Расчет и конструирование стальной обшивки
Стальная обшивка затвора в большинстве случаев является основным элементом затвора, ее масса может составлять 30% массы затвора. Обшивка относится к элементам первого класса, для которого нормальные напряжения в сечении в соответствии с п. 5.2.5 [1] не превышают расчетного сопротивления стали .
Обшивка опирается на два стрингера и на две диафрагмы (рис. 7.1) и загружена гидростатическим давлением воды на уровне центра тяжести , где h - расчетная глубина воды. Кромки обшивки длиной a, шириной b (a> b) считаются жестко заделанными на опорах. Минимальная толщина обшивки t зависит от ширины перекрываемого отверстия L: t = 6 мм при L < 10 м, t = 10 мм при L ≥ 10 м. Обшивка должна удовлетворять:
– условию прочности при местном изгибе жесткой пластинки;
– условию жесткости при предельном прогибе f / b=1/150;
– условию устойчивости обшивки как присоединенного пояска ригеля при общем изгибе затвора.
Исходные данные вариантов (I J K) к задаче 7.1 приведены в табл. 7.1. Перекрываемые отверстия имеют ширину L ≥ 10 м.
Таблица 7.1. Исходные данные к задаче 7.1
I | Глубина воды h, м | Класс гидросооружения | Шаг балок настила b, м | J | Шаг диафрагм a, м | K | Сталь, ГОСТ 27772-88 |
6,00 | I | 0,6 | С255 | ||||
7,00 | II | 0,7 | С285 | ||||
8,00 | III | 0,8 | С345 | ||||
9,00 | IV | 0,9 | С255 | ||||
10,00 | I | 1,0 | С285 | ||||
11,00 | II | 1,1 | С345 | ||||
12,00 | III | 1,2 | С255 | ||||
13,00 | IV | 1,3 | С285 | ||||
14,00 | I | 1,4 | С345 | ||||
15,00 | II | 1,5 | С255 |
Рис. 7.1. Расчетная схема обшивки затвора (1 – диафрагма, 2 – стрингер, ЦТ – центр тяжести балки-полоски) |
7.1.1. Задание
Выполнить расчет обшивки плоского поверхностного затвора при следующих исходных данных:
– глубина воды h = 15,00 м;
– класс гидросооружения I;
– шаг балок настила (стрингеров) b = 1000 мм;
– шаг диафрагм a = 2000 мм;
– сталь С285;
– предельный относительный прогиб f / b=1/150.
7.1.2. Решение
1. Расчетные сопротивления материала: расчетное сопротивление стали для листов толщиной от 2 до 10 мм , ; для листов толщиной свыше 10 мм до 20 мм , (приложение В, табл. В.5 [1]); , (приложение Д [1]).
2. Под действием гидростатического давления обшивка испытывает цилиндрический изгиб в вертикальном направлении, т.е. ее расчетную схему можно рассматривать как многопролетную балку – полоску единичной ширины (рис. 7.1). Влияние отношения размеров плиты a/b на величину изгибающего моментаучитывается коэффициентом k (табл. 7.2).
Таблица 7.2. Значения коэффициента k при упругой работе стали
1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | 2,0 | 3,0 | 4,0 | 5,0 | |
k | 0,0517 | 0,0612 | 0,0714 | 0,0784 | 0,0821 | 0,0829 | 0,0832 | 0,0833 | 0,0833 |
3. Расчетная нагрузка от давления воды на уровне середины пластины
,
где – массовая плотность речной воды, ;
g – ускорение свободного падения, .
4. Расчетная толщина пластины из условия прочности
.
5. Расчетная толщина обшивки из условия жесткости
.
6. Расчетная толщина обшивки из условия обеспечения устойчивости при работе в составе присоединенного пояска ригеля
.
7. Конструируем обшивку: принимаем из трех значений толщины наибольшее значение 14,5 мм > 10 мм и округляем до стандартного размера t = 15 мм по ГОСТ 19903-74.
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 339;