3ng !qng nucth6c, bùn cát, gi0m sucthnang En mịn nh<t là @ các vùng cĩ mơi tructhjng xâm thucthnangc. ,Ki v6i các cucthhoia van kiIu cánh cucthhoia vùng tri=u, sucthhoi duthnangng dMm lš sR cho phép gi0m !áng kI khKi lucth3ng cucthhoia van, nhj v)y tEng !" nhQy !ĩng m@ cucthhoia van.. N%u loQi hình k%t c<u này !ucth3c nghiên cucthsacu !My !uthhoi thì cĩ thI áp duthnangng cho các k%t c<u ơ dMm (dMm phuthnang, dMm ngang...). Khác v6i các k%t cp thơng thucthjng, h> thKng dMm trong k%t c<u cucthhoia van !ucth3c hàn tructhnangc ti%p v6i b0n m?t. Vi>c tính tốn dMm chính cĩ lš sucthhoi duthnangng trong cucthhoia van cĩ m"t sK !?c !iIm sau: - Cánh cuthhoia dMm chính hàn tructhnangc ti%p v6i b0n m?t nên trong ti%t di>n tính tốn cuthhoia dMm chính ph0i !uctha KHOA HC CƠNG NGH N¤NG NGHIƯP Vµ PH¸T TRIĨN N¤NG TH¤N - Th¸ng 1/2016 90 m"t phMn b0n m?t vào cùng tham gia chu lucthnangc v6i dMm chính. - DMm chính cuthhoia cucthhoia van thucthjng cĩ ti%t di>n thay !&i, phMn gi0m nho chi=u cao @ !Mu dMm cĩ tác duthnangng gi0m nho b= r"ng khe van và cuthngang h3p lý v= m?t chu lucthnangc. ,oQn thay !&i ti%t di>n này thucthjng nho hn 1/6 chi=u dài dMm. Vùng gMn gKi tucthnanga chu lucthnangc cit l6n, do v)y khơng nên tQo lš l6n @ vùng này. - KhKi lucth3ng dMm chính khá l6n và cĩ chi=u vuơng gĩc v6i phucthng chu lucthnangc chính là áp lucthnangc nucth6c. Do dMm chính !ucth3c các dàn ngang !r, mơ men gây ra do khKi lucth3ng b0n thân dMm chính khơng l6n nên trong tính tốn khơng != c)p !%n ucthsacng su<t do khKi lucth3ng gây ra mà chc tiêu tính tốn giành lQi 15% [2] !I chu ucthsacng su<t do khKi lucth3ng cuthhoia c0 cucthhoia van tQo ra tQi b0n cánh cuthhoia dMm chính. - ,Ki v6i cucthhoia van trên m?t, áp lucthnangc thuthhoiy t’nh khá l6n, yêu cMu !" cucthsacng r<t cao !I !" võng nho ( 1f L 600 ≤ ) nhem !0m b0o an tồn cho cucthhoia van khi hoQt !"ng và cuthngang !Yng thji cĩ tác duthnangng gi0m rị rc nucth6c sau m"t thji gian khai thác. - DMm chính cuthhoia cucthhoia van thucthjng chu lucthnangc r<t l6n, trong khi !ĩ dMm !nh hình v6i cơng ngh> s0n xun nay chc !Qt !%n chi=u cao dMm 600 mm, vì v)y khác v6i các nghiên cucthsacu tructh6c !ây, dMm lš trong cucthhoia van !ucth3c ch% tQo tucthhuyen thép t<m. - Vi>c tQo kích thucth6c lš (chqn !" l6n a0 trong hình 4) @ cucthhoia van tùy thu"c vào v trí và kho0ng cách các dMm ngang. 5. MƠ HÌNH TÍNH TỐN G4N ÚNG D4M L> Vi>c tính tốn dMm lš thơng thucthjng theo phucthng pháp gMn !úng [3] !ucth3c nhi=u tác gi0 != c)p. TrQng thái ucthsacng sut @ khu vucthnangc gĩc lš. ,I áp duthnangng tính tốn thucthnangc t% cho loQi dMm lš v6i mucthsacc !" tin c)y, cĩ thI quan ni>m: TQi các ti%t di>n gi0m y%u xem dMm làm vi>c nhucth m"t k%t c<u thanh (hình 8). Hình 8. Mơ hình tính gMn !úng dMm lš 1 - BiIu !Y ucthsacng sun B-B; 2 - BiIu !Y ucthsacng sun B-B V6i dMm lš thơng thucthjng ucthsacng su<t tQi các !iIm 1 ÷ 4 (hình 8) cĩ thI tính gMn !úng theo cơng thucthsacc 1a, 1b, 1c, 1d và 2 và !ucth3c trình bày @ ducth6i !ây: ,iIm 1: T 1 ttr T c 1 Q aM R F h 2 W σ = + ≤ (1a) ,iIm 2: T2 c ttr T c 2 Q aM F h 2 W σ = + ≤ σ (1b) ,iIm 3: d 3 dd d c 3 Q aM R F h 2 W σ = + ≤ (1c) ,iIm 4: d 4 cdd d c 4 Q aM F h 2 W σ = + ≤ σ (1d) s !ây: - M, Q : Mơ men và lucthnangc cit tQi m?t cit tính tốn. - FT, Fd : Di>n tích tính tốn tucthng ucthsacng v6i phMn thép chucthnga T trên và ducth6i. - WT1, WT3: Mơ men chKng uKn l6n nh<t tucthng ucthsacng v6i !iIm 1 và 3 thép chucthnga T trên và ducth6i. - WT2, WT4: Mơ men chKng uKn l6n nh<t tucthng ucthsacng v6i !iIm 2 và 4 thép chucthnga T trên và ducth6i. - Rt, Rd, ct cd,σ σ : Cucthjng !" tính tốn chu nén, chu kéo uKn và gi6i hQn ch0y tính tốn tucthng ucthsacng !Ki v6i cánh chucthnga T trên và ducth6i. uchoasacng su<t ti%p @ !ucthjng nKi !I tQo lš dMm (hình 8) !ucth3c kiIm tra theo cơng thucthsacc: tbc b R a T ≤= δτ (2) Trong !ĩ: T : Lucthnangc tructh3t tQi !ucthjng nKi; δb: Chi=u dày b0n buthnangng; a: Chi=u dài !oQn nKi; Rctb: Cucthjng !" chu cit trung bình mKi hàn. Trong quá trình nghiên cucthsacu lý thuy%t và thucthnangc nghi>m Ducarxki Y. M. và Ruconik A. B. !ã !uctha ra mơ hình xem dMm nhucth là k%t c<u siêu t’nh và là k%t c<u trung gian giucthngaa dàn khơng cĩ thanh chéo cĩ mit cucthsacng và buthnangng dMm !?c ghép (hình 9a). Các panel cit ra chu tác duthnangng cuthhoia mơ men ngoQi lucthnangc M, lucthnangc cit Q KHOA HC CƠNG NGH N¤NG NGHIƯP Vµ PH¸T TRIĨN N¤NG TH¤N - Th¸ng 1/2016 91 và lucthnangc tructh3t T. N%u là khung chu lucthnangc cịn cĩ thêm lucthnangc dqc N. TQi !iIm 1, 3 ucthsacng su<t bao gYm hai thành phMn: 1 2 Rσ = σ + σ ≤ (3) Trong !ĩ: - 1σ : uchoasacng su<t do mơ men và lucthnangc cit gây ra tính theo các cơng thucthsacc (2-5), (2-6) và (2-7). 1 M in X X 1 M Q a W 4 W σ = + (4) (,Ki v6i k%t c<u dMm) 1 M in th X X 1 N M Q a F W 4 W σ = + + (5) (,Ki v6i s !Y khung ) 2σ : uchoasacng sun 1-2, 3-4 do lucthnangc tructh3t gây ra: ' 0 2 2 b 3T h C σ = δ (6) s dây Wx, Wx1 : mơ men chKng uKn cuthhoia dMm và mơ men chKng uKn cuthhoia phMn thép chucthnga T dKi v6i truthnangc x1. Fth — Di>n tích thu h›p cuthhoia ti%t di>n gi0m y%u. C - Xem hình (9b). bδ - Chi=u dày b0n buthnangng. R - Cucthjng !" tính tốn cuthhoia thép. K%t qu0 nghiên cucthsacu trQng thái ucthsacng su<t cuthhoia dMm lš cho th<y các thơng sK kích thucth6c cuthhoia lš cĩ 0nh hucth@ng l6n !%n sucthnang phân bK ucthsacng su<t trong b0n buthnangng dMm. Hình 9. S !Y mơ men và lucthnangc cit khi tính tốn gMn !úng dMm lš 6.  XUT MƠ HÌNH TÍNH TỐN D4M L> CHO CuchoahoiA VAN V6i các !?c !iIm sucthhoi duthnangng dMm lš áp duthnangng cho cucthhoia van, vi>c tính tốn dMm !ucth3c sucthhoi duthnangng phucthng pháp phMn tucthhoi hucthngau hQn v6i phMn m=m SAP2000. DMm chính cucthhoia van cĩ dQng chucthnga I ghép b@i 3 t<m thép và !uctha m"t phMn b0n m?t vào tham gia chu lucthnangc (l<y v= mši phía 25 δbm; δbm — chi=u dày b0n m?t). B0n cánh !ucth3c chia thành các phMn tucthhoi shell hình chucthnga nh)t, b0n buthnangng !ucth3c sucthhoi duthnangng các phMn tucthhoi hình chucthnga nh)t, hình bình hành (vùng ti%t di>n thay !&i) và hình tam giác (xung quanh lš). ,I tEng !" chính xác tQi các vùng cĩ ucthsacng su<t cuthnangc b" (gĩc lš), các phMn tucthhoi !ucth3c chia nho hn. Tructhjng h3p tính tốn Chqn tructhjng h3p tính tốn cho cucthhoia van ph–ng trên m?t cĩ chi=u cao c"t nucth6c H = 7 m, !ây là bài tốn thucthjng g?p trong thucthnangc t%. V)t li>u thép ch% tQo cucthhoia van CT3 cĩ cucthjng !" gi6i hQn cuthhoia thép CT3 cĩ xét !%n !i=u ki>n làm vi>c cuthhoia cucthhoia van [4]. uchoasacng su<t pháp khi kéo, nén dqc truthnangc: R = 1490 daN/cm2. uchoasacng su<t pháp khi uKn RU = 1565 daN/cm2. uchoasacng su<t cit: RC = 895 daN/cm2. uchoasacng su<t ép m?t !Mu: Re.m.! = 2230 daN/cm2. Hình 10. Mơ hình dMm sau khi !ã chia phMn tucthhoi + Xác !nh s b" v trí dMm chính - Chi=u cao cucthhoia van : H0=7,5 m. - Chi=u cao c"t nucth6c: 7 m. - Kho0ng cách tucthhuyen dMm chính trên !%n tâm h3p lucthnangc W : at - Kho0ng cách tucthhuyen dMm ducth6i !%n tâm h3p lucthnangc W: ad KHOA HC CƠNG NGH N¤NG NGHIƯP Vµ PH¸T TRIĨN N¤NG TH¤N - Th¸ng 1/2016 92 - Kho0ng cách tucthhuyen !áy cucthhoia van !%n dMm chính ducth6i là : a2 - V trí dMm chính bK trí theo nguyên tic hai dMm chính chu t0i trqng beng nhau (at = ad); và tho0 mãn !i=u ki>n : 1 00, 45a H< . - Theo yêu cMu thi%t k% 1 00,45 0,45 7,5 3,375a H m< = × = ; chqn a1=3,0 m Nhucth v)y dMm chính ducth6i khơng thoa mãn !i=u ki>n 030α ≥ . Vì v)y ph0i !uthnangc lš @ dMm chính ducth6i !I tránh hi>n tucth3ng rung !"ng khi m@ van [4, 5]. - Trong bài tốn nghiên cucthsacu 0nh hucth@ng cuthhoia lš !%n trQng thái chu lucthnangc cuthhoia dMm, tác gi0 chqn nhp dMm cĩ chi=u dài L = 8, 10, 12, 14 m. Chqn kích thucth6c dMm chính trên và chính ducth6i nhucth nhau và là loQi dMm ghép cĩ sucthjn !ucthsacng gia cucthjng (xem hình 11). Hình 11. S !Y bK trí dMm cho dMm chính cucthhoia van + Xác !nh lucthnangc tác duthnangng lên mši dMm chính 2 2W 10 7 122, 5 / 2 4 4 n Hq K N mγ × ×= = = = - Giá tr mơ men uKn và lucthnangc cit l6n nh<t tính theo cơng thucthsacc (7), (8) k%t qu0 !ucth3c thI hi>n trong b0ng 1. 8 2 max LqM ×= (7) 2max LqQ ×= (8) B0ng 1. Giá tr mơ men uKn và lucthnangc cit l6n nh<t L (m) Mmax (KNm) Qmax (KN) 8 980,0 490,0 10 1531,3 612,5 12 2205,0 735,0 14 3001,3 857,5 + Tính tốn chqn chi=u cao dMm chính - Chqn chi=u cao dMm chính ducthnanga theo !i=u ki>n kinh t% theo cơng thucthsacc (9) và (10) [4, 5]. 3 ycW.. bkt kh λ= (9) Trong !ĩ: b b b h δλ = là !" m0nh cuthhoia b0n buthnangng, chqn 135=bλ . k - H> sK phuthnang thu"c liên k%t, v6i dMm hàn chqn k = 1,5. R Lq R M yc .8 .W 2 max == (10) V6i : q = 122,5 KN/m. R = 1490 daN/cm2. L = 8, 10, 12, 14 m. - Thay giá tr q, R, L vào cơng thucthsacc (10) tính !ucth3c Wyc, sau !ĩ thay Wyc , k, bλ vào cơng thucthsacc (9) k%t qu0 !ucth3c thI hi>n trong b0ng 2. B0ng 2. Giá tr Wyc và hkt L (m) Wyc (cm3) hkt (cm) 8 6577,2 110,0 10 10276,9 127,7 12 14798,7 144,2 14 20142,6 159,8 - Chqn chi=u cao dMm ducthnanga vào !i=u ki>n !" cucthsacng tính theo cơng thucthsacc (11). tc p tc q tctc m pnqn pq E nLR .. .. 24 5h 0in + + ×== (11) + V6i v)t li>u thép CT3, !" võng gi6i hQn 600 600 11 0 0 =⇒= n n . + H> sK vucth3t t0i nq = np = 1,1. + Mơ!un !àn hYi E =2,1x 106 daN/cm2. Thay các giá tr n0, nq, np, E, L vào cơng thucthsacc (11) ta cĩ k%t qu0 trong b0ng 3. B0ng 3. Chi=u cao hmin theo !i=u ki>n !" cucthsacng L (m) hmin (cm) 8 64,5 10 80,6 12 96,8 14 112,9 - S b" chqn chi=u cao dMm chính h = max(hkt; hmin). Theo k%t qu0 tính tốn hkt và hmin thI hi>n trong b0ng 1 và 2 ta th<y hkt luơn l6n hn hmin ucthsacng v6i các tructhjng h3p chi=u dài dMm L khác nhau. Vì KHOA HC CƠNG NGH N¤NG NGHIƯP Vµ PH¸T TRIĨN N¤NG TH¤N - Th¸ng 1/2016 93 v)y ta chqn chi=u cao dMm h (chqn s b" lMn 1) nhucth trong b0ng 4. B0ng 4. Chi=u cao dMm h L (m) h (cm) 8 110 10 130 12 145 14 160 + Chqn kích thucth6c ti%t di>n dMm ghép Chi=u cao b0n buthnangng dMm tính theo cơng thucthsacc (12) ta cĩ k%t qu0 thI hi>n trong b0ng 5. hh b 95,0= (12) B0ng 5. Chi=u cao b0n buthnangng dMm L (m) h (cm) hb (cm) Chqn hb (cm) 8 110 104,5 110 10 130 123,5 130 12 145 137,8 140 14 160 152 160 Chi=u dày b0n buthnangng dMm l<y tìm !ucth3c tucthhuyen !" m0nh gi0 thi%t 135=λ và cơng thucthsacc (13) ta cĩ k%t qu0 trong b0ng 6. b b b h λδ = (13) B0ng 6. Chi=u dày b0n buthnangng dMm theo !i=u ki>n !" m0nh L (m) hb (cm) bδ (cm) Chqn bδ (cm) 8 110 0,81 0,8 10 130 0,96 1,0 12 140 1,04 1,2 14 160 1,19 1,2 Chi=u dày b0n buthnangng tìm tucthhuyen !i=u ki>n chu cit theo cơng thucthsacc (14) k%t qu0 !ucth3c thI hi>n trong b0ng 7. cb b Rh Q . 5,1=δ (14) B0ng 7. Chi=u dày b0n buthnangng dMm theo !i=u ki>n chu cit L (m) Qmax (KN) bδ (cm) 8 490,0 0,75 10 612,5 0,79 12 735,0 0,88 14 857,5 0,90 - So sánh chi=u dày b0n buthnangng tìm tucthhuyen !" m0nh gi0 thi%t và tìm tucthhuyen !i=u ki>n chKng cit, !Yng thji khi ch% tQo dMm lš ta khKng ch% 160≤bλ chqn chi=u dày b0n buthnangng !ucth3c thI hi>n trong b0ng 8. B0ng 8. Chi=u dày b0n buthnangng lucthnanga chqn L (m) Chqn bδ (cm) 8 1,0 10 1,2 12 1,5 14 1,5 - Chi=u dày b0n cánh chu kéo tính theo cơng thucthsacc (15) k%t qu0 thI hi>n trong b0ng 9. hc 02,0=δ (15) B0ng 9. Chi=u dày b0n cánh theo !i=u ki>n chu kéo L (m) h (cm) hc 02,0=δ (cm) Chqn cδ (cm) 8 110 2,2 2,5 10 130 2,6 2,8 12 145 2,9 3,0 14 160 3,2 3,5 - Kích thucth6c cuKi cùng cuthhoia chi=u cao dMm chính (chqn lMn 2) theo cơng thucthsacc (16) cho k%t qu0 trong b0ng 10. h = hb+2 cδ (16) B0ng 10. Chi=u cao dMm chính L (m) h (cm) 8 115 10 135 12 146 14 167 + Chi=u r"ng b0n cánh chqn s b" tucthhuyen 1/3 !%n 1/5 h và theo !i=u ki>n &n !nh cuthnangc b" k%t qu0 thI hi>n trong b0ng 11. B0ng 11. Chi=u r"ng b0n cánh L (m) bc (cm) 8 40 10 40 12 40 14 40 ,I tEng &n !nh cuthnangc b" cho b0n buthnangng dMm, bK trí sucthjn !ucthsacng @ giucthngaa các !oQn nKi các lš. Chi=u r"ng b0n sucthjn l<y beng 1 ( ) 2 c b b δ− , chi=u dày sucthjn l<y beng 1/10 chi=u r"ng b0n sucthjn. KHOA HC CƠNG NGH N¤NG NGHIƯP Vµ PH¸T TRIĨN N¤NG TH¤N - Th¸ng 1/2016 94 7. $NH Huchoa/NG CuhoahoiA CHI U CAO L> "N TR:NG THÁI uchoasacNG SUT ,I chqn !ucth3c chi=u cao a0 h3p lý cho dMm chính cucthhoia van, tác gi0 !ã tính tốn cho các phucthng án chi=u cao a0 khác nhau a0 = 0,2 h0, 0,25 h0, 0,3 h0, 0,35 h0 chu c"t nucth6c H=7 m. Chi=u cao a0 h3p lý là chi=u cao cho ucthsacng trQng thái ucthsacng su<t tucthng ucthsacng v6i các phucthng án a0 !ucth3c mơ t0 trên hình 12 ÷ 17. K%t qu0 tính tốn ucthsacng su<t và chuyIn v tQi các !iIm !?c tructhng 1, 2, 3, 4 (hình 8) v6i c"t nucth6c H = 7 m !ucth3c ghi lQi trong các b0ng 12 ÷14. + Tructhjng h3p chi=u cao phMn cit dích dic a0=0,2h0=30 cm Hình 12. TrQng thái ucthsacng su<t trong b0n buthnangng dMm v6i a0 = 0,2h0 B0ng 12. uchoasacng su<t và chuyIn v khi a0=0,2h0 ,iIm uchoasacng su<t (KN/m2) ChuyIn v (cm) 1 -157364,76 1,44 2 -167998,49 3 -72641,92 4 106788,17 1,44 Tructhjng h3p chi=u cao phMn cit dích dic a0=0,25h0=36 cm Hình 13. TrQng thái ucthsacng su<t trong b0n buthnangng dMm v6i a0 = 0,25h0 K%t qu0 tính ucthsacng su<t và chuyIn v trong tructhjng h3p 0 00, 25 36a h cm= = !ucth3c thI hi>n trong b0ng 13. B0ng 13. uchoasacng su<t và chuyIn v khi a0=0,25h0 ,iIm uchoasacng su<t (KN/m2) ChuyIn v (cm) 1 -137069,64 1,23 2 -116152,23 3 -30009,16 4 93751,03 1,23 Tructhjng h3p chi=u cao phMn cit dích dic a0=0,3h0=44 cm Hình 14. TrQng thái ucthsacng su<t trong tồn dMm v6i a0 = 0,3 h0 Hình 15. TrQng thái ucthsacng su<t trong b0n buthnangng dMm v6i a0 = 0,3 h0 K%t qu0 tính ucthsacng su<t và chuyIn v trong tructhjng h3p 0 00,3 44a h cm= = !ucth3c thI hi>n trong b0ng 14. B0ng 14. uchoasacng su<t và chuyIn v khi a=0,3h0 ,iIm uchoasacng su<t (KN/m2) ChuyIn v (cm) 1 -129501,42 1,16 2 -117485,42 3 -29166,04 4 89142,41 1,16 Tructhjng h3p chi=u cao phMn cit dích dic a0=0,35h0=51 cm KHOA HC CƠNG NGH N¤NG NGHIƯP Vµ PH¸T TRIĨN N¤NG TH¤N - Th¸ng 1/2016 95 Hình 16. TrQng thái ucthsacng su<t trong tồn dMm v6i a0 = 0,35 h0 Hình 17. TrQng thái ucthsacng su<t trong b0n buthnangng dMm v6i a0 = 0,35 h0 K%t qu0 tính ucthsacng su<t và chuyIn v trong tructhjng h3p 0 00,35 51a h cm= = !ucth3c thI hi>n trong b0ng 15. B0ng 15. uchoasacng su<t và chuyIn v khi a=0,35h0 ,iIm uchoasacng su<t (KN/m2) ChuyIn v (cm) 1 -1241933,45 1,07 2 -1218819,16 3 -22325,22 4 74522,31 1,07 Quan h> ucthsacng su<t tQi các !iIm !iIn hình 1, 2, 3, 4 v6i tc sK a0/h0 !ucth3c thI hi>n trên hình 19. Trong !ĩ: Hình 18. Các !iIm cMn tính ucthsacng su<t và chuyIn v a0 - Chi=u cao phMn cit dích dic (hình 3). h0 - Chi=u cao dMm ban !Mu (hình 3). h - Chi=u cao dMm sau khi khoét lš (hình 4). a) Quan h> giucthngaa ucthsacng su<t tQi !iIm 1, 2 v6i ao σ σ ∼ a σ ∼ a b) Quan h> giucthngaa ucthsacng su<t tQi !iIm 3, 4 v6i ao σ KN/m2 σ ∼ a σ ∼ a Hình 19. Quan h> ucthsacng su<t và chi=u cao phMn cit dích dic a0 Nh)n xét: Phân tích k%t qu0 tính tốn trên !Y th hình 19 tác gi0 khuy%n ngh dMm lš dùng làm dMm chính cucthhoia van nên chqn: - V trí lš !Ki xucthsacng qua truthnangc trung hịa. - Chi=u cao lš hLš=2a0 v6i 0,3 h0 ≤ a0 ≤ 0,35 h0, h0 là chi=u cao dMm ban !Mu (xem hình 3). nh hucth@ng cuthhoia sucthjn gia cucthjng tQi mép lš Khác v6i dMm thơng thucthjng, dMm chính cucthhoia van sucthjn gia cucthjng tQi mép lš chc nên hàn @ mép phía ducth6i cuthhoia lš nhem gi0m ucthsacng su<t cuthnangc b" tQi gĩc lš và tránh !qng nucth6c trên dMm chính. ,I chqn !ucth3c phQm vi gia cucthjng cMn thi%t @ xung quanh lš tác gi0 tính tốn v6i các phucthng án chi=u dài phMn sucthjn gia cucthjng khác nhau: 1- Sucthjn gia cucthjng dài 0,25 cQnh lš LGC=0,25×C. 2- Sucthjn gia cucthjng dài 0,5 cQnh lš LGC=0,5×C. 3- Sucthjn gia cucthjng dài 0,75 cQnh lš LGC=0,75×C. (LGC, C xem hình 20). KHOA HC CƠNG NGH N¤NG NGHIƯP Vµ PH¸T TRIĨN N¤NG TH¤N - Th¸ng 1/2016 96 Hình 20. Chi=u dài sucthjn gia cucthjng và chi=u dài cQnh lš. Tructhjng h3p 1: Sucthjn gia cucthjng dài 0,25 cQnh lš (hình 23). K%t qu0 tính ucthsacng sun trong tructhjng h3p cLGC ×= 25,0 !ucth3c thI hi>n trong b0ng 16. B0ng 16. uchoasacng su<t khi chi=u dài sucthjn gia cucthjng beng 0,25 cQnh lš ,iIm uchoasacng su<t (KN/m2) 1 - 117567,31 2 -109592,15 3 4675,29 4 89940,99 Hình 21. Sucthjn gia cucthjng dài 0,25 cQnh lš Tructhjng h3p 2: Sucthjn gia cucthjng dài 0,5 cQnh lš (hình 24). K%t qu0 tính ucthsacng sun trong tructhjng h3p cLGC ×= 5,0 !ucth3c thI hi>n trong b0ng 17. B0ng 17. uchoasacng su<t khi chi=u dài sucthjn gia cucthjng beng 0,5 cQnh lš ,iIm uchoasacng su<t KN/m2 1 -125967,21 2 -105356,22 3 4981,81 4 89852,72 Hình 22. Sucthjn gia cucthjng dài 0,5 cQnh lš Tructhjng h3p 3: Sucthjn gia cucthjng dài 0,75 cQnh lš (hình 25). K%t qu0 tính ucthsacng sun trong tructhjng h3p cLGC ×= 5,0 !ucth3c thI hi>n trong b0ng 18. B0ng 18. uchoasacng su<t khi chi=u dài sucthjn gia cucthjng beng 0,75 cQnh lš ,iIm uchoasacng su<t 1 -125944,95 2 -105627,02 3 5278,84 4 89763,12 Hình 23. Sucthjn gia cucthjng dài 0,75 cQnh lš 100000 105000 110000 115000 120000 125000 130000 0.25c 0.5c 0.75c0 δ1∼Ls δ2∼Ls δ (KN/m2) Ls (cm) Hình 24. Quan h> ucthsacng su<t tQi !iIm 1, 2 v6i chi=u dài sucthjn gia cucthjng cQnh lš Thơng qua phân tích k%t qu0 tính tốn trên !Y th hình 24 khuy%n ngh dMm lš khi dùng sucthjn gia cucthjng tQi mép lš nên chqn: KHOA HC CƠNG NGH N¤NG NGHIƯP Vµ PH¸T TRIĨN N¤NG TH¤N - Th¸ng 1/2016 97 - Chi=u dài phMn sucthjn gia cucthjng chc cMn gia cK tucthhuyen 0,25 !%n 0,5 chi=u dài cQnh lš. Xu th% phát triIn vi>c áp duthnangng cơng ngh>: Vi>c áp duthnangng các gi0i pháp: dMm chucthnga I phát triIn (dMm lš) và dùng ucthsacng su<t tructh6c !ã !em lQi r<t nhi=u hi>u qu0 v= kinh t% và tEng kh0 nEng chu lucthnangc cuthhoia k%t cn nay !ã cĩ r<t nhi=u các k%t c<u thép sucthhoi duthnangng dMm lš và ucthsacng su<t tructh6c !I gi0m khKi lucth3ng k%t cm v)t li>u. Trong cơng trình thu l3i, !?c bi>t là cucthhoia van thép, khKi lucth3ng dMm chính chi%m m"t t trqng rc gi0m khKi lucth3ng cuthhoia dMm chính cĩ tác duthnangng gi0m khKi lucth3ng cucthhoia van, d”n !%n gi0m lucthnangc !ĩng m@ cucthhoia van. 8. K"T LUN, KI"N NGH) Qua các k%t qu0 nghiên cucthsacu, tính tốn và so sánh cuthnang thI !ã rút ra m"t sK k%t lu)n sau: - Khuy%n ngh khi dùng dMm lš, nên l<y chi=u cao a0 tucthhuyen 0,3 h0 ≤ a0 ≤ 0,35 h0, trong !ĩ h0 là chi=u cao dMm !?c. Nhucth v)y chi=u cao dMm lš cucthhoia van nên chqn h = (1,3 ÷ 1,35) h0. - Trong tructhjng h3p dùng sucthjn gia cucthjng tQi mép lš, chi=u dài sucthjn gia cucthjng 0,25 ÷ 0,5 chi=u dài cQnh lš. ,Ki v6i nucth6c ta các gi0i pháp trên chuctha !ucth3c áp duthnangng vào cơng trình thucthnangc t% vì chúng ta chuctha cĩ m"t tiêu chuSn cuthnang thI nào cho các gi0i pháp !ĩ. Yêu cMu cuthhoia thucthnangc t% !?t ra: - Cĩ thêm các != tài nghiên cucthsacu sâu hn v= các v<n != này. - Cĩ các cơng trình mang tính thucthhoi nghi>m !I theo dõi sucthnang làm vi>c cuthhoia k%t c<u áp duthnangng các gi0i pháp trên trong thucthnangc t%. Tucthhuyen các k%t qu0 nghiên cucthsacu và k%t qu0 thu th)p tucthhuyen thucthnangc t% sR !uctha ra các tiêu chuSn cuthnang thI trong thi%t k% và ch% tQo và lip ducthnangng cucthhoia van cĩ áp duthnangng các gi0i pháp !ã nêu @ trên. TÀI LIU THAM KH$O 1. ,š VEn Hucthsaca. ,Qi hqc Thuthhoiy l3i. M"t sK v<n != tính tốn dMm chucthnga I phát triIn làm v>c trong h> t<m dMm. H"i ngh k%t c<u xây ducthnangng lMn thucthsac 1, Hà N"i 1985. 2. ,š VEn Hucthsaca. ,Qi hqc Thuthhoiy l3i. Thi%t k% tKi ucthu dMm chính cucthhoia van. TQp chí Thuthhoiy l3i sK 9+10 - 1991. 3. ,š VEn Hucthsaca. ,Qi hqc Thuthhoiy l3i. ™n !nh cuthnangc b" cuthhoia dMm tQo lš beng phucthng pháp cit tructh3t. TuyIn t)p h"i ngh khoa hqc ,Qi hqc Thuthhoiy l3i 10-1984. 4. Arcadi Boricovich Pukhocki, Do Van Hua. nh hucth@ng cuthhoia b0n m?t !%n trQng thái ucthsacng su<t dMm chính cĩ lš cucthhoia van cơng trình thuthhoiy l3i. TQp chí Xây ducthnangng và Ki%n trúc. SK 75, 10 - 1983. 5. Arcadi Boricovich Pukhocki, Do Van Hua. Cucthhoia van ph–ng trên m?t cuthhoia cơng trình thuthhoiy l3i. TQp chí Xây ducthnangng và Ki%n trúc sK 11, 4 - 1983. APPLICATION OF I-BEAM TO IMPROVE THE STRENGTH CAPACITY OF GATE VALVE’S MAIN BEAM Le Huu Hieu Summary For hydraulic structure, the gate valve remains one of the most critical components of the structure. Several years since starting of operation, the gate valve is eroded and rusty resulting in a reduced cross section of the structure hence, reduces the capacity of the gate valve in term of strength and increases the deformation under external stress hence, affects the normal operation of the valve and the overall performance of the structure. The plane wide-span valve normally has a low stiffness under hydrostatic stress direction, therefore, the strength capacity of gate valve is determined by suspension condition. Since the starting of operation (10-15 years in the saline water environment), the valve is rusty and cross sections of structural elements are reduced leading to an over limit suspension. This is one of the reasons that after a few years of operation, the requirement of water-seal of the plane wide-span valve is unsatisfactory. The solution to increase the life span of the valve while reduce the requirement of material needed for gate manufacture and valve weight to decrease the opening-closing load is necessary. Keywords: Gate valve, movement, voided beam, section, stress. Ngucthji ph0n bi>n: TS. Nguytn Th% ,i>n Ngày nh)n bài: 22/9/2015 Ngày thơng qua ph0n bi>n: 22/10/2015 Ngày duy>t !Eng: 29/10/2015