TCVN 8636: 2011 - phần 5

Tác giả Sudo Ecommerce 06/09/2024 14 phút đọc

E.1.4 Tại tiết diện trong vành đai mố đỡ trung gian

a) Thành phần ứng suất pháp theo chu vi tiết diện ống do phản lực của vành đai gây ra, MPa, xác định theo công thức (E.7)

b) Thành phần ứng suất pháp theo phương dọc trục ống, MPa, xác định theo công thức (E.8):

c) Thành phần ứng suất hướng tâm, MPa, xác định theo công thức (E.9):

(E.9)

d) Thành phần ứng suất tiếp, t_yz, MPa, do lực cắt, T_k gây ra thuộc mặt phẳng yoz xác định theo công thức (E.10)

trong các công thức từ (E.7) đến (E.10):

F_k là diện tích của tiết diện ống, cm²: F_k = F’_k + d.L₀_d

F'_k là diện tích tiết diện ngang của vành đai không kể đến đoạn vỏ ống tham gia, cm²;

L₀_d là chiều dài đoạn ống tham gia chịu lực, cm:

W_k là mô men chống uốn của đai có tiết diện F_k tính theo hệ trục chính trung tâm;

M_k là mô men uốn, hN.cm và N_k là lực dọc, hN, do tải trọng Q gây ra có trị số thay đổi theo các vị trí trên vòng tròn ống:

- Tại vị trí a = 0^o và a = p:

- Tại vị trí a = p/2 và a = 3p/2:

R_k là bán kính đường tròn đi qua trọng tâm tiết diện đai, cm;

r là bán kính ngoài của đường ống, cm;

b là khoảng cách xác định theo hình E.3:

Hình E.3 – Sơ đồ cắt ngang đường ống tại vị trí vành đai mố đỡ trung gian

T_k là lực ngang, hN:

- Tại vị trí a = 0^o và a = p: T_k = 0,0 ;

- Tại vị trí a = p/2 và a = 3p/2:

S_x là mô men tĩnh của tiết diện vỏ ống tại vị trí góc a, cm³: S_x = 2. r²_tb.d.sina;

J_x là mô men quán tính của tiết diện vỏ ống, cm⁴: J_x = p.r³_tb.d;

r_tb là bán kính trung bình của vỏ ống, cm;

Các ký hiệu khác theo chú thích tại E.1.1, E.1.2 và E.1.3.

E.2 Tính toán kiểm tra ổn định của vỏ ống khi đường ống chứa nước một nửa

Kiểm tra ổn định của vỏ ống khi đường ống chứa nước nửa theo các công thức (E.11) và (E.12):

Trong đó:

Hệ số h xác định như sau:

- Đối với tiết diện giữa nhịp:

- Đối với tiết diện mố đỡ trung gian

Các trị số N₁, M₁, N₂ và M₂ phụ thuộc vào trị số D/L_K và d/r tại các vị trí a = 0, a = p/2, được xác định theo hình E.4;

Các ký hiệu khác theo chú thích ở điều E.1.

Hình E.4 – Biểu đồ xác định các trị số N₁, M₁, N₂ và M₂

E.3 Tính toán thiết kế đoạn ống rẽ nhánh

E.3.1 Hình thức và yêu cầu kết cấu đoạn rẽ nhánh

E.3.1.1 Đoạn rẽ nhánh gồm các loại hình sau:

a) Ống rẽ nhánh 3 dầm (ống rẽ 3 nhánh), xem hình E.5 (a, b, c);

b) Ống rẽ nhánh có răng lưỡi hái gia cường bên trong, xem hình E.6;

c) Ống rẽ nhánh chạc bên, xem hình a của E.7;

d) Ống rẽ nhánh không dầm, xem hình b của E.7;

e) Ống rẽ nhánh hình cầu, xem hình c của E.7.

Hình E.5 - Ống rẽ 3 nhánh

Hình E.6 - Ống rẽ nhánh có răng lưỡi hái gia cường bên trong

Hình E.7 - Một số dạng khác của đoạn ống rẽ nhánh

E.3.1.2 Đoạn rẽ nhánh cần được lựa chọn phù hợp với điều kiện bố trí tổng thể của công trình đảm bảo dòng chảy thuận, lưu lượng phân bố đều đặn đến các tổ máy, hệ số tổn thất thủy lực nhỏ nhất, chắc chắn và thuận tiện cho việc chế tạo lắp đặt.

E.3.1.3 Thiết kế các đoạn ống rẽ nhánh phải đảm bảo góc a không lớn hơn 12^o, góc b không lớn hơn 60^o và tỷ số R₀/R nằm trong giới hạn sau:

a) Loại không dầm chữ Y đối xứng: từ 1,25 đến 1,30;

b) Loại không dầm rẽ nhánh bên: từ 1,20 đến 1,35;

c) Loại không dầm 4 nhánh: từ 1,30 đến 1,50;

d) Loại hình cầu: từ 1,30 đến 1,60

E.3.2 Tính toán lựa chọn kết cấu

a) Độ dầy thành ống ở khu ứng suất chính xác định theo các công thức sau:

- Đối với ống rẽ nhánh 3 dầm, ống rẽ nhánh có răng lưỡi hái gia cường bên trong:

- Đối với ống rẽ nhánh hình cầu:

b) Độ dầy thành ống ở khu ứng suất cục bộ đối với ống rẽ nhánh 3 dầm, ống rẽ nhánh có răng lưỡi hái gia cường bên trong:

Trong đó:

P là áp lực của nước, MPa ;

R là bán kính trong của ống, cm;

R₀ là bán kính trong của vỏ cầu;

F là hệ số mối hàn. Giá trị của F lấy như sau:

- Với hàn đối đầu hai phía: F = 0,95 ;

- Với hàn đối đầu một phía: F = 0,90;

[s]₁ và [s]₂ là cường độ tính toán của vật liệu lấy theo quy định tại 4.5 và 4.6;

K₁ là hệ số hình dạng của đoạn ống rẽ nhánh:

- Đối với ống rẽ nhánh 3 dầm và ống rẽ nhánh có răng lưới hái: K₁ = 1,1;

- Đối với ống rẽ nhánh không dầm và ống rẽ nhánh hình cầu: K₁ =1,2;

- Đối với ống rẽ nhánh bên K₁ lấy theo bảng E.1

Bảng E.1 – Hệ số K₁ đối với ống rẽ nhánh bên

d/D	Góc b
d/D	Từ 45^o đến 50^o	Từ 50^o đến 55^o	Từ 55^o đến 60^o
0,5	1,4	1,35	1,2
0,6	1,5	1,45	1,4
0,7	-	-	1,5
CHÚ THÍCH: d, D là đường kính trung bình tại giao điểm đường trục của ống chính và nhánh rẽ.

K₂ là hệ số tập trung ứng suất cạnh bên. Đối với ống rẽ nhánh 3 dầm K₂ = 1,5 ¸ 2,0. Đối với ống rẽ nhánh có răng lưỡi hái gia cường bên trong và ống rẽ nhánh không dầm (hình E.8), hệ số K₂ phụ thuộc vào tỷ số và góc j, độ (^o), lấy theo bảng E.2

Hình E.8

Bảng E.2 - Hệ số tập trung ứng suất cạnh bên K2

j
j	40	50	60	70	80	90	100	120
4	-	-	-	0,10	0,22	0,34	0,47	0,60
6	-	0,15	0,30	0,45	0,59	0,74	0,89	1,04
8	0,29	0,46	0,63	0,80	0,97	1,14	1,31	1,48
10	0,57	0,77	0,96	1,15	1,35	1,54	1,73	1,93
12	0,86	1,07	1,29	1,51	1,72	1,94	2,16	2,37
14	1,14	1,38	1,62	1,86	2,10	2,34	2,58	2,71
16	1,43	1,69	1,95	2,21	2,48	2,74	3,00	-
18	1,71	2,00	2,28	2,57	2,85	-	-	-
20	2,00	2,31	2,61	2,92	-	-	-	-

c) Sử dụng phương pháp xác định độ dầy thành ống quy định ở các khoản trên có thể làm căn cứ tiến thêm một bước phân tích hoặc thí nghiệm để hiệu chỉnh. Đối với ống rẽ nhánh loại nhỏ và trung bình chịu áp lực không lớn thì không cần bước hiệu chỉnh;

d) Tính toán các chi tiết gia cường: Dầm, răng lưỡi hái, bản táp được tiến hành trên cơ sở phân tích kết cấu của chúng từ điều kiện chịu áp lực nước bên trong tác dụng lên thành ống truyền lên. Đây là một bài toán sức bền vật liệu phức tạp cần được giải quyết bằng các phương pháp tính toán gần đúng phù hợp.

Xem lại: TCVN 8636: 2011 - phần 4

Xem tiếp: TCVN 8636: 2011 - phần 6

Sưu tầm và biên soạn bởi: https://honto.vn