Шұғыл болатты бөгеттер: Құрылысы, артықшылықтары және тарихы
Steel dam
ТЕМІР БЕСЕТТЕР: Сирек кездесетін конструкция, АҚШ-тағы 2 мысалы сақталған. Локомотив сумен жабдықтау, тау-кен өнеркәсібі үшін салынған. Құны жоғары болғандықтан таралмады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Болатты бөгет – су ағынын тоқтату немесе баяулату үшін салынған құрылым, ол тас, топырақ, бетон немесе ағаш сияқты кең таралған құрылыс материалдарынан емес, болаттан жасалған бөгеттің бір түрі. Ондай бөгеттер салыстырмалы түрде аз салынған. АҚШ-та салынған үш бөгеттің екеуі бүгінге дейін сақталған: 1898 жылы Аризона шөлінде Атчисон, Топека және Санта-Фе темір жолының (ATSF) локомотивтерін сумен қамтамасыз ету үшін салынған Эшфорк-Бэйнбридж болатты бөгеті және 1901 жылы Мичиганның Жоғарғы түбегіндегі металл өңдеу заводтарын сумен қамтамасыз ету үшін салынған Редридж болатты бөгеті. Үшінші бөгет, Монтана штатындағы Хаузер көлінің бөгеті 1907 жылы аяқталған, бірақ 1908 жылы құлап кеткен. Бірінші дүниежүзілік соғыстан кейін болаттың бағасы цемент бағасымен салыстырғанда бірнеше есеге өскендіктен, болатты бөгеттердің салынуы экономикалық тұрғыдан тиімсіз деп танылды. Алайда, 21-ғасырда олардың экономикалық тиімділігі артып, құрылыс алаңындағы еңбек шығындарының төмендеуіне, көлемді материалдарды тасымалдау құнының төмендеуіне, жыл ішіндегі құрылыс уақытының ұзаруына және құрылыс жоспарларының заңнамалық талаптарға сәйкес келу икемділігіне байланысты өте жақсы болып табылады.
A steel dam is a type of dam (a structure to impound or retard the flow of water) that is made of steel, rather than the more common masonry, earthworks, concrete or timber construction materials. Relatively few examples were ever built. Of the three built in the US, two remain: the Ashfork Bainbridge Steel Dam, built in 1898 in the Arizona desert to supply locomotive water to the Atchison, Topeka and Santa Fe Railway (ATSF), and the Redridge Steel Dam, built 1901, in the Upper Peninsula of Michigan to supply water to stamp mills. The third, the Hauser Lake Dam in Montana, was finished in 1907 but failed in 1908. Steel dams were found to be uneconomical after World War I, as the price of steel increased by many multiples, compared with cement prices. Their economics are highly favourable in 21st century due to lower total onsite labour costs, lower cost for bulk material transportation, availability of more construction time in a year, and flexibility in construction plan complying statuary requirements, etc.
Жұмыс істеу қағидаттары
Болат бөгеттер жерге бекітілген бірнеше негіздерді пайдаланады. Бұл негіздер тіректерді ұстайды, ал тіректер өз кезегінде болат пластиналарды ұстап тұратын палуба арқалықтарын ұстайды. Су осы пластиналармен жанасады. Арқалықтар мен пластиналар ағысқа қарай бұрышталған, сондықтан су салмағының бір бөлігі тіректер мен негіздерге төмен қарай бағытталған күш түсіріп, оларды орнында ұстайды. Егер пластиналар тік болса, мысалы, болаттан жасалған қоршау бөгеттерде, күштің бәрі көлденең болар еді және көлденең күш пен иілу моментіне қарсы тұру үшін әлдеқайда зор тіректер мен бекіткіштер қажет болар еді.
Steel dams use a series of footings anchored in the earth. These footings hold struts which in turn hold up a series of deck girders which in turn hold steel plates. It is these plates that the water comes in contact with. The girders and plates are angled in the downstream direction so that part of the weight of the water acts with a downward force on the struts and footings, holding them in place. If the plates were vertical, as in a steel cofferdam, all the force would be horizontal and much more massive struts and anchors would be required to counteract the horizontal force and bending moment.
Тікелей төселген
Сол жақтағы суретте көрсетілген тікелей орнатылған нұсқада барлық тіреулер параллель. Сондықтан пластиналық арқалықтарда созу күші болмайды.
In the direct strutted version, shown in the illustration at left, all the struts are parallel. There is thus no tensile force in the plate girders.
Қалқалы
Сол жақтағы суретте көрсетілген, консольді тіреулі нұсқада жоғарғы тіреу (немесе конструкциясына байланысты тіреулер) консольді ферма ретінде жасалуы мүмкін. Барлығы бірдей негізге тіреліп тұрғандықтан, палубаның жоғарғы бөлігі керілуге ұшырайды және консольді бөлімнің моменті осы бөлімге соққан судың моментімен теңестіріледі.
In the cantilever strutted version, shown in the illustration at left, the top strut (or struts, depending on design) can be fashioned into a cantilever truss. By all going to the same footing, the upper part of the deck girders are thus in tension and the moment of the cantilever section is offset by the moment of the water impinging on that section.
Шалпан
Екі типті құрылыста да пластиналардың шеттері тігізгендей болып келуі қалыпты жағдай, бұл жоғарыдағы Редридж болат бөгетінің суретінен көрініп тұр. Мұның себебі – судың немесе ауа температурасының өзгеруіне байланысты болат пластиналардың еркін кеңеюіне және жиырылуына жағдай жасау.
In both types of construction, it is typical for the plates to have a scalloped appearance, as can be seen in the Redridge Steel Dam illustration, above. It is to allow free expansion/contraction of the steel plates as the water or ambient temperature changes.
Құрылыс-конструкторлық келісімдер
Екі есептеу шарттамасы бар, яғни арқалық пластинасының бұрышы мен тіреу бұрышы. Арқалық/пластина бұрышын көлденеңге жақындату арқылы күштің нормальдық компоненті тікке қарай артады; бұл тұғырлардың аз көлденең күшке төтеп беруін білдіреді, бірақ белгілі бір жоғары ағыс қысымы үшін көбірек болат қажет. Тіреу бұрышын тікке жақындату тұғырлардағы көлденең моментті азайтады, осылайша сығу қаупі төмендейді.
There are two design trade offs, the girder plate angle and the strut angle. Increasing the girder/plate angle towards the horizontal, the normal component of the force will increase towards vertical; this means that footings do not need to resist as much horizontal force, but requires more steel for a given upstream head. Increasing the strut angle towards vertical reduces the horizontal moment on the footings, reducing the risk of sliding.
Құйылу жолдары мен құбырлар
Болатты бөгеттерде су төгу құрылысы болуы да, болмауы да мүмкін. Ashfork Bainbridge су төгу құрылысына ие болмаған, бірақ судың тоғанның жотасынан тікелей ағуы үшін жобаланған, ал Redridge-де су төгу құрылысы және төмен жатқан ұнтақтағыштарға су жеткізуге арналған су құбыры болған.
Steel dams may or may not have a spillway. The Ashfork Bainbridge did not have one but was designed to allow water to pour directly over the crest, while the Redridge had both a spillway and a water pipe to supply water to downstream stamp mills.