Сурет 12.2 Сипатты көлденең қималар

табиғи және реттелген арнаның тіке (1) және қисықсызықты (2) учаскелерінде

Тастар жеткіліксіз болғанда немесе оның құрамында есептік диаметрдегі тастар аз болғанда 12-15 см бума қамыстар (құрақтар, фашин) қолданылады.

Лекция №13 Сұқпалар жайлы жалпы мәліметтер

1-сұрақ. Сұқпалардың мақсаты, классификациясы (жіктелуі)

және жұмыс жасау жағдайлары

Сұқпалардың мақсаты. Гидротехникалық ғимараттарда сұқпамен жабылатын, су өткізуге арналған тесіктер бар.

Сұқпалар – су ағынын басқаруға арналған жылжымалы конструкция. Сұқпаны қозғалтып, жартылай, немесе толық жабу немесе ашу арқылы ғимарат тесігінен өтетін өтімділікті, оның алдындағы судың деңгейін реттеуге, жоғарғы тесіктер арқылы мұз, мұз қабыршақтарын, жүзбе заттарды тастауға, түптік тесіктер арқылы түптік тосқындарды шаюға және т.с.с. болады.

Ғимараттағы сұқпаларды ашып-жабу үшін қаланған бөліктермен, көтергіш механизмдермен және қызметтік көпірлермен жабдықтайды.

Сұқпаның қаланған бөліктері дегеніміз сұқпаның дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз ететін ғимарат денесіне бекітілген қозғалмайтын конструкциялар: тіреуіш рельстер, сұқпаның ғимараттың тұрақты бөліктерімен түйіскен жерлерінде су өткізбейтін және осы түйісулерді қыздыру үшін қолданылатын қондырғылар.

Ілетін тростармен, шынжырлармен және штангалармен жабдықталған көтергіш механизмдер көтеру, түсіру, сұқпаны жылжытып және бұруға, сондай-ақ қондырғыларды көтеріп, торларды тазалауға арналған.

Қызметтік көпірлер олардың үстіне тұрақты немесе жылжымалы сұқпа көтергіштер орналастыруға, сондай-ақ әртүрлі заттар мен материалдарды жылжытуға және қызметшілер жүруге арналған.

Тесіктерді беттік және тереңдіктегі (түптік) деп бөледі.

Сұқпалардың типтері мен классификациясы.

Сұқпаларды келесідей негізгі белгілері бойынша классификациялау қабылданған: ғимаратқа қысым беру тәсілі бойынша; сұқпа жасалған материалдың түрі бойынша.

Ғимаратта сұқпалардың жұмыс жасау жағдайы бойынша былайша бөлінеді: негізгі (жұмыс жасайтын) - ғимаратты пайдаланғанда тұрақты түрде пайдаланылады: жөндеу үшін – негізгі сұқпалар немесе ғимарат элементтерін жөндегенде тесікті уақытша жабу үшін; апаттық – негізгі сұқпа апатқа ұшырағанда қолданылады; құрылыстық – тек қана ғимаратты салу кезеңінде тесіктерді жабу үшін пайдаланылады.

Ғимараттарға қысымды беру тәсілі бойынша беттік сұқпаларды негізгі үш топтарға бөледі: 1-ші топ, қысымды тіреуіштерге беретіндер – шандорлар (жұмыр қоршаулар); жалпақ, қозғалуы үдемелі; сегментті, қозғалысы айнымалы; нығыздап кіргізілген, дөңгеленетін; 2-ші топ - секторлы табалдырыққа бекітілген жазық осьтің айналасында екі қалқанды қаңылтырдан тұрады; бұрылмалы фермалары, оған қалқандар және бұрылмалы рамалар бекітіледі; 3-ші топтағылар – клапанды сұқпалар, табалдырыққа бекітілген жазық осьтің айналасында айналады; қалқыма сұқпа, онда дөңес жағы қарама-қарсы бетке қараған және жалпы тартпалары бар цилиндр тектес қабықтар. Олар тартушы және берілісті қызметтерді атқарады.

Материалдары бойынша сұқпалардың түрлері: ағаш, арыны 4-5 м дейін және аралықтары 3-4 м болғанда қолданылады: болат – ең көп тараған, себебі мөлшері үлкен тесіктерді жабуға болады: темірбетонды – салмағының ауырлығына байланысты әзірше аз таралған.

Әрекет ету тәсілі бойынша сұқпалардың түрлері: басқарылатын, пайдаланушы, қызметкерлердің күшімен іске асады; автоматты, қызметшілердің қатысуынсыз іске асады.

Сұқпа жұмыстарының жалпы жағдайлары. Негізгі сұқпалардың типтері мен конструкцияларын таңдау, көбіне олардың жұмыс істеу жағдайларына байланысты. Бұл жағдай көбіне сұқпа арқылы жабылатын судың әртүрлі өтіміділіктерін, кейде мұз, жүзбе денелер мен тосқындарды өткізуге арналған тесіктерді белгілеумен анықталады.

Ең маңыздысы негізгі сұқпаларға қойылатын пайдалану талаптары: әдетте іркілген деңгейді (ӘІД) реттеу дәлдігі: үздіксіз жұмыс істеуі; сұқпа контактілерінің ғимаратпен су өткізбеушілігі. Кейде сұқпалардың ғимаратқа немесе жоғарғы бьефтегі мұз жамылғыларының жабысып, қатып қалмауына қарсы шаралар қабылданады.

2-сұрақ. Гидротехникалық сұқпаларды таңдау және есептеу

Бөгеттер үшін сұқпа типтерін таңдағанда оның жұмыс істеу режимін және ол қанағаттандыратын негізгі талаптарды білген дұрыс. Ең алдымен пайдаланушылық: сұқпаның кез келген уақытта іске дайындығы, бөлшектеп ашылғанда сұқпа жұмыстарының сенімділігі, жоғары бьефтегі деңгей мен су өтіміділігін талап етілген шамада реттеу мүмкіндігі және тағы басқалар.

Сұқпаларды ашып-жабу үшін тұрақты және жылжымалы механизмдер қызмет етеді. Тұрақты механизм тек бір ғана сұқпаға қызмет жасайды. Мұндай механизмдерді пайдалану жағдайлары бойынша сұқпаны қысқа мерзімде көтеріп немесе түсіргенде, сұқпалар саны аз болғанда қолданады. Жылжымалы механизмдерді (жүк көтергіш крандар) бөгетте сұқпалар саны көп болғанда және олардың көбісімен бір мезгілде ашып-жабу қажет болмағанда қолданылады.

Сұқпаларды жобалағанда оларға әсер ететін барлық жүктемелерді ескеру қажет. Бұл оқулықта тесікті сегментті және жалпақ сұқпалармен жабу нұсқалары келтірілген.

Мелиоративтік гидротехникада сегментті сұқпалар кеңінен тараған, себебі олардың жұмыс істеуіне көтеру күші аз қажет. Сегменттік сұқпалардың конструкция ерекшеліктеріне жататындар: олардың тіреуіштері мен қаптамаларының қисық сызықтылығы; басты ригельдер жалпақтығының тіреуіш аяқтарының (порталдар) ферма белдеуінің жалпақтығымен дәл келеді; көмекші жұмыр ағаштардың тіктілігі және қаттылық элементтерінің болуы.

Ең көп тараған сегменттік сұқпалар сұқпаның айналу ортасымен дәл келетін , нүктеден доға бойынша радиуспен сызылған, порталдары мен қаптамалары тең батырылатын сұқпалар болып табылады (сурет 13.1). Бұл жағдайда тең әсер ететін судың қысымы сұқпаның арынды бетіне қалыпты бағытталған және айналу ортасы арқылы өтеді. Сұқпаның айналу осін жоғары бьефтегі су деңгейінің ең жоғарғы белгісіне немесе ең жоғарғы су деңгейінен жоғары шамасына қояды. Яғни, Н=Н₁+ H; мұнда Н=0.4 - 0.6 м; жоғары бьефтегі ең жоғарғы су деңгейі мен ось аралығындағы қашықтық.

Сурет 13.1. Сегментті сұқпаның геометриялық схемасы.

Сұқпаның өлшемдері жабатын тесіктердің өлшемдерінен белгіленеді. Сұқпа аралықтарының жүктік ендері (судың қысымы әсер ететін сұқпаның бөлігі) тесік ендеріне тең болады: Вг=В. Сұқпаның есептік биіктігі: Н₁ + (0,2-0,4) м.

мұнда В – реттегіш аралықтарының ені, м; Н₁ – әсер етуші (есептік) арын, м.

Қаптау радиустарын мына шамада таңдайды: «О» тіреуіш нүктесі жоғары бьефтегі судың ең жоғарғы деңгейінен жоғары болмайтын сұқпалар үшін R = (1,2-1,5) H₁. «О» осін көтергенде радиусты R = (2,0-2,5) H₁ – ге дейін арттыруға болады.

Ригельдердің тұратын орнын судың қысымымен біркелкі бату жағдайына қарап белгілейді.

1. Сұқпаға әсер ететін күшті анықтау. Сұқпаға түсетін негізгі жүктемелер: сұқпа қаптамасына түсетін гидростатикалық қысым; сұқпаның меншікті салмағы; тосқындар қысымы.

а) Сұқпа қаптамасына түсетін гидростатикалық қысымды анықтау.

Жоғары бьеф жақтан тең әсер ететін судың қысымының күшін (Р) көлбеу (Р_г) және тік (Р_в) құраушылардың геометриялық жиынтығы ретінде ұсынуға болады:

(13.1)

Көлбеу құраушы күштер формуламен анықталады:

(13.2)

мұнда l_r – жүктік аралық, м.

Тік құраушы күштер тәуелділік бойынша анықталады:

(13.3)

мұнда көлбеу және сұқпа шектейтін төменгі жазықтықтар арасындағы бұрыш; - сұқпа шектейтін ортадағы және төменгі жазықтықтар арасындағы бұрыш; - сұқпа шектейтін көлбеу және ортадағы жазықтықтар арасындағы бұрыш.

; ; ;

Тең әсер ететін күштердің бағытын (тең әсер ететін күштердің көлбеуге еңкею бұрышы) анықтаймыз: , осыдан бұрышын анықтайды.

б) Тосқындардың сұқпаға түсіретін қысымын анықтау.

Тосқындар қысымы гидростатикалық қысымға қосымша ретінде формула бойынша есепке алынады:

(13.4)

мұнда - судағы топырақ қаңқасының көлемдік массасы, n – көлемі бірлігінің үлесімен алынған топырақ қуыстылығы, 0,35-ке тең; h_н –тосқын қабатының биіктігі (мысалдағы в үшін 2,0-2,5м шамасында қабылданады); - жүзбе тосқындардың табиғи беткейінің бұрышы ; l_r – жүктік аралық, м.

Сұқпаға түсетін толық қысым: Р_n= P+E_н; (13.5)

Толық қысымнан (Р_п) басты ригельдерге жүктемелерді бөлу. Бұтақ ашаларының бағыттары арасындағы орталық бұрыштың биссектрисаларының көлбеуге еңкею бұрышы (мәндері 3.23 суреттен алынады).

Толық күштің (Р_п) көлбеуге еңкею бұрышы:

; (13.6)

Егер болса, онда күш басты ригельдерге тең бөлінген деп есептеуге болады, яғни Q_b =Q_н .

Жүктемелердің басты ригелдерге бөлінуі (3.23 сурет)

; (13.7)

в) Сұқпаның меншікті салмағын анықтау. Сұқпаның СКБ Мосгидросталь [29]ұсыныстары немесе А.Р.Березинскийдің формуласы бойынша анықтайды:

(13.8)

мұнда F – сұқпа жабатын тесіктің ауданы, немесе 3.25 суреттегі G= f(Ql_от) графигі бойынша анықтайды.

Сурет 13.2. Бас ригельге түсетін жүктемелердің схемасы.

Жару – сұқпаны отырғызуды тексергенде ескеретін күш.

(13.9)

мұнда - судың тығыздығы, т/м³; g – еркін түсу жылдамдығы; B_ск – тығыздағыш қимасының ені, B_ск= 0,5м қабылдаймыз; B_уп – тығыздағыштың түйісу бөлігінің ені, В_уп= 0,07м; B_r – сұқпаның жүктік ені, B_r = В.

Сору – реттегіш табалдырығынан жұлынғанда, түптік тығыздықтың астынан вакуум әсерінен пайда болатын және төмен қарай бағытталған тік күш. Соруды көтеру күшін анықтағанда ескерген жөн. Сору қарқыны:

q_под = 0,06 Мпа  0,6 кгс/см²

Р_под = q_под *В_уп * l_уп ; (13.10)

мұнда l_уп – түптік тығыздалу ұзындығы, l_уп = В_r = B, м.