2.Проектирование стальной обшивки и стрингера.

Стальная обшивка затвора воспринимает давление воды и передаёт его на стрингеры и стойки. Стрингеры и стойки расположены в одной плоскости и образуют балочную клетку. Целью расчётов является определение толщины обшивки и расстояния между стрингерами, а также подбор поперечного сечения стрингеров.

2.1. Расчётная схема работы обшивки.

Стальная обшивка расположена с напорной стороны затвора и рассчитывается на прочность и жесткость (устойчивость). Верхней частью плоского затвора обшивка опирается на стрингеры, в средней и нижней частях - на полки ригелей и стрингеры.

Стальная обшивка жестко соединена сваркой с полками ригелей, стрингеров (в горизонтальном направлении) и со стойками (в вертикальном направлении).

В вертикальной плоскости обшивка имеет 2 характерных размера:

• по горизонтали – длина панели b=2,9 м;

• по вертикали – ширина панели C_i (переменная);

• расчетный пролет.

Величина C_i зависит от высотного расположения стрингеров. Высота положения стрингеров определяется из условия равнонагруженности обшивки давлением воды.

Прочность стальной обшивки проверяют расчетом ее работы на местный изгиб или в составе пояса всей несущей конструкции плоского затвора. Устойчивость стальной обшивки проверяют при ее работе в составе присоединенных стальных поясов.

На каждом участке по высоте затвора пролетом обшивки считается расстояние между стрингерами или между стрингерами и ригелями C_i.

Составим схему загрузки стальной обшивки давлением воды для i-го участка.

Расчетный пролет C_i определяется из условия прочности и жесткости обшивки. Величину C_i назначают с учетом следующих упрощений:

1. Стальная обшивка жестко соединена со стрингерами, ригелями и стойками (на сварке);

1. Величина внешней нагрузки принимается по ее наибольшему значению на данном участке, т.е. q₁ = q_max (рис 1.4);

2. Пролет обшивки C_i, определенный из условий прочности и жесткости, принимают как наименьшее значение.

- следовательно, стальная обшивка рассчитывается как балочная плита.

Составим расчетную схему работы стальной обшивки на местный изгиб.

Тогда требуемое значение пролета обшивки равно меньшей из двух величин:

С_i = t₀ (1)

– расчетный пролет, определяемый из условия прочности.

(2)

– из условия деформативности.

По формулам устанавливают требуемый (минимальный) пролет обшивки.

2.2 Определение расчётного пролёта обшивки.

Толщина обшивки, принимается из опыта проектирования для H_o=12 м

t₀ = 14 мм. Ширина полок ригелей 0,4 м.

Расчёт обшивки производим по отдельным участкам снизу от порога вверх.

Участок 1.

Рассчитываем значение нагрузки (гидростатическое давление на глубине

Н₀ = 12,0 м

= 120 кН/м

ρ = 1000 кг/м³

из уравнения (1) следует

из уравнения (2) следует :

Расстояние от обвязочного стрингера до полки ригеля равно 1,8 м-0,2 м=1,6 м , поэтому на участке принимаем первый стрингер на расстоянии С₀₁=0,9 м. от порога.

Участок 2.

Рассчитываем значение нагрузки (гидростатическое давление на глубине

Н₂ =5,6+4,6-0,2 = 10 м

=10*10*1=100 кН/м

ρ = 1000 кг/м³

из уравнения (1) следует

из уравнения (2) следует :

Принимаем С₀₂=0,76 м.

Участок 3.

Рассчитываем значение нагрузки (гидростатическое давление на глубине

Н₃ =5,6+4,6-0,96=9,24 м

=10*9,24*1=92,4 кН/м

из уравнения (1) следует

из уравнения (2) следует : м

Из расчета видно, что по жесткости значение C_i получается меньше, чем при расчете по прочности. расчёты по прочности в дальнейшем опускаем.

С₀₃=0,78 м.

Участок 4.

Рассчитываем значение нагрузки (гидростатическое давление на глубине

Н₄ =5,6+4,6-0,96-0,78=8,46 м

=10*8,46*1=84,6 кН/м

ρ = 1000 кг/м³

м

Принимаем С₀₄=0,8 м.

Участок 5.

Рассчитываем значение нагрузки (гидростатическое давление на глубине

Н₅ =5,6+4,6-0,96-0,78-0,8 =7,66 м

=10*7,66*1=76,6 кН/м

ρ = 1000 кг/м³

м

Принимаем С₀₅=0,8 м.

Участок 6.

Рассчитываем значение нагрузки (гидростатическое давление на глубине

Н₆ =5,6+4,6-0,96-0,78-0,8-0,83 =6,83 м

=10*6,83*1=68,3кН/м

ρ = 1000 кг/м³

м

Принимаем С₀₆=1,06 м.

Участок 7.

Рассчитываем значение нагрузки (гидростатическое давление на глубине

Н₇ =5,6-0,2 =5,4 м

=10*5,4*1=54 кН/м²

ρ = 1000 кг/м³

м

Принимаем С₀₇=0,92 м .

Участок 8

Н₈=5,6-0,93=4,67 м

=10*4,67*1=46,7 кН/м²

м

Принимаем С₀₈=0,98 м .

Участок 9

Н₉=5,6-0,93-0,98=3,69 м

=10*3,69*1=36,9 кН/м²

м

Принимаем С₀₉=1,06 м

Участок 10

Н₉=5,6-0,93-0,98-1,06=2,63 м

=10*2,63*1=26,3 кН/м²

м

Принимаем С₁₀=1,19 м

Участок 11

Н₉=5,6-0,93-0,98-1,06-1,19=1,44 м

=10*1,44*1=14,4 кН/м²

м

Принимаем С₁₁=1,45 м (остаток длины).

Окончательно принятая расстановка стрингеров приведена на рис2.1