Về xác định chiều dài tính toán càng van trong khung chính cửa van hình cung

“Quy phạm thiết kế cửa van thép công trình thủy lợi thủy điện – SL74-95” của Bộ Thủy lợi nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa được thực thi ngày 01 tháng 10 năm 1995. Bản quy phạm này được sửa chữa dựa trên tiêu chuẩn SDJ13-78 gồm có 8 chương với 164 điều và 14 phụ lục. So với tiêu chuẩn cũ tăng thêm 12 điều, sửa chữa 64 điều, bỏ đi 6 điều; thêm 3 phụ lục, sửa chữa 11 phụ lục, bỏ đi 4 phụ lục để phát triển nâng cao trình độ kỹ thuật ngành kết cấu kim loại thủy công. Trong số 12 điều thêm mới, có một điều tương đối quan trọng đó là điều 5.2.7 về xác định chiều dài tính toán càng van trong khung chính cửa van hình cung với ba loại hình thức khung chính của cửa van cung hình thức dầm chính ngang và một loại hình thức khung chính của cửa van cung hình thức dầm chính dọc như hình vẽ 1 (hình 5.1.9 của Quy phạm).

Hình 5.1.9 Hình thức khung chính cửa van hình cung

Điều 5.2.7  Chiều dài tính toán của càng van cửa van hình cung, khi tính toán ổn định càng van trong mặt phẳng khung, chiều dài tính toán của nó được tính toán theo công thức dưới đây:

              ho = h*m

trong đó:  ho – chiều dài tính toán của càng van;
                     h – chiều dài càng van (lấy theo đường trung tâm khung)
               m – hệ số chiều dài tính toán của càng van. Đối với càng van khung chính hình chữ nhật hoặc hình thang của cửa van hình thức dầm chính ngang, hệ số chiều dài tính toán có thể lấy trong khoảng 1.2 ~ 1.5; đối với càng van khung hình tam giác nhiều tầng của cửa van hình thức dầm chính dọc, hệ số chiều dài tính toán có thể lấy bằng 1.0.
Trong phần giải thích Quy phạm đã trình bày rất rõ tại sao lại lấy như vậy đối với từng loại khung chính. Ví dụ như chiều dài tính toán càng van trong khung hình chữ nhật hình thức dầm chính ngang, căn cứ vào tình trạng tiếp xúc của vật ngăn nước hai bên để xem xét ổn định của càng van (hình 5.2.7-1).

 

Hình 5.2.7-1

(a) Cao su ngăn nước hai bên đều có tác dụng đàn hồi  (b) Cao su ngăn nước một bên có tác dụng đàn hồi

Đối với khung hình thang hình thức dầm chính ngang được cho ở hình vẽ 5.2.7-8. Để xác định tải trọng giới hạn và hệ số chiều dài hữu hiệu càng van sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn. Dùng chương trình FORTRAN lập trình trên máy tính, khung hình 5.2.7-8 được phân thành 18 phần tử và 19 điểm nút. Trong chương trình, đã tính toán với 16 giá trị tỉ lệ độ cứng đơn vị dầm chính với càng van kb và 10  giá trị hằng số lò xo T của cao su ngăn nước, tức là trong chương trình đã tính toán tổng cộng 160 tổ hợp của các giá trị kb với giá trị T.

Hình 5.2.7-8 Khung chính hình thang hình thức dầm chính ngang

Đối với khung hình tam giác nhiều tầng hình thức dầm chính dọc, đã nghiên cứu biến hình khung hình tam giác nhiều tầng hình thức dầm chính dọc với hai loại mô hình là đối xứng và phản đối xứng như hình (a) và (c) trong 5.2.7-10. Thanh CD và EF trong hình vẽ trải qua nghiên cứu thí nghiệm cho thấy giá trị mô men hai đầu của nó rất nhỏ, có thể xem là liên kết khớp. Mô hình tính toán một càng van được cho ở hình vẽ 5.2.7-10 (b). Hiển nhiên giá trị tải trọng giới hạn thu được trong mô hình phản đối xứng khá thấp.

Hình 5.2.7-10  Mô hình tính toán khung hình tam giác nhiều tầng

Qua phân tích, giá trị hệ số chiều dài tính toán K càng van cửa cung được lấy như sau:
Đối với khung hình chữ nhật và khung hình thang hình thức dầm chính ngang: K = 1.2 ~ 1.5;
Đối với khung hình tam giác nhiều tầng hình thức dầm chính dọc: K = 1.0.