Зрівноважене загородження масиву рідини

Урівноважене загородження масиву рідини (води) відноситься до гідротехнічних споруджень і може бути використано при будівництві водоймищ, перемичок, у тому числі підземних шахтних водозбірників. Відомим є загородження масиву рідини, що уявляє собою захисне спорудження, дамбу [1], залізобетонну конструкцію, металеву стінку, шибер та ін. Недоліками такого пристрою є: - підвищена матеріалоємність; - несприятливий напружений стан матеріалу загородження через геометричну конфігурацію, обумовлений переважно зсувними або згинальними напругами, що визначають найбільш «тверді» і маловивчені умови міцності. Метою винаходу, що усуває недоліки існуючих систем загороджень масиву рідини (води), є створення такої конструкції, яка мала б мінімальну матеріалоємність і коли напружений стан елементів такого загородження був би функціонально визначним для однозначного рішення проблеми її міцності та довговічності. Поставлена задача вирішується тим, що урівноважене загородження масиву рідини, що уявляє собою захисне спорудження для стабільного утримання шару рідини висотою h, виконано у вигляді сталевої або · залізобетонної стрічки довжиною L=1,311 h, надводного лонжерона, що закріплений по берегах масиву рідини, придонного лонжерона, що закріплений до дна масиву рідини за допомогою анкерів, а вигнута вісь стрічки, що сприймає гідростатичний тиск рідини, профільована за спеціальним законом, причому точка закріплення стрічки до дна відстоїть від крапки її закріплення до надводного лонжерона на відстані по горизонталі a=2Lk/K(k) і по вертикалі на h=L[-1+2E(k)/K(k)], де L - довжина стрічки; К(k), Е(k-)] - повні еліптичні інтеграли відповідно І і II роду; k=1/ 2 - модуль еліптичних інтегралів. Надводний лонжерон знизу підпирається вертикальними стійками, а придонний лонжерон утримується в статичному стані анкерами або регульованими канатними розпірками. На фіг.1 зображена форма профілю урівноваженого загородження АВ , h і а - координати точки А в прийнятій на фіг.1 системі координат XZ, L - довжина стрічки як довжина кривої АВ, х і z - координати точок профілю стрічки, FA, FB - опорні, розподілені по ширині стрічці реакції в точках А і В . На фіг.2 приведена принципова схема загородження масиву рідини. Зрівноважене загородження масиву рідини містить надводний лонжерон 1, сталеву або залізобетонну стрічку 2 , придонний лонжерон 3. Поставлена задача вирішується на основі встановленого теоретичним шляхом наступного фізичного факту: якщо абсолютно гнучку досить широку стрічку, що призначена для загородження масиву рідини (води), закріпити в опорних точках А і В (фіг.1) так, щоб виконувалися умови: a=2Lk/K(k), h=L[-1+2E(k)/K(k)] (1) то в цьому і тільки в цьому випадку результат гідростатичного тиску рідини приводить до того, що в точці А опорна реакція FA буде спрямована строго по вертикалі, а реакція FB в точці В - строго по горизонталі, а відповідно до відомого з теорії пружності принципу отвердіння це співвідношення сил не зміниться, якщо гнучку стрічку замінити реальною твердою конструкцією, що копіює її форму рівноваги, зображену на фіг.1. Ця обставина створює передумови не тільки для достовірного розрахунку на міцність вузлів кріплення загородження в точках А і В, але й обумовлює максимальне спрощення конструкції загородження в цілому. При цьому форма кривої АВ описується значеннями поточних координат х і z в системі XZ, обумовлених розрахунковим шляхом. Подовжні розподілені по ширині стрічки розпірні зусилля є постійними і однаковими у всіх точках кривої АВ і визначаються за формулою 2 F = 0,291 × gL , (2) причому для опорних, розподілених по ширині стрічки реакцій у точках А і В мають місце рівності FA=FB=F (3) Таким чином, винахід урівноваженого загородження масиву рідини (води) уявляє собою будівельну конструкцію (фіг.2), що містить в собі надводний лонжерон 1, що закріплений по берегах масиву рідини, сталеву або залізобетонну стрічку 1, профіль якої визначається розрахунком, придонний лонжерон 3, що закріплений до дна за допомогою анкерів. При цьому міцність надводного лонжерона, стрічки і придонного лонжерона розраховується, виходячи з дії на них розподіленого навантаження, обумовленої формулами (2) і (3). Винахід створює передумови для достовірного розрахунку на міцність вузлів кріплення загородження в крайніх точках кріплення й обумовлює максимальне спрощення конструкції загородження в цілому. Джерела інформації: Гидротехнические сооружения горнорудных предприятий: Тематический сб. научн. тр удов ВИОГЕМ. Белгород: ВИОГЕМ, 1983.