ОГЛАВЛЕНИЕ
2
3
Общие указания и сведения.........................
Компоновка затвора................................
Выбор марки стали для элементов пролетного строения
Расчет обшивки и стрингеров.......................
Расчет и конструирование ригеля...................
Расчет диёфрахш..............................   *
Ферма продольных связей. .........................
Опорно-ходовые части....................;......-.
Литература...........................................
Приложение...........................................
N Ь) К) N Н
>?СП|ЛОО(ЛСЛММ
ПЛОСКИЕ ЗАТВОРЫ
Методические указания к курсовому проектиров

для студентов специальности 29.04 "Гидротехничес-
кое строительство"
I •	-
Редактор А.К. Смирнова
Мл.редактор С.В. С а и у к е в и ч
Подписано к печати	14»10.93
И-195 , Объем 2 п.л. Т. 4?Ь
Формат 60x84 I/I6 Печать офс.
Саказ Бесплатно
Типография МГСУ
тосударстввнныч комитет российской федерации
ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СГРОИТЕЛ НЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедр* металлически* конструкций
ПЛОСКИЕ ЗАТВОРЫ
Методические указания к курсовому проектированию
для студентов специальности 29.04 'Гидротехническое
строительство"
МОСКВА 1993

mgsu.3dn.
Составитель
доцент кандидат технических наук
Е.А, Ж1ЮГ0В
Научный редактор
доцент кеддэдаг технических наук
Celt АСТРЯБ
ВВЩКИЕ
В методических указаниях рассматривается наиболее распрос-
траненный тип плоского затвора, в котором четко проявляется кон-'
структивная форма основных несущих элементов металлических кон-
струкций - балок. Поэтому в качестве темы проекта выбран повер-
хностный основной затвор со Средними параметрами перекрываемого
водосжвного отверстия.
Вопросы распета я кснструмроьаяия элементен затвора
трактуются с учетом опыта проектирования ж монтажа, накоплен-
ного трестом "Гидфомснтаж*' Минэнерго РЬ и, в частности, его
специальным проекгно-яонотрухторсквм технологическим бюро
"Мосгадрооталь", где разработаны ведомственные нормы проекти-
рования [ 1, 2] . Одна, о для облегчения работы над проектом
в данных методических указаниях не рассматривается, например,
сложное напряженное состояние обянвки пролетного строения.
Коэффициент условий работы элементов в затворах данного
типа / равен единице и поэтому ж явном виде жз формул исклю-
чен.
В приложении даются вое необходимые для выполнения курсо-
вого проекта оправочные материалы.
I
mgsu.3dirru
I. OWE УКАЗАНИЯ И СВШ
я
1Ш
I.I.Состав проекта
В курсовом проекте разрабатывается подажиая часть плоского
двухригельного &твора дя поверхностного водосливного отверстия.
Содержание щх-ектг компоновка пролетного строения затвора,
расчет его основных э/ ментов и соединений, определение массы
подвижной части, чер л пролетного строения*
Проект предо ?авляэтся к задате в вжце одного чертежа формата 24
и пояснительное запуски с расчетам?. и обоснованиями. Расчеты сопро-
вождаются схеввли и эскизам конструктивных элементов и их узлов.
Все вычисления рекомад^гетсн делать в №К>йьютой»х (кВ) ,мет-

величины в кН/см^* при этом следует собждать соотжжняй I йПа «
0,1 кН/см2. При округления результатов достаточно сохранять не
более трех-четырех верных значащих пмфр; краткость записи дости-
гается рыделением множителя вида 10 .
При задите проекта студент должен с:
•ш


1> 2* Рекомендуем еорэдж	проекта
I. Скомпоновать затвор: определить его гжрельвед размеры и
расположение ригелеЗ*
2.Выбрать марки стали дая несу
l элшегтов пройатиого строешк«

3.Назначить толщину оливки, выполнить раостансаду стрингеров
и подобрать их сечение#
4* Подобрать сечение ригеля и проверить его прочность.
5. Проверить прочность диафрагм.
6. Рассчитать ходовые части затвора.
7.Влполнить графическую часть проекта.
2. ШЖПШ03К1 ЗАТВОРА
2.1.Генеральные размеры
Г^яерялмте размеры затвора определяются удайнмм1 шириной от-
верстия L и валзгчшой наивысшего подпорного уровня Н, включапцегс
также ветров<А нагон волны ( рис.1).
2
Рио. I
2.2.. Определение действующих на пролетное строение сил
(йиа давления вода на затвор на пог
<й
метр ширины отверстия

оо стороны верхнего бьефа определяется горизонтальной равнодейст-
вующей
1 - V.
приложенной на расстоянии Ц/3 от порога отверстия.
ПРИМЕР. Дано: Н » 7,0 м. Удельный вес вода / = 9,81 кН/м3.
Находим равнодействующую Т » 9,81-7,02 -0,5» 2,403-I02 кН/м.
2.3.Расстановка ригелей
В затворах чаще всего используют два основных несущих элемента
- ригеля, располагаемых обычно симметрично относительно линии дей-
ствия равнодействующей k рис.2). При этом длина консоли от верх-
него ригеля до расчетного горизонта не должна превышать значения
0.45Н, а длина консоли с от нижнего ригеля до порога не должна
быть менее 0,4 м, чтобы была возможность размещения донного ~
уплотнения. Тогда, принимая • 0,45 Н, получаем
0,5 Л * 2Н/3 - 0,45Н; f-H-Z-Л
Я	“	• Д
При симметричном расположении ригелей относительно равнодейст-
вующей Т каждой ригель воспринимает одинаковую погонную нагрузку
3
mgsu.3dn.
q - 0,51
Рис.2
ПРИМЕР. Расставляем ригели от лзних действия силы Т на рвсстся-
®п» 0,5 £р « 2-7.0/3 - 0,45*7,0 « 1,52 м; " 3’04 **•
L « 0,45’7,0 « 3,15 м; £ » 7,0 - 3,15 - 3,04 - 0,810 м.
О - 2,403’102’0,5 « 1,20’I02 кЦ/м.
Рнгелн опираются по концам на стойка, передавдэи* нагрузку на
ходовые части аатвора(ои.рис.1).
Опорно-ковдевые стойки размадаются в швах боковых стенок от-
верстия, где располагаются опорные налразяяющие рельсы. Расстояние
по осям рельсов £, « £, + 2 а
определяет пролет ригелей. Джя затворов средних _a;s.. № нирквэ
уступа а хфинямается равней 300 tnt.
2.4._0ппзделение усилий в ригедяи
Учетная схема ригеля представляет соб<Вч отатжческа опредадк?-
б&гаф на двух опорах(рис. 1|3).
Рис.З
4
я
м
confit

ПРИМЕР, Ддно: L « 16,0 м.
Пролет ригеля « 16,0 + 2*0,3
Шжеимвлыше усаляя в ригеле
» 16,6 м«
м^а I.20-I02.i6,62/8- 4.133-103 кНщ
Р„о_« I.20-I02 «16,6/2 « Э.96’102 кН.
Маркя стаж для пролетного отроения выбирают в зависимости от
/оломй эксшцатагиж затвора и экономических соображвнжй. Примене-
ние более лрочаых, во солее дорогах сталей дшднс быть экономически
рявжякх затворов марок стаж даны в таол.л. -знаком + отмочены
узловая, при которых использование то* вли ккой стала выгодно вко-
комжчески и допусти» о точки зрения эксшлуатационных свойств лате-
Расчетные сопротивления стали на растяжение, сжатие и изгиб
приведены в табл. 2. Расчетное сопротивление стали при сдвиге [3]
R,“ 0,58 R,,
Следует обратить внимание на то, что сталь той или иной марки
может поставляться в ограниченном диапазоне толщин и что прочность
5
mgsu.
стали снижается с ростом этих толщин (см.табл.2). Таблица 2			
Марка стали по ГОСТ 27772-83	Жппазон толздац ш м	Ву, Ша	
		Лист	! Фасон
С255	- 10 У/ - 20 31 - 40	240 ’	24Q 230	! 250 ! 240 ‘ 230
С285	4-10 11 - 20	?	270 ?	260 > 	-	? 280 1 270 S	 	
0345	4 - 10 II - 20 21-30	?	335 Г	315 [	300 е	i! 335- , 315  300 4
Примечание *. Зе толщину фасонного
проката
to&sw полей
40°С.
Выбираем марку стали^дяя несущих элементов затворы. _
Отношение
,0 » 3,06} иэ табл.1 видно, что в
$том случае возможно использование стая 0255, которая охват. вает
весь необходим* диапазон толчии проката от 4 до чй ми (см.табл.2)
о ооо^ветствуюцими расчетными сопротивлениями»
1
4.	РАСЧЕТ ОЕШИЕКИ И СТРИНГЕРОВ
4.1.	Расчет обшивки и замещение стркнгеррв
Обвивка I (рис. 5) непосредственно воспринимает гвдростатичео-
>ж»
ее влементов - стрингеров 3. Стрингера располагаются параллельно
ригалям ж опираются на поперечные балки - диафрагмы 4, которыо, в
снос очъредь, кре.жся к рвгеллм 2.
5
Рис. 5
. шли образом, обшивка непосредственно опирается на стрингеры
и ригели и работает на местный изгиб в пролета между точками опира-
ния. Расчетную схему обшивки можно представить в виде белки-полоски
адиачной ширины, упруго закреплено» на опорах (рис. 6) и нагружен-
ной усредненной погонной нагрузкой W


Лчгибающии момент по нормам треста "Гидромонтаж" / 2
мается равным	1
приии-
/6 ‘
Момент воспринимается прямоугольным сечением балки-полоски
иным на рио. 7.	’


Рио. 7
Момент сопротивления сечения
б
Из условия прочности обшивки
5=-~-g/? Л
находим допустимый пролет обшивки 6 , соответствующий принятой
тащине to , расчетному сопротивлению материала R, и нагрузке q
. . /~Ь	~l
r«® 4 " коэффициент надежности по назначению, принимаемый лм
ПО®®₽Д1ООТНЫХ основных затворов равным 1,25. При этом значении
коэффициента получаем значении
Поскольку Обшивку удобнее делать одинаковой толщины по всему
mgsu.3dn.ru
сегменту, то шаг стрингеров по высоте отверстия должен изменяться.
Верхний стрингер располагается на 200 мм вше расчетного горизонте
во избежание перелива воды, нижний стрингер устанавливается на рас-
стоянии 200 мм от порога для размещения донного уплотнения*
В целом, общее кол. честно стрингерсэ зависит от несущей спо-
собности обшивки* При гс нх толщинах обгивки потребуется большее
количество стрингеров. затворах пролетом более 10 м толщина об-
шивки принимается не ме ее 10	толщина листов менее 6 ж
в затворах не допускайся,
ПРИМЕР. Располагаем верхний и лижний стрингеры, разбиваем
далее верхнюю часть обшивки на 3 участка, а между ригелями - на 4
участка (рис. 8). Большему давлению /> соответствует меньший учас-
ток< :4 = 1.35 м;<= 1,13 м;<= 0,87 м;4= 0,87 м;^.= 0,79 м;
Я = 0,72 м;£ = 0,66	= 0,81 - 0,20 = 0,61 м.
При заданном пролете 16,0 м минимальная допустимая толщина об-
шивки - 1,0 см (табл. 1,2 приложения). Принимая эту толщину и марку
стали С255 с ее расчетным сопротивлением Ру» 240 МПа, подучаем пре-
дельно допустимые величины пролета обшивки 4 в зависимости от глу-
бины погружения hi участка £ = 2,3/$~м,
гдеЛ. - глубина, м.
h, = 1,35/2 - 0,2 = 0,475 м; Ла= 1,35 - 0,2 + 1,13/2 = 1,715 м;
Л,= 1,35Т0,2 + 1,13 + 0,87/2 = 2,715 м;А* = 3,585 м;/^ = 4,415 м;
At= 5,170 м; Л, = 5,860 м;Аа= 6,495 м.
< = 1,35 < 2,3//Ь,475 = 3,34 м; 4 = 1,13*1,76 м; ё3 = 0,67 м*1,4СЫ|
I** 0,87*1,21 м; 4 = 0,79*1,09 м; 4 = 0,72*1,01 м; 4= 0,66-*
<0,95 м; 4 = 0,61*0,90 м.
Таким образом. принятая схема разбивки стрингеров удовлетворяет
8
условию прочности, обшивка. Излишний запас прочности в первом участке
обменяется неполной его загрузкой.
4.2.	Подбор .сечения стрингеров
Опорами стрингеров служат поперечные поддерживающие элементы
пролетного строения * даафрапды. Диафрагмы располагаются по длине
ригеля с шагом d ® L^/б (рис. 9).
Рис. 9
Следовательно, стрингер представляет собой многопролетную балку,
нагруженную равномерно распределенной по дайне нагрузкой (рис.10).
А. /	•	’	"
Рис.10
Максимальный изгибающий момент в такой неразрезной системе
возникает в сечении на второй опоре
Нагрузка на стрингер определяется шириной его участка за-
гружения гидростатическим давлением (рио.П).
Phc.II
9
mgsu.3dn.ru
Из условия прочности стрингера на изгиб /з 7
определяем требуемой момент сопротивления прокатного отофон
Стрингер! yj Jh©( 4елать из швёллвров, располагая их корытом
вни» во избежание ско х эния влаги. При использовании двутавров в
стенке профиля пробите < дренажные отверстия*
В целях уни(Тика«цл для всех стрингеров выбирается один номер
профиля по наиболее нагруженному стрингеру.
Профили с т овдлою стенки менее 5 мм в затворах не допуска-»
ются из-за возможна потерь на коррозию /V .
ПРИМЕР. При разбивке стрингеров» показанной на рис.8, вычисля-
ем нагрузку^ для каждого стрингера:
А' = 1,35 - 0,2 = 1,15 м; <^+^)/2 = 1,24 м; о = 9,81*1,15*1,24 »
» 14,0 кН/и;^2= 22,4 кН/м; = 32,7 кЦ/м;$" = 35,6 кН/м;
^f<s 37,4 кН/м; i£/2 + 0,2 = 0,505 м,о= 33,6 кН/м.
Принимаем d - 16,6/6 = 2,77 м. е
Наиболее натруженный 6-й стрингер несет максимальный изшба-
клций момент	п7 л - т2
4j =	ж 28,7 кН-м « 2870 кН-см.

Для фасонного проката при т
расчетное сопротивление
Тогда для стрингера требуется момент сопротивления
240 МПа = 24 кН/<а^(см.табл.2).
W Ж	я 149>5 ^8,
что соответствует швеллеру й 20 (табл.З приложения> , которой
имеет момент оощхзтивленжя 152 см3. Принимаем этот профиль дан
всех стрингеров.
5.	РАСЧЕТ И КОНСТРУИТ’ОШВИЕ ИЛИЯ
5.1.	Подбор сечения
Поскольку обшивка затвора приваривается негооредственно к
ciesste ригеля, то чекоторся её часть включается в работу ригдлсг
на об!
изгиб (рис. 12 ). По норнам /1,§7 в сечение ригеля макет

бкть включена ширьна обшчвга с каадй сгорсяы отэниз, нз т.грьвмша-
И4ая величины ^ «0.15 1,р , где LF- пролет ригеля (см. рис. 3).
Однако зти врадельн.; допустимые величины . не всегда раальыо
достижвш. Так, в межригальном участке ширина ё не может превосхо-
’’При выборе двутаврового профиля см.табл.б'приложйия.”
10
дать fp/2 (см.рис.2) , а доя ншшего ригеля включаемая часть обшив-
ки со стороны порога ограничивается длиной консоли С учетом
этих замечаний определяется общая ширина , используемая в сечении
ригеля.
Из условия прочности ригеля на изгиб
я Л
находим требуемый момент сопротивления
Теперь мо;шо вычислить оптимальную по расходу материала высо-
ту сечения	t	>/—
Из условия, ограничивающего допустимый относительный прогиб
ригеля для основных поверхностных затворов [\]
// fl/GOOj ,
определяется минимальная высота сечения
h ~	я 1
ЗСЕ/Д f J ’
Шсота сечения h принимается по наибольшему значению из двух
полученных.
На опоре в целях уменьшения размеров паза, где размоадтся
ходовые части затвора, высота ригеля додается меньше
А'«0,6/? .
толщину стенки t мо;лно выбрать но условию её прочности на срез
Псктученная толщина округляется до стандартной по сортаменту (см.табл.
mgsu.3dn.ru
I и 2 приложения).
И наконец, требуемую площадь пояса приближенно определяем по
гда
При подборе толщи ы и ширины пояса следует- соблюдать условие
технологичности при огарке поясных швов tn*3t •
Нежелательно применять пояса шириной более А/Зиэ-ва непол-
ного включения г работу материала на краях широких полок.
Подобранное сечение корректируется в ходе последующих прове-
рок прочности ригеля.
ПРИМЕР. Определяем предельную ширину обшивки, вкшочаомую в
состав нижнего ригеля: & ~ 0,15*16,6 » 2,49 м; « 0,81 м-«£ ;
Л/2 « 1,52 м< тогда / = & + 0,5 Л » 0,81 + 1,52 » 2,33 М
(рис.13).
Рис.13

25 мм, по табл. 2 находим дда листа^из стали С255 расчетное соп-
ротивление Ry« 230 МПа
Тогда
2,246-I04 см8
2,246-104
12
Требуемая толщина стенки по срезу
t .	я I г/
96,0 0,58*23
см; принимаем с некоторым
запасом 12 мм.
Задаваясь ориентировочно толщиной пояса^2*2,2 ом, получим
высоту стенки в пролете hc = 160 * 1,0 - 2,2 * 166,8 см;
X* 233-1,0/156,8.1,2 « 1,24.
Определяем площадь пояса
«99,0 см^.
При толщине пояса 22 мм по табл Л прилажения принимаем о запасом
стандартную ширину 500 мм.
5»2.Проверка прочности и жесткости ригеля
Сечение ригеля должно удовлетворять следующим условиям проч-
Н0СТИ!	6*rA-. t*rA-.
* п
&	& jL. ,
Нормальные напряжения зависят от изгибающего момента У
бвТ1''
где J - момент инерции сечения относительно оси х-х, проходящей
через ого центр тяжести.
Касательные напряжения в стойко определяются поперечной силой
ь ригеле Q	г Q 5
где 5 - статический момент отсеченной части сечения, лежащей выше
или ниже рассматриваемой точки в стенке относительно оси х-к.
Приведенные напряжения	/—$-------j
вычиолдотся в мостах (здювдоменного действия нормальных некасатель-
ных напряжений.
Максимальные норлалыше напряжения возникают в сечении посе-
редине пролета в безнапорном поясе (см.рис.13). Максимум касатель-
ных напряжений приходится на стенку в уровне центра тяжести сече-
ния на опоре (рис./4). Приведенные напряжения проверяются в чет-
верти пролета в нижней части стенки, т.е. в месте примыкания её к
безнапорному поясу.
mgsu.3dn.ru
Жесткость ригеля определяется по относительному прогибу, вели-
чина которого ограничивается нормами проектирования /1=7 Г
где
- -*• р , вое -
-б-./Ш.. ;
384 Е-7
9
Е - модуль упругости.
ПРИТЛЕР. Площадь сечения в пролете
А • 233-1,0 + 156,8-1,2 + 50-2,2 « 531,2 см2.
Положение центре тяжести
а . 233.1.0.78,9 - 50-2,2-79.5 „ 18 2 см>
531,2
Момент инерции относительно главной оси х-х
J+ 233-1,0-78,92 + 50-2,2-79,52 - 531,2-18,2й-
12	4
» 2,355-IG6 см4.
Прочность ригеля посередине пролета:
5 = 4.*33;103,-10 , 98,8 = 17,3 кН/см2» 173 МПа* 230/1,25 = 184 МПа.
2,355-10°
Изгибающий момент и поперечная сила в четверти пролета
м « L20J0^6. J6^ _ Т.20^Ю2 -16^ 3 з>10-103кН-м;
2	4	2'4'
а .	кн>
2	4
Статический момент безнапорного пояса
50-2,2.(79,5 + 1832) = 1,075-10''см3.
Проверка прочности ригеля в четверти пролета
6 = 3»LQ:J01.10^Э6 g = 12 7 кН/см2» 127 Ж1а;
2,355.106
Т = .498-1.075-104 , х 89 :сН/см2 _ I8,g МПа;
2,355-10°. 1,2
б = /l272+ 3<I8,92 = 131 МПа* В i = 184 I-ffla.
Итощадь сечения на опоре (см.рис. 14) й
А'= 233-1,0 + 92,8-1,2 + 50-2,2 = 454,4 см2.
Положение центра тяжести
д', 233-1,0.46,9 - 50-2^47.5 ж I2i6 см.
454,4
Момент инерции относительно главной оси х-х
7'	+ 233-1,0-46,З2 + 50-2,2.47,52 - 454,4-12,62 
« 7,685-IO5 cm4.
Статический момент части сечения, лежащей ниже центра тяжести,
•$ = 50-2,2’(47,5 + 12,6) +	(46,4 + 12,б)2 « 8,70.103см3.
Г “	и 9,4 й^сы2“ 94 МПа <0,58-230/1,25 - 107 МПа;
(,Ьоиф10 •1.2
прочность ригеля обеспечена.
Рис.14
Относительный прогиб
/ . 5 , I,20-I02-I0“2-I6603 e I х I '
L. 384 2,06-п^-г,355-106	679 L 600.
австкость ригеля удовлетворительна.
5.3. Проверка местно! устойчивости сддтыд мемаитов ригеля
Часть обшивки, включенная в состав ригеля, посередине пролети
» о» 6,-
в должна проверяться на устойчивость. Устойчивость обшивки обес-
печена, когда её свободный пролет медду точками закрепления, на-
пример, между стрингерами иди между стенкой ригеля и смежным
стрингером,не превышает величины
, Максимальные сжимающие
напряжения в обшивка щя рабо-
те ригеля на общий изгиб
6 =	61,2 -10,7 хЯ/ем2 = 107 ИЬ.
°	 2,355-106
Медальная свободная ширина сжатой части обшивки по условие устой-
чивости равна g в 2-1,01/2,06-105/107 « 87,8 см.	т5
mgsu.3dn
В принятой схеме размещения стрингеров fсм.рис.8) вблизи нижнего
расчетного ригеля нет участков обшивки Ас большей свободной шири-
ной.
Устойчивость стенки проверяется во всех её участках, заключен-
ных между дидфрагшши (см.рис.9). В каждом отсеке стенки должно вы-
полняться условие устойчивости пластинки при одновременном дейст-
вии нормальных и касательных напряжений /3/
i/fE777E7«j_ :
V\6j \т„/ * 4 •
Действуйте мааряжения от нагрузки
вычисляются по поперечному сечению ригеля в середине отсека. Нор-
мальные напряжения определяются в наиболее сжатой зоне стенки вбли-
зи обшивки, для касательных напряжений берется их усредненная вели-
чина по высоте стенки.,,
Критические напряжения определяются по формулам:
6 х 8 Е ( ~г) »
9
Т «(6 + -Ц-) Е
где h't •( высота сжатой зоны стенки; // « d / ;
d - длина отсека - расстояние меаду диафрагмами.
В первом отсеке от опоры нормальные напряжения невелики, по-
этому здесь достаточно проверить устойчивость стенки только по ка-
сательным напряжениям. Шсота стенки этого отсека переменна, её
принимают по внеото середины панели.
ПРИМЕТ- Средняя высота в середине первой панели
ht « 0,5(92,8 t 156,8) й 124,8 см (см.рис. 13,14).
Длина отсекав» 277 см; /и ^ 277/124,8 = 2,22.
Поперечная сила в сечении посередине панели
Q ж 0,5.1,20.Ю2-16,6 - 0,5.I,20-I02.2f77 = 830 кН.
“ Трл'п т о * 5,54 кН/см2 « 55 МПа.
^«г“( 6 * 2^г)	= 13,2 Kii/c^ х 132 ;ЛПц
Т  55 МПа « ^-сг/^п - 132/1,25 » ICC МПа; устойчивость
обеспечена.
16
Середина второй панели расположена в четверти пролета (см.
14 );эдесь М - 3,Ю‘Ю3кН»м, Q - 498 кН.	..:у
Максимальные с::ншаэд1о напряжения в стенке
р	'
- 8,06 кИ/см4 «= 80,6 МПа,
б = 3.10.103-1р2
усредненные касательные
Т = - 496----- = 2 65 кН/см2 « 26,5 МПа.
156,8-1,2
Высота сжатой зоны стенки />с = 61,2 - 1,0 « 60,2 см (см.рис.13)
6 = 8-2,06-IO4/-Ы)2 = 65,5 кН/см2 = 655 МПа.
w	' 60,2 '
// « 277/156,8 = 1,77;
Т = /б + -!•£_)• 2,06-IO4 /-Ь£Д2 « 10,4 кП/см2 -104 МПа
'	<1,77/	\ 156,8/
J^80,6/655)2 +(26,5/Ю4)2 - 0,28 < 1/1,25-0,8; условие
устойчивости выполняется.
Посередине третьей панели действуют следующие изгибающий мо-
мент и поперечная сила: М «= 4,02‘Ю3 кН*м, Q » 165 кН.
6 а ..bPZ'IQS -6Х,2 «10,5 кц/см2 • 105 МПа,
2,355-10°
£ e _1Б§------я о с8 j^/c^ „ g o МПа.
156,8-1,2
HI05/655)2 +(9,0/104)2 « 0,18*1/1,25 « 0,8. Устойчивость
стенки обеспечена.
Если устойчивость стенки не соблюдается в каком-либо отсеке,
то стенку следует укрепить проиазуточннми ребрами жесткости.
5.4. Расчет отверстий дал пропуска воздуху
При подъеме затвора истечение струи воды из-под донного уплот-
иешш образует сильный вакуум под нижним ригелем, что затрудняет
работу механизмов подъема. Во избежание подсоса затвора в стенке
ригеля делают отверстия, которые обеспечивают подачу воздуха и
снижают вакуум. Отверстия необходима в случае, когда угож<Х между
флотбетом я касательной от порога до нижней кромки безнапорного
пояса составляет менее 30°(рис.15).
В каждой панели вырезается одно отверстие, площадь которого
должна составлять не менее 20% от площади отсека Aq
mgsu.
Затем вычисляется радиус отверстия
г
фи этом рабочее сечение стенки ослабляется в месте выреза отверс-
тия и должно быть усилено. Потеря части сечения компенсируется во-
ротником вокруг отверстия^ рис Лбу,
Толщина кольца принимается не ме- ?
нее 1,5 t , ширина - не более
12 t . Для удобства наложения
сварных швов расстояние между об-
шивкой и воротником меньше 250 мм
t	не допускается. Тогда центр ок-
ружности может оказаться смещен-
ным с нейтральной оси ригеля на
РисЛ5	некоторое расстояние с , Учиты-
вая это смещение, из условия равнопрочности получаем требуемую
площадь сечения.кольца
а . rt /. . 2св
t> t 9 ~s~( 1 + тэт / 
к К Э \ Гл+Сл!
Если высота стенки недостаточна для размещения круглого отвер-
стия, то его выполняют овальным.
В крайних отсеках переменной высоты отверстие делают меньше -
по площади 15 % от площади панели. Усиление воротником здесь необя-
зательно ввиду незначительных нормальных напряжений»
Гис,16
ПРИМЕР. Угол между касательной к контуру затвора и ^лютбетом
<Z	J? « 19,4°* 30° ( рис. 17) ; для подачи
? 160,0 - 1,0
воздуха необходимы отверстия в стоике.
Площадь опорного отсека А = 124,8-277,0 = 3,457-10^ см2. Площадь
18
Иверо^Л210Д5.3.467.10« =, 5,185 *103см^. I4W5 „варстю
Г « У 5Д85.10э/бГ « 40t6 см.
^адауо отверстия в промежуточном отсеке
~ UM ® It)
Змацание центра отверстия о
нейтральной оси ригеля(ом.рис.13)
с - 52,6 + 1,6 + 1,0+ 25,0-61,2-
« 19,0 см.
Площадь сечения кольца 6 t »
ЕГЛ Z	Л ** - <4
♦
5» 5. Расчет журшцх топ
ИЙ»! ё>
?вхже иезн&
~ условиям вричности металла ква /5 J
»r»W
йз условий прочности получаем трефгемА ватет ввов
mgsu.3dn.
qs#„ _ asY„
K 3 '
Расчет ведется для сечения вблизи опоры, где поперечная сила макси-
мальна. Принимается наибольшая галичина катета пс дау' получении*.,
округленная до целых значений в км, Применять толщину швов менее
4 мм не рекомендуется из-за возможных коррозионных потерь.
Таблица 3
Шрка стали	, МПа	R^ •	Шрка проволоки при мех. сварке	Тип электрода при руч.сварке
С255	(180)	165	Св—ОС*	342, Э42А
0285	200	170	СВ-08ГА	346, Э46А
0345	215	200	СВ-10ГА	350А
ПРИМЕР, При заданной температуре эксплуатации tt »-40°С коэффициент
= 1,0. Поскольку ригели изготовляют на заводе, где для сварки
используют автоматы, ув.  1,1; fl* <= 1,15.
Для принятой марки стали~С255 из табл.З находим В_«180ЫПа
и Rw= 165 МПа.
фи приварке обшивки, статический момент которой (см.рис. 14)
дабуиол катет зд6.7«Й-Тг»1,°’
К 2.1,1.1,0.18.;,6SS.
X----------------------------Д 0.32 о».
2*1,15»I,0-16,5,7,685.1о®
<46,9 - 12,6) - 7426 см3,
—» » 0,30 см;
льно допустимый катет К « 4 »м. Такие же швы исполь-
Принимаем мин

зуем для приварки пояса.
6.	РАСЧЕТ ДИАФРАГМЫ
6.1.	Конструктивная и расчетная схемы
Диафрагма представляет собой поперечную балку, опирающуюся на
ригели и предназначенную для восприятия опорных реакций стрингеров
(рис.18).
Таким образом, расчетную схему диафрагмы можно изобразить в
виде двухконсольной балки на двух опорах(рис.19), нагруженной не-
равномерно-распределенной нагрузкой с^, которая определяется гидро-
20
статическим давлением
« pd "Y^dt
где d - шмрнна площади загружения, т.е. расстояние между диаф-
рагмами.
Высота диафрагмы принимается конструктивно по высоте ригеля
за внчетом толщины обшивки t& и высоты стрингера А (рис. 20) . Тол-
щина стенки принимается такой же, как и у стенки ригеля. >v?a
х бм	с v хил	/iOc^ ссб
Рис.18
В месте примыкания верхней консоли к ригелю предусматривают
разъем дня возможности перевозки затвора к мэсгу монта-
мента

ка частями, йа монтаже стыкуется ©сшивка, приваривается стенка дааф
ратш к стенке ригеля даухстсров
ПГЛ.М'.
L утлою© швами, и безнапорный
пояс диафрагмы стыковым швом соеди-
няется с поясом ригеля. При необхо-
димости нижняя консоль так же может
присос.
пл»:
яться на монтаже, что обус-
ловливается габаритной шириной монт
тайных элементов, которая не должна
превышать 3,85 м. Для пропуска пояс-
ных швов ригеля в стенке диафрапш
делают вырезы размером 40x40 мм.
КроКижо диафрапа, так называемые 
ожфяямжипкаые стойки, не имеют
мипааннЕЖ разъемов я чяифввавтся к римлян на месте сборки.
Васота-чСечеши оаорио-кожевах' стоек гфинамается равной высо-
те ригеля А’ на опоре(свг.рис.20).Ширинк их безнапорного пояса должна
21
mgsu.
быть не менее 300 мм для удобства крепления опорных полозьев. На-
порным поясом стойки служит обшивка затвора (см.рис.20),
6.2.	Проверка прочности узлов диафрагмы
Принятое конструктивно сечение диафрагмы, как правило, обла-
дает большим запасом прочности и детального проверочного расчета
не требует. Однако в узле прашкания верхней консоли к ригелю дей<
ствуют большие изгибающий момент и поперечная сила,-поэтому проч-
ность угловых швов крепления стенки диафрагмы к ригелю следует
проверять. Поскольку данное соединение выполняется на монтаже, то
расчетные характеристики этих швов принимаются как для ручной
Bic. 20
Изгибагщдй момент М и поперечная сила Q в узле имеют вела-
Стенкой диафрагмы воспринимается вся поперечная сила и часть
«одента	1
ГЛ0 * момент инерции стенки относительно оси, проходящей через
центр тяжести сечения диафрагмы;
момент инерции всего сечения диафрагмы.
Швы крепления стенки испытывают скалы яакже напряжения
Катет шва К берется по величине не менее 5 ш и не более
толщины стенки.
Учитывай нагфавлоиие среза от поперечной силы -• вдоль дара,
от момента - поперек шва, получаем результирующие напряжения сре-
за и, условие прочности	.___	,
Л^н ручной сварки достаточно ограничиться проверкой прочности
металла шва и не проверять прочность по границе оглавления.
Стыковые швы креьлвУлИя гоясох; обычно равнопрочны с основным
металлом и проверки прочности не требуют.

= 9,81-3,15-2,77 » 85t6 кН/м.
Чй&ибаюжй момент и иоперечз^я сила ь узле 1фимш®ния верхней
жжесля к ригеле
85,6-3,152/6 = 141,6 кН-м;
= 18,0 ом.
цЩШ.Ш
Прочность монтажных, швов обеспечена.
?!
1’
4,56-10» емч;
Задаемся катетам шва к» 0.6 ом;
через монтажные крепления стенки ригеля на стенку стойки (см.
рис. 20). Расчетная’ дайна швов определяется высотой стенки ригеля на
опоре с учетом вырезов 40x40 мм: f -hr- 2-4,0 см. Условие прочнос-
ти этих швов имеет ввд 7 = Q/2pf*i м	»
где Q - поперечная сила в ригеле на опоре.
mgsu.3dn.ru
ад
Опорная реакция ригеля Q « 996 кН.
Дойна двусторонних швов крепления стенки ригеля к опорно-кон-
цевой стойке(см.рис.14) / « 92,8 - 2-4,0  84,8 см.
Сварка ручная Л = 0,7.
Из условия прочности находим катет звов 8W
К >996-1,25/2-0,7-1,0-18,О'- 0,58 ом«6 ми.
7.	ФЕРМА ПРОДОШЦХ сак®
В йлоскостл безнапорных поясов ригеле? к диафрагм устанавли-
ваются раскоси, что образует продольную вертжкмьную ферму (рве.22),
Hgsi Польше затвора ферма жхшриюаеммг около 40% веса затвора G
к передает эту нагрузку на опорно-концевые стойки. Кроме того, свя-
зывая ферма вместе о ригелями и обшивкой создает пространственное
ядро жесткости - центроплан, снияающее изгибио— крутильные дефор-
мации затвора.
Рис.22
величину
где У. - 1,1 - коэффициент надежности по нагрузке;
G - вое затвора, кН, определяемый по следующей эмпирической
формуле /Ь-О/	/-,,2)0 7
G - 0,2 (Т If )°»7 кН,
Т - равнодействующая гидростатического давления, кЦ/м;
L- ширина отверстия, м.
где
л

Спорная реакция фермы, равная
вызывает наибольшее растяжение в приопорном раскосе
Сечение раскоса подбирается из одиночного уголка по условию
прочности	е
ЬШимальный калибр уголков, проеняемый в затворах,- 63x6.
Подобрашай профиль должен иметь гибкость не более предельно
допустмйой	_ /л ( г
/ - геометрическая дайна раскоса;
I - радиус инерции сечения уголка относительно оси 4 (см.табл.4
приложения)..
Найденное сечение используется и дая всех прочих раскосов.
Безнапорные пояса ригелей, являясь поясами связевой фермы одно-»
временно, испытывают усилия

где М1»
- изгиба
й момент, действующий в сечении ферш посе-

редане пролета;
tp- высота фермы - расстояние между ригелями.
В результате, в поясе нижнего ригеля возникает дополнительное растя-
тявающее нор? «а; ьное напряжение
б'=
Следовательно, прочность безнапорного пояса должна проверяться на
действие суммарных нормальных напряжений
$'«/?,,£ •
При невыполнении этого условия сечение пояса ригеля следует увели-
чить.
SB8g. Вес затвора G = 0,2 (2,403.102.16,О2) °»7 - 450,1 кН.
Загрузка на -жяэеву» ферму
0,4.450,Ы,1/1б,6 » 11,9 кН/м.
Опорная реакция фермы Q'= 11,9.16,6/2 = 99,0 кН.
Усилие в опорной раскосе ti = 99,0/0,739 » 134,0 кН.
Требуедая площадь сеченая раскоса 134,0’1,25/24 = 6,98 см2.
Принимаем утолок 63x6; А*= 7,^ см2, I = 1,24 см;
Л « 0,9.277/0,739-1,24 = 272<[зоб].
25
mgsu.3dn.ru
Вычисляем дополнительное напряжение в поясе нижнего ригеля от веса
затвора м'= п,9-16,62/8 = 403,9 кН-м; л/'= 409,9/3,04 = 134,8кН;
б‘= 134,8/50-2,2 = 1,2 кЦ/см2 « 12 МПа.
Суммарные нормальные напряжения в пояое составляют
. - 6 + 6'= 173 + 12 = 185 МПа®-^» 230Д.25 = 184 МПа.
Некоторое перенапряжение (около 0,5 невелико, лежит в прицелах
точности расчетов, и в данном случае увеличение сечения пояса не яв-
ляется необходимым.
8. ОПОРНО-ХОДОВЫЕ ЧАСТИ
Концевая стойаа передает давление ригелей через ходовые части
на рельс. Опорно-ходовые части располагаются у узла примыкания ри-
гелей.
Простейший по конструкция тин ходовых частей - скользящие в ви-
де полоза (рис,23). Корпус полоза I, ^мгровл-дашЬ к безнапорном/
поясу 2 окорно-коыцевой стойки, имеет зкладиз из древесно-слоисто-
го пластика 3, уменьшающего силы трения в эоне контакта о рельсом 4
при перемещении затвора.
Рис.23
•в»
Длину полоза б определяют по допускаемому давлению [ р] * 30
в зоне контакта от опорной реакции ригеля Q	с*

Минимальная длина ограничивается 600 мм.
Кроме полозов на опорно-концевой стойке располагаются направля-
ло колеса - боковые и обратные - предотвращающие перекосы и виб-
рацию затвора при его движении.
26
ПРИМЕР* При величине опорной реш
t ригеля Q

требуемую длину полоза.
6*996/ 30 « 33,2 см.
Принимаем минимально допустимую дайну 600 мм.
996 кН получаем
ЛИТЕРАТУРА
I.	СТП 500-83. Механическое оборудование гидротехнических
сооружений. Основные положения проектирования / Траст "Пуцюмонтаж"
Мииэкарго РФ. - М., 1983.
2.	СТП 507-86. Обэивка затворов. Указания по расчету / Трест
"ТХщрсмонтаж" Минэнерго РФ. - М., 1966.
3.	СНиП П-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. -
- М.; Стрсйиадат, 1982.
4.	Дубине»»# Г »С. О выгодной форме двутавровых балок и ригелей
нростракетвашых конструкций е несущей обвивкой. Сб. * 22
/Йоси. анк.-строит. ин-т. - М.: ЖИ, 1956.
6. Гидротехнические сооружения / Под ред. Й.М. Гришина, - М.:
Ваге». да»., 1979.
6. Ддлонсий ГД. Ь8ахайичвекое оборудование гвдротехйУчэожг ;
сооружений. - М.: Звврют, 1982.
7. Эвжьквмпгхж о,. Нефедов Е,Е,. Березяшздй А.р. Паосм»
отальине ватворв. - М.: Стройвдат, 1951.
б* 07РЙДЯО АЛ» Ливерные коастррщяк. - U.: Колос, 1968.
mgsu.3dn.
Таблица I
Сталь широкополосная универсальная
(Выборка из ГОСТ 82-70*)
Ширина листов, мм	200 340 560 900	210 360 600 950	220 380 630 1000	240 400 650 Ю(	250 420 670 >0	260 450 700	280 480 750	300 500 300 W	320 530 850
Толщина листов, мм *••• -*4 . « «	.мг	6 25 1	* 8 28	9 И 30 36 Сталь .	II 12 40 45 листовая		14 "1 50	ТТЗ" Ж Табле		22"" ца 2
(Сборка из ГОСТ 19903-74*)
Ширина	1000	1100	1250	1400	1420	1500	1600
листов,	ми . 1700	1800	1900	2000	2100	2200	2300
	2400	2500	2600 —	 ., т	2700	2800	2900	3000
листов, мм 25 28
Таблица 3>.
6 7 8 9 10 II 12 14 16 18 20 22
30 36 40 45 50
s
Швеллеры
из iwr 8240-72)
(Выборка
h - высота швеллера
& - ширина волки
S ~ толщина стенки
t - толщина полки
I - момент инерции
W - момент сопротивления
tg- расстояние от центра тяжести до
Бомёр профиля			Размеры, мм		А . СМ2	см^	.... 		СМ
	h	£	S	t				
14	140		4,9	8,1	15,6	491	70,2	1,67
16	160	64	б	8,4	18,1	747	93,4	1.8
18	180	70	5,1	8Л	20,7	1090	121	1,94
20	200	76	5,2	9	23,4	1520	152	2,07
22	^^0	82	5,4	9,5	26,7	2П0	192	2,21
24	240	90	5,6	10	30,6	2900	242	2,42
27	270	95	6	10,5	35,2	4160	308	2,47
30	300	100	6,5	II	40,5	5810	387	2,52
40	400	1X5	8	13,5	61,5	| 15220	761	2,75
Таблица 4
Сталь угловая равнополочная
(Выборка из 1Х)СТ 8509-72*?
& - ширина полки
<У- толщина полки
А - площадь сечения
i - радиус инерции
расстояние от
центра тяжести
Размеры уголка, мм		А> см^
1	d ’	
63	6	7,28
70	6	8,15
75	6	8,78
60	6	9,38
90	7	12,3
100	7	13,8
125	8	19,7
140	9	24,7
Двутавровые балки
Аг’ см	V СМ	А>> СМ
1,93	1,24	1,78
2,15	1,36	1,94
2,3	1,48	2,06
2,47	1,58	2,Х9
2,77	1,78	2,47
3,08	1,98	2.71
3,87	2,49	3,36
4,34	2,79	3,78
	Таблизч 5	
(Выборка из ГОСТ 8239-72*)
h - высота балки
& - ширина почки
. £ ~ толщина стенки
t - толщина полки
/ - момент инерции

Номер	Размеры, ш					Jx, см^	3 з	/ X , см	см
	h	6	S	t					
									
									
14	140	73	4,9	7,5	17,4	572	81,7	5,73	1,55
16	160	81	5	7,8	20,2	873	109	6,57	1,7
18	180	90	5,1	8,1	23,4	1290	143	7,42	1,88
20	200	100	5,2	8,4	26,8	1840	184	8,28	2,07
22	220	но	5,4	8,7	30,6	2550	232	9,13	2,27
24	240	115	5,6	9,5	34,8	3460	289	9,97	2,37
27	270		6	9,8	40,2	5010	371	11,2	2,54
30	300	135	6,5	10,2	46,5	7080	472	12,3	2,69
36	360	145	7,5	12,3	61,9	13380	743	14,7	2,89
40	400	155	8,3	13	72,6	19062 :	953	16,2	3,03
45	450	160	9	14,2	84,7	27696	1231 ;	18,1	3,09
50	500	170	W	15,2	ко :	39727	1589 |	19,9	3,23
55	550	180	II	16,5	118	55962	2035 J	21,8	3,39
6о :	600	190	12	17,8;	138	76806	2560	23,6	3,54
mgsu.3dn.ru