1.4.Геометрическая схема поперечной фермы диафрагмы.

Поперечная ферма диафрагма обеспечивает вместе с ригелями и продольной связевой фермы общую жёсткость затвора в вертикальной плоскости. Разработаем эскизно-геометрическую схему поперечной фермы-диафрагмы . На участках а₁, а₂, 2а размещаем стрингеры, между которыми работает обшивка. Расстояние между стрингерами зависит от толщины обшивки, чем больше толщина обшивки, тем больше расстояние. Эскизный чертёж фермы-диафрагмы рис 1.3.

2.Расчет стальной обшивки и профильных стрингеров.

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

2.1. Расчётная схема работы стальной обшивки.

Стальная обшивка расположена с напорной стороны затвора и рассчитывается на прочность и жесткость (устойчивость). В верхней части затвора, ее горизонтальными опорами служат стрингеры, в средней и нижней частях - на полки ригелей и стрингеры. (см. рис. 1.3)

Стальная обшивка жестко соединена сваркой с полками ригелей, стрингеров (в горизонтальном направлении) и со стойками (в вертикальном направлении), ее расчетный пролет зависит от высотного расположения стрингеров. В определении высотного положения стрингера необходимо исходить из принципа равнонагруженности обшивки на отдельных участках С_i ( рис. 1.5 )

Прочность стальной обшивки проверяют расчетом ее работы на местный изгиб, а так же в качестве поясных элементов балочной клетки, 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 С_i стальной обшивки ( рис. 1.5 ) считается расстояние между стрингерами и полками ригелей и стрингерами ( рис. 2.1 ), где C_i – осевой размер или размер между полкой и стрингером:

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, полками ригелей и элементами фермы – диафрагмы;

1. Величина внешней нагрузки принимается по ее наибольшему значению на данном участке, т.е. q₀ = q_i ;

1. Пролет обшивки C_i, определяют из двух условий: из условий прочности(1 – е предельное состояние ) и жесткости(2 – е предельное состояние ), сравнивают расчетные велечины и принимают наименьшее значение.

Напряжение в стольной обшивке от местного изгиба вычисляют по формуле:

, (1)

Где m₀ - расчетный изгибающий момент ??? * B_n=1.0??? балочной плиты или плиты опертой по контуру ( рис.2.2 ) в зависимости от положения большей стороны B_i опорного контура к меньшей стороне C_i - 1 ≤ B_i / C_i ≤ 2 – балочная плита, B_i / C_i > 2 – плита опертая по контуру.

γ_Lc - коэффициент сочетания внешних нагрузок [], γ_Lc=1.0;

γ_n- коэффициент надежности работы конструкции [],

γ_n принимают в зависимости от класса капитальности сооружения ( γ_n= 1.05 – 1.25[] ); для ремонтного затвора допускается γ_n = 1.0;

W₀- момент сопротивления сечения участка обшивки толщиной t₀ и шириной полосы B_n = 1.0м

W₀ = B_n* t₀² /6 = 1 * t₀² / 6; W₀ = t₀² /6 . (2)

Для балочной конструкции работы обшивки из формул (1),(2) имеем (3)

С другой стороны расчетный изгибающий момент в обшивке от внешней нагрузки равен ( рис.2.2 )

(4)

Приравниваем правые части формул (3), (4), после преобразований получим при q_i = q₀

(5)

Из условия обеспечения необходимой жесткости, требуемого относительного прогиба [ ] балочный плиты

(6)

и с учетом цилиндрической жесткости пластины (обшивки), статической схемы работы

(7)

Выписываем расчетные зависимости для определения пролета С_i из условия прочности и жесткости стальной обшивки, работающей на местный изгиб (рис.2.2)

,

.

Устанавливаем расчетный случай работы стальной обшивки на местный изгиб: балочная плита или плита, опертая по контуру (рис.2.3):

Определяем соотношение B/C : если 1≤B/C≤2, то стальная обшивка рассчитывается как плита, опертая по контору (рис.2.3,б), для изгибающих моментов двух направлений M_в и M_c; если B/C>2 - стальную обшивку рассчитывают как балочную плиту (рис.2.3, а) на изгибающий момент М_с c шириной полосы В_n = 1.0 м. В нашем случае B= 2.9 м(п. 1.2), С ≈ 1.0 м; B/С = 2.9/1.0 = 2.9, что больше 2. Следовательно, стальную обшивку рассчитываем как обычную плиту.

2.2. Определение расчетного пролета обшивки.

Задаёмся толщиной стальной обшивки плоского затвора:

мм=12+2=14мм.

(подставляем свои числа)

Составляем общую расчётную схему расположения стрингеров (рис. 2.4), так будут расставлены стрингеры после расчёта пролётов обшивки по участкам №№1-7.

Расчёт обшивки

Принимаем t₀=14 мм.

Ширину полок ригелей предварительно принимаем равной 0,40 м. Расчёт обшивки производим по участку снизу от порога вверх.

Участок №1(от порога до нижнего ригеля) – рис.2.5, рис. 2.6

Рассчитываем значение нагрузки (гидростатическое давление на глубине Н₀ =12 м)

=1000*9,8*12 = 117,6 кН/м

ρ = 1000 кг/м³

из условия прочности следует: _{0,732 м}

из условия жёсткости следует: _{0,326 м}

Расстояние от обвязочного стрингера до полки ригеля равно 1,1 м - 0,20 м = 0,90 , поэтому на участке принимаем первый стрингер на расстоянии С₀₁=60 м. от порога.

Участок №2 (от нижнего ригеля вверх) – рис.2.7

Уровень расположения расчётной нагрузки q₀₂ (от НПУ):

Н₂ = 3,2 + 3,7 - 0,2 = 6,7 м

=1000*9,8*6,7 = 67 кН/м

ρ = 1000 кг/м³

0,97 м

0,87 м

Принимаем С₀₂=0,87 м.

Участок №3 (от стрингера №2 вверх) – рис.2.8

Уровень расположения расчётной нагрузки q₀₃:

Н₃ =3,7+3,2-1,07= 5,83 м

=1000*9,8*5,83=58,3 кН/м

ρ = 1000 кг/м³

1,04 м (по прочности)

0,91 м ( по жесткости)

Принимаем С₀₃=0,91 м.

Поскольку расчёт по жёсткости в нашем случае является определяющим, расчёты по прочности в дальнейшем опускаем.

Участок №4 (от стрингера №3 вверх) – рис.2.9

Уровень расположения расчётной нагрузки q₀₄:

Н₄ =3,7+3.2-1,07-0,91 = 4,92 м

=1000*9,8*4,92=49,2 кН/м

1,02 м

Принимаем С₀₄=1,22 м.

Участок №5 (от верхнего ригеля вверх) – рис.2.10

Н₅ =3,7-0,2 = 3,5 м

=1000*9,8*3,5=35 кН/м

1,07 м

Принимаем С₀₅=1,27 м.

Участок №6 (от стрингера №4 вверх) – рис.2.11

Н₆ =3,7-1,27 = 2.43м

=1000*9,8*2,43=24,3 кН/м

1,20 м

Принимаем C₀₆ = 1,20 м.

Участок №7(от стрингера №5 вверх) – рис.2.12

Н₇ =3,7-1,27-1.2 = 1,23 м

=1000*9,8*1,23=12,3 кН/м²

1,53 м

Принимаем С₀₇=1,43 м (остаток длины).

Окончательно принятая расстановка стрингеров приведена на рис.2.1

						ФИСПОС 290400 – КР	Лист
Изм.	Лист	Кол.уч	№ док.	Подпись	Дата