Расчет и конструирование стрингера

Стрингеры (балки настила) являются опорами обшивки и проектируются, как правило, неразрезными на весь расчетный пролет затвора. Они образуют продольный набор каркаса, участвуют в его работе, увеличивая жесткость каркаса в целом.

Расчетный стрингер (рис. 7.2) расположен на глубине h от поверхности воды, ближние стрингеры расположены на расстояниях от расчетного стрингера. Исходные данные к вариантам (I J K) затвора приведены в табл. 7.3. Класс гидросооружения I, толщина обшивки t = 10мм.

Рис. 7.2. Схема расположения стрингеров затвора (1 – диафрагма, 2 – стрингер)

Таблица 7.3.Исходные данные к задаче 7.2

I	Глубина воды h, м	Шаг балок настила , м	Шаг балок настила , м	J	Шаг диафрагм l, м	K	Сталь, ГОСТ 27772-88
	6,00	0,65	0,6				С255
	7,00	0,75	0,7				С285
	8,00	0,85	0,8				С345
	9,00	0,90	0,9				С255
	10,00	1,05	1,0				С285
	11,00	1,15	1,1				С345
	12,00	1,25	1,2				С255
	13,00	1,35	1,3				С285
	14,00	1,45	1,4				С345
	15,00	II	1,5				С255

7.2.1. Задание

Выполнить расчет стрингера плоского поверхностного затвора при следующих исходных данных:

– глубина воды h = 15,00 м;

– шаг балок настила (стрингеров) ;

– шаг балок настила (стрингеров) ;

– шаг диафрагм l = 3000 мм;

– сталь С285;

– предельный относительный прогиб .

7.2.2. Решение

1. Расчетные сопротивления материала: расчетное сопротивление стали для профилей толщиной от 2 до 10 мм , ; для профилей толщиной свыше 10 мм до 20 мм , (приложение В, табл. В.5 [1]); , (приложение Д [1]).

2. Расчетная схема стрингера может быть представлена в виде многопролетной неразрезной балки. Максимальный изгибающий момент действует в сечении над первой промежуточной опорой и равен

,

где q – погонная нагрузка на балку,

;

– ширина грузовой полосы,

.

3. Стрингер рекомендуется выполнять из швеллеров, поставляемых по ГОСТ 8240-89 [3] и привариваемых полкой к обшивке. В расчетное сечение стрингера включается часть примыкающей обшивки (присоединенный поясок) шириной

.

4. Сечение стрингера (рис. 7.3) должно удовлетворять требованиям прочности и жесткости. Из условия прочности определяется требуемый момент сопротивления сечения

где – коэффициент надежности по ответственности, ;

– коэффициент условий работы, .

Рис. 7.3. Схема сечения стрингера затвора

5. Требуемый момент инерции определяется из условия равенства фактического относительного прогиба предельному относительному прогибу :

, откуда

.

6. Конструируем сечение стрингера: геометрические характеристики швеллера с присоединенным пояском обшивки определяем в табл. 7.4; сечение подобрано правильно, если фактические геометрические характеристики были больше или равны требуемым, т. е. .

7. Принимаем стрингер из швеллера с уклоном полок: [ 40/ГОСТ 8240-93 (приложение 11 [3]) с присоединенным пояском обшивки. Геометрические характеристики швеллера без присоединенного пояска: площадь ;момент инерции относительно центральной оси . Расчет геометрических характеристик сечения с присоединенным пояском приведен в табл. 7.4.

Таблица 7.4. Определение геометрических характеристик поперечного

Сечения стрингера

Эскиз сечения	Номер элемента k	Размеры, мм	Площадь ,	Расстояние от условной оси , см	Статический момент ,	Момент инерции, см4
	собственный
		[ 40	61,5	21,0
	359×10	35,9	0,5
-	-	-	-	-	-	-
-	-	-	-	-	-	-
Сумма	-	-	A = 97,4	-	S=1310

;

;

;

.