segmentna ustava

Diplomski rad Petar Vujaklija RG5881/02

S a d r ž a j:Projektni zadatak za diplomski rad 2 Tehnički izvestaj 8

Hidrološki podac 10

Analiza opterećenja 11

Određivanje položaja potpornih ruku ustave 12

Proračun debljine lima 14

Parcijalni naponi u limu 15

Dimenzionisanje sekundarnih nosača 19

Dimenzionisanje glavnih nosača 20

Širina aktivne ploče (glavni i sekundarni nosači) 21

Kontrola napona i ugiba glavnih nosača 23

Dimenzionisanje poprečnih nosača 26

Širina aktivne ploče poprečnih nosača 29

Kontrola napona i ugiba poprečnih nosača 32

Ivični poprečni nosači sa ušicama za podizanje ustave 35

Potporne ruke segmentne ustave 36

Sila dizanja ustave S 38

Proračun ankera 42

Predmer i predračun 43

Literatura 44

1


UNIVERZITET U NIŠUGRAĐEVINSKO-ARHITEKTONSKI FAKULTETKATEDRA ZA HIDROTEHNIKU

PROJEKTNI ZADATAK ZA DIPLOMSKI RAD

Student:Petar Vujaklija, RG 5881/02

1. UVOD

Sa namerom da se iskoristi hidroenergetski potencijal reke Nišave, na područiju opštine Bela Palanka urađena su idejna rešenja za više manjih hidroelektrana, za potrebe više potencijalnih investitora i u saglasnosti sa lokalnom samoupravom. Jedna od njih je MHE „Čiflik“.

MHE Čiflik je protočno postrojenje pribranskog tipa pa su brana i elektrana na istom profilu i predstavljaju funkcionalno jedinstveni objekat. Lokacija elektrane je na reci Nišavi, u ataru sela Čiflik, Opština Bela Palanka, uzvodno od manastira Sveti Otac, na stacionaži км 63+300 toka Nišave (lok. stacionaža 1+300).

2. OPIS I IZVOD IZ IDEJNOG REŠENJA MHE „ČIFLIK“

2.1. Lokacija brane i hidroelektrane

Na uzvоdnom delu sliva, na reci Visočici, koja je desna pritoka Nišave, postoji višenamenska akumulacija Zavoj u kojoj se vrši godišnje izravnanje doticaja. Voda iz akumulacije se koristi i za proizvodnju električne energije u vršnoj HE Pirot, koja je predviđena za rad u špicevima potrošnje konzuma, 3-4 sata dnevno. Iskorišćena voda predstavlja šok za Nišavu, kako po proticaju od 45 m3/sek, tako i po temperaturi vode od 4-6 oC, pa je predviđeno da se ovaj problem ublaži upuštatanjem samo dela proticaja iskorišćene vode istovremeno direktno u Nišavu. Ostatak vode se smešta u kompenzacioni bezen, iz koga se kasnije tokom dana ravnomerno ispušta u reku.

Na nizvodnom toku Nišave, u Sićevačkoj klisuri, postoje dve protočne derivacione hidroelektrane koje su izgrađene pre oko 100 godina - Sveta Petka u ataru sela Ostrovica i Sićevo u blizini sela Sićeva.

Na predmetnom lokalitetu dužine oko 3 km, izvršeni su neophodni geodetski radovi, rekognosciranje terena od strane stručnih lica, kao i analiza vlasničke strukture . Na ovom delu toka Nišava raspolaže bruto padom od oko 5 m.

2


Na početku razmatrane deonice Nišave, lokalna stacionaža 0+000 (stacionaža 62+000 toka Nišave), nalazi se seoska plaža i stara kamena pregrada kojom počinje dovodna vada vodenice koja je napuštena i nije u funkciji nekoliko desetina godina. Profil nije podoban za funkcionalne promene. Uzvodno, do stacionaže 0+280, proteže se prava deonica sa mirnom i dubokom vodom. Od stacionaže 0+300 do stacionaže 0+550 Nišava teče kroz dva rukavca sa većim ujednačenim podužnim padom, opstrujavajući adu obraslu gustom vegetacijom. Na profilu 0+570 Nišava teče ispod mosta na putu Niš – Sofija. Most ima četiri oslonca, od kojih su dva rečni stubovi. Uzvodno od mosta su dve deonica sa dubokom vodom i malim padom. One su ograničene kamenim kaskadama na profilima 0+860 i 0+910. U zoni kaskada, na levoj obali, nalazi se manastir Sveti Otac sa konakom i starom česmom izvanrednog kvaliteta vode. Uzvodno, do brzaka koji je na profilu 1+150, tok je miran, voda doboka. Na prelivu ovog brzaka, stacionaža 1+300, nalazi se profil brane i elektrane. Levoobalna inundacija je u vlasništvu Manastira, a desnoobalna, na kojoj je zgrada elektrane, je u privatnom vlasništvu. Generalno od profila 1+420 uzvodno proteže se atar sela Sinjac, sa dominantno privatnim vlasništvom nad parcelama, osim dve na levoj obali nizvodno od železničkog mosta koje se vode na Zem. zadrugu iz Sinjca. Od brane do profila 1+860 padovi su prosečni, sa kaskadom na profilu 1+600. Na ovoj deonici se nalazi i ada dužine oko 100 m. Uzvodno, sve do železničkog mosta na Nišavi, stacionaža 2+750, smenjiju se deonice sa većim padom, većim brzinama vode i nesimetričnim zakrivljenim koritom. Na ovoj deonici se nalaze dve ade dužina 120 do 150 m. Ispod železničkog mosta prolazi poljski put. Ovaj put takođe prolazi i ispod međunarodnog puta Niš – Pirot, koristeći podvožnjak kojim se provodi i jaruga-potok iz sela Sinjac. Uzvodno od železničkog mosta više od 400 m je deonica reke vrlo malog pada i niske desne obale, a zatim do granice sa opštinom Pirot Nišava raspolaže bruto padom oko 4,5 m, sa vrlo niskim obalama.

Zgrada elektrane je udaljena 40 m od međunarodnog puta Niš – Sofija. Već postoji prosečen trup ogranka pristupnog puta, koji treba revitalizovati planiranjem i oplemenjivanjem kolovoza, kako bi mogao da se koristi za transport kabastih i teških tereta. Pristupni put se odvaja od postojećeg parkinga, pa nije potrebna rekonstrukcija postojećeg puta. Do profila brane se može prići i levom obalom, starim lokalnim putem Čiflik – Sinjac sa makadamskim kolovozom. Put je tesan ali se može koristiti za transport pri izvođenju radova.

Lokacija postrojenja je između puta i železničke pruge i izvan koridora postojećih i planiranih infrastrukturnih objekata, kao i izvan koridora 10. Visokonaponski 10 kV dalekovod, kao i niskonaponska mreža, udaljeni su 1100, odnosno 900 m od lokaliteta. Izvor vode koji je moguće kaptirati, odnosno česma sa pitkom vodom, udaljeni su 500 m. Moguć je priključak na vodovodnu mrežu Čiflika, na udaljenosti od 1000 m.

Branom građevinske visine oko 6,00 m formiraće se uspor na koti 312,90 mnm koji će se protezati sve do profila 300 m uzvodno od železničkog mosta. Desna obala nizvodno od brane je sačinjena od čvrstih krečnjaka. Desna obala uzvodno od brane duž celog uspora je relativno niska. Parcele na inundaciji su u privatnom vlasništvu, a većina je u ataru sela Sinjac. Leva obala je takođe niska i nizvodno i uzvodno od brane, samo je na nekim deonicama iznad kote ogledala usporene vode. Parcele na levoj obali su u vlasništvu Manastira, Zemljoradničke zadruge Sinjac i privatnika.

Kamenolomi sa separacijama su udaljeni od lokaliteta 20 km. Fabrike betona, pogoni za obradu armature, stovarišta građevinskog materijala kao i više privatnih preduzeća sa građevinskom mehanizacijom i transportnim sredtvima postoje u Beloj Palanci – 8 km, i u Pirotu – 16 km. Pozajmišta rizle – prirodnog drobinskog materijaja nalaze se u obliku sipara duž puta Niš – Pirot na udaljenosti od lokaliteta 150 do 400 m, i mogu se slobodno koristiti. Kao pozajmišta zemljanog i šljunkovito-peskovitog materijala, praktično neograničene količine, mogu se iskoristiti dve ade koje će biti potopljene akumulacijom. Prosečna udaljenost od objekata je 350 m.

3


2.2. Opis tehničkog rešenja

Izborom i lociranjem objekata postrojenja, njihovih dimenzija i gabarita, ispoštovan je postulat da se ne remeti prirodni režim vodotoka i okoline u svakom aspektu i nizvodno i uzvodno od profila elektrane, zadržavajući vodu generalno u koritu reke i delimično na inundaciji. Koncepcija tehničkog rešenja je takva da ne ugrožava biljni i životinjski svet u reci i na obalama, naprotiv, može se reći da ovo rešenje ima pozitivan uticaj na vodotok i okolinu.

MHE Čiflik je protočno postrojenje pribranskog tipa pa su brana i elektrana na istom profilu i predstavljaju funkcionalno jedinstveni objekat. Instalisani proticaj postrojenja je 40 m3/sek na bruto padu od 4,70 m (3,4 m uspora+1,3 m ukopavanja).

Branom građevinske visine oko 6,00 m formiraće se uspor na koti 312,90 mnm, dužine oko 1800 m, sve do profila 300 m uzvodno od železničkog mosta, što podrazumeva izdizanje nivoa vode na profilu brane generalno za 3,40 m. Akumulacijom će se potopiti i dve ade, koje mogu da posluže kao pozajmišta zemljanog i šljunkovito-peskovitog materijala. Iskopom će se formirati dopunski prostor za deponovanje nanosa i popraviti karakteristike profila pri tečenju katastrofalnih voda. Kriterijum na osnovu koga je izvršen izbor kote uspora, odnosno radnog nivoa akumulacije je da se na profilu železničkog mosta ne pogoršaju uslovi prirodnog tečenja. Usvojena kota radnog nivoa vode u akumulaciji je na profilu železničkog mosta za 0,20 m niža od kote vode u prirodnom koritu kada njime teče 45 m3/sek, što je redovni proticaj kada elektrana Pirot radi punim kapacitetom. Denivelacija od 0,20 m omogućava dizanje nivoa za tu vrednost, pri povećanju proticaja, a da se ne prekorači prirodni režim tečenja i da sigurno ne dođe do izlivanja. Povećanje nivoa vode iznad kote uspora biće registrovano na profilu mosta instrumentima za kontinualno automatsko registrovanje nivoa vode sa daljinskim prenosom do komandne zgrade postrojenja, odnosno do uređaja za automatsko manipulisanje ustavama, čijim se dizanjem propušta kroz branu potrebna količina vode radi sprečavanja izlivanja i održanja radnog nivoa vode konstantnim na profilu železničkog mosta. Kod mosta se postavljaju i instrumenti za uzbunjivanje koji će omogućavati i ručnu manipulaciju ustavama. Potrebni električni vodovi biće ugrađeni u rov duž desnoobalnog zažtitnog nasipa.

U ovim slučajevima, nivo vode uzvodno od brane jednak je radnom nivou, ili je veći, sve do maksimalnog, pri tečenju katastrofalnih voda. Ovakav režim rada treba da bude sproveden automatskim upravljanjem postrojenjem, uz mogućnost automatske i ručne manipulacije ustavama i ostalom hidromehaničkom opremom. Obezbediće se automatsko uzbunjivanje i signalizacija promena nivoa vode, odnosno promena proticaja, u sprezi sa automatskim elektromotornim pogonom i ručnom manipulacijom ustavama. Moguća je dovoljno brza manipulacija ustavama, tako da se mogu izbeći iznenađenja i neželjeni događaji (izlivanje), uz uslov da se objekti održavaju uredno. Nije potreban temeljni ispust. Izbor hidromehaničke opreme je predmet idejnog i glavnog projekta. Idejnim projektom će se obraditi oprema i raspisati tender, a glavnim projektom će se rešiti svi detalji.

Sigurnost ovakvog načina rada postrojenja obezbeđuje se sa najmanje dva alternativna izvora energije, čime se postižu i sledeći efekti:

Omogućava se evakuacija velikih voda prirodnim režimom tečenja, Omogućava se transport vučenog nanosa, Ne pogoršavaju se uslovi zaštite priobalja od poplava, Isti uslovi u pogledu podzemnih voda, Formira se 1,5 km mirne vodne površine podobne za rekreaciju, Nema problema oko „proticaja biološkog minimuma“

Nizvodno od brane se korito reke čisti i produbljuje sa prosečnim podužnim nagibom dna od 0,05 % na dužini od 1000 m, čime će se ostvariti derivacioni deo pada od 1,30 m (obaranjem

4


kote dna reke na profilu brane za 1,3 m), sa kotom donje vode 308,20 mnm. Na ovaj način se formira bruto pad postrojenja HBR= 4,70 m. Materijal koji se kopa iz korita reke ja raznovrsnog granulometrijskog sastava i krupnoće, od zaglinjenih šljunkovito-peskovitih, do krupnijih komada kamenja i oblutaka vučenog nanosa. Sav materijal iz iskopa se koristi za izradu nasipa. Veći deo radova na iskopu će se obaviti na rukavcima Nišave duž ade nizvodno od drumskog mosta, a značajnije obaranje nivoa donje vode ostvariće se uklanjanjem dve pregrade od krupnog kamenja koje formiraju kaskade uzvodno od mosta, u zoni konaka i Manastira. Iskop u zoni ade ima karakter regulacije Nišave, koja na ovoj deonici teče kroz dva rukavca. Radovi na produbljenju i proširenju korita reke se mogu efikasno obavljati samo u suvoj građevinskoj jami. U tu svrhu će se prvo pregraditi levi rukavac za vreme malih voda, na početku i na kraju ade, čime će voda biti skrenuta u desni rukavac. Nakon završene regulacije ukloniće se pregrade. Na isti način je moguće produbljenje i desnog rukavca, ukoliko se nakon detaljnije analize bude zaključilo da je to potrebno. Produbljenjem korita reke duž ade spustiće se i kote dna reke na profilu drumskog mosta. Kako most ima dva rečna stuba, od kojih je levi napadnut maticom reke, izvešće se neophodni radovi na stabilizaciji i fiksiranju dna reke na profilu mosta. Ovi radovi podrazumevaju izradu praga i oblaganje dna i obala reke ispod mosta kamenom u cementnom malteru.

Desna obala nizvodno od brane je sačinjena od čvrstih krečnjaka. Desna obala uzvodno od brane duž celog uspora je relativno niska, pa je potrebno da se uradi vodonepropustni nasip duž obale, kako bi se sprečilo plavljenje i održala namena obradivih površina na inundacijama.

Leva obala je samo na maloj dužini iznad kote ogledala vode, pa je i ovde duž većeg dela obale neophodno da se izvede zaštitini nasip. Nasipi će se izvesti od različitih materijala iz iskopa i iz pozajmišta koji ne mogu da obezbede vodonepropusnost. Vodonepropusnost nasipa kao i vododrživost podloge biće obezbeđena ugradnjom geomembrana ili fondalina. Na delu leve obale sa tesnom inundacijom (km 1+450 do km 1+550, lok. stac.) dužine oko 100 m nije moguće da se efikasno izvede zemljani nasip, pa će se obala zaštiti izradom priboja od čeličnih talpi (npr. Larsen, Hoesch...).

Širine inundacija su relativno male, od 0 do 120 m. Površine obe inundacije od nekoliko hektara su proporcionalne dužini uspora, nisu velike, pa se njihovim potapanjem može dobiti jednostavno alternativno varijantno rešenje, ukoliko Investitor bude uspeo da povoljno reši imovinsko-pravne odnose, koji će, u svakom slučaju, delimično uticati na ekonomičnost postrojenja.

Brana je locirana 500 m uzvodno od manastira Sveti Otac, na stacionaži km 63+300 toka Nišave (lok. stationaža km 1+300) i ona predstavlja najdelikatniji objekat postrojenja. Kriterijum za izbor lokacije brane bio je optimum u odnosu na energiju, tehničko-tehnološke uslove, vlasničku strukturu, održavanje i ekologiju. Jedan od povoljnih profila koji se nalazi 500 m nizvodno od usvojenog, odbačen je zbog neposredne blizine manastira Sveti Otac i konaka, kao i zbog ugrožavanja izvora i česme. Osim toga, bilo bi veoma teško i skupo odvesti bujičnu vodu sa padina planine Belave, koja se propustom provodi ispod železničke pruge.

Izgradnjom brane diže se prirodni nivo reke do radnog nivoa akumulacije. Propuštanje viška vode, kao i velikih voda, kroz profil na kome je brana, obezbediće se kroz tri polja koja se zatvaraju pokretnim delovima brane – ustavama. Dizanjem ustava do potrebne kote, oslobađa se proticajni profil za evakuaciju viška vode, a njihovim potpunim uklanjanjem iz proticajnog profila se omogućava evakuacija katastrofalne količine vode. Imajući u vidu širinu korita reke i visinu potrebnog uspora na profilu brane, svrsishodno je da se primene tri segmentne ustave, (dva rečna stuba), koje u potpunosti zadovoljavaju uslove eksploatacije. Dve ustave uz levu obalu su dužine 10,00 m i visine 2,00 m. Ustava uz desnu obalu, koja je u zoni ulazne građevine, dužine je 6,00 m i visine 3,00 m. Ova ustava ima ulogu temeljnog ispusta, a služi i za evakuaciju vučenog nanosa iz zone praga ulazne građevine. Alternativno rešenje se može dobiti primenom tablastih čeličnih ustava sa rešetkastim glavnim nosačima. Preko brane postoji pešački most za internu upotrebu, a koji će koristiti i za pregled i održavanje objekata i opreme.

5


Zgrada elektrane je na desnoj obali, upravna je na tok reke i pruža se između obalnog zida i stenskog masiva koji ograničava desnoobalnu inundaciju. Montažni i mašinski prostor nisu zatvoreni halom. Turbinsko-generatorski prostor će se izvesti kao šahtni, a montaža-demontaža-remont kompletne opreme vršiće se uz pomoć pokretnih dizalica, koje se angažuju po potrebi. Gradi se objekat u kiji se smeštaju komandni prostor, tafoi niskog i visokog napona, elektrika i automatika.

Elektrana će imati tri agregata sa cevnim „S“ turbinama sa horizontalnim vratilom. Jedan agregat treba da bude sa instalisanim protokom od oko 8 m3/sek, a dva agregata sa po 16 m3/sek, što će omogućavati vrlo povoljan i elastičan rad elektrane. Iskorišćena voda se vraća u reku kroz sifon i odvodnu vadu, za svaki agregat posebno.

Pristup zgradi elektrane, kao i sav transport, obavljaće se postojećim putem dužine 80 m od parkinga na međunarodnom putu Niš-Sofija. Ova deonica će se revitalizovati prema potrebama elektrane. Pristup je takođe moguć i lokalnim putem na levoj obali.

Priključak na distributivnu mrežu biće ostvaren preko razvodnog postrojenja 10 kV (ulaz, izlaz) u zgradi elektrane, kablom do prvog dalekovodnog stuba.

Maksimalna bruto snaga elektrane je : Nbr=9,81x40x4,7=1.880 kWRaspoloživi hidroenergetski potencijal: Era=9,81x20,4x4,7x8.760=8,24 GWh

Ulazna građevina sa tri polja-otvora i rešetkom se nalazi u obalnom zidu. Na svakom otvoru ulazne građevine, iza rešetke, nalaze se tablaste ustave (radna i pomoćna) kojima se može sprečiti tečenje vode ka vodnim komorama turbina. Prag ulazne građevine je 1,20 m iznad dna reke, odnosno iznad praga ustave, čime se sprečava ulaženje vučenog nanosa u vodnu komoru ispred turbina.

Odvodna vada elektrane kojom se iskorišćena voda vraća u reku slobodnim tečenjem, počinje profilom na izlazu iz sifona i završava izlivnom građevinom na kraju obalnog zida. Sastoji se od tri nezavisna kanala. U sastavu izlivnog objekta je zatvaračnica odvodne vade sa uređajima za manipulaciju tablastim zatvaračima. Ovi zatvarači istovremeno služe i kao sifonski, što je omogućeno veoma kratkom odvodnom vadom.

Riblja staza. Na nizvodnom toku Nišave, u Belopalanačkoj kotlini, atar sela Klisura, 5 km od predmetnog lokaliteta, postoji niska kamena brana, a u Sićevačkoj klisuri, postoje dve protočne derivacione hidroelektrane koje su izgrađene pre oko 100 godina - Sveta Petka u ataru sela Ostrovica i Sićevo u blizini sela Sićeva, nemaju riblje staze, niti bilo koju drugu mogućnost za migraciju riba iz reke Južne Morave ka uzvodnom toku Nišave.

U Nišavi živi više vrsta riba (klen, mrena,skobalj,som,šaran,linjak,krkuša...) i sve se evidentno mreste u blizini mesta boravka. Mesta mrešćenja su poznata i ona su, za vreme mresta, pod nadzorom ribolovačkog udruženja. Imajući sve ovo u vidu, može se zaključiti da izgradnja riblje staze nije neophodna. Međutim, uvažavajući savremene ekološke tendencije, pojavu da se kvalitet vode u Nišavi godinama popravlja, kao i činjenicu da se u reci peca sve veći broj krupne potočne pastrmke, predviđena je izgradnja riblje staze na levoj obali.

Riblja staza povezuje donju i gornju vodu duž leve obale, oslanjajući se na levoobalni zid. Riblja staza je u obliku hidrotehničkog stepenastog kanala sa šikanama i slobodnim tečenjem.

3. ЗАДАТАК

6


3.1. Прикупити постојеће хидролошке податке о водотоку на предметном профилу.

3.2. Срачунати нивое при течењу воде вероватноће појаве једном у сто година, за правоугаоно корито ширине 29 м, са три поља ширине по 8 м и два речна стуба дебљине по 2,5 м.

3.3. Урадити идејни пројекат сегментне уставе за формирање успора висине 3,5 м.

3.4. Урадити оријентациони предмер и предрачун радова за једну уставу.

Рок за израду је три месеца.

Дипломски рад се предаје у три примерка, од којих два задржава Факултет.

ПРЕДМЕТНИ НАСТАВНИК:

Проф. gр Душан Живковић

Tehnički izveštaj

7


U cilju regulisaja režima vodotoka definisanog projektnim zadatkom, previdjena je izgradnja pregrade na reci Nišavi na lokaciji koja pripada teritoriji opštine Bela Palanka. Izgradnjom pregrade omogućava se stvaranje akumulacije za potrebe male hidroelektrane HE Čiflik. Pregrada je locirana na karakterističnom poprečnom preseku po celoj širini vodotoka a na stacionaži km63+300 toka Nišave. Sastoji se iz tri ustave na prelivnim poljima koja su ograničena obalnim zidovima i sa dva rečna stuba. Za regulaciju režima vodotoka predviđene su tri segmentne ustave od čeličnog lima. Segmentna ustava se sastoji od zaustavnog lima koji ima oblik segmentne cilindrične ljuske, primarne noseće konstrukcije u obliku roštilja od poprečnih i podužnih nosača, glavnih nosača, potpornih ruku, oslonaca i uređaja za vođenje i zaptivanje. Segmentna ustava zaustavlja protok vode, a silu pritiska prenosi preko potpornih ruku, ležišta i ankera u betonu na obalne zidove i rečne stubove. Manipulacija segmentnom ustavom vrši se elektromehaničkim pogonom preko lanaca koji su povezani sa ušicom na samoj konstrukciji ustave. Elementi zaptivanja nalaze se na samoj ustavi dok su elementi vođenja ustave sastavni delovi betonskog stuba i praga za oslanjanje ustave u zatvorenom položaju.

U operativnom smislu segmentna čelična ustava ima ležište sa samomazajućom čaurom od bronze kao osovinom i pogon za manipulaciju.

Funkcionalno rešenje

Na lokaciji pregrade širina korita reke Nišave iznosi 29 metara. Za formiranje uspora visine 3,5 metra definisane su tri segmentne dimenzija L=8,0 m i H=3,5 m koje su između dva obalna zida i dva stuba u vodotoku dimenzija 2,5 x 6,0 x 8,0 m.

Nakon prikupljanja postojećih hidroloških podataka o vodotoku na predmetnom profilu određeni su i sračunati nivoi pri tečenju vode verovatnoće pojave jednom u sto godina, tj. pri proticaju od Q= 520m3/s . Određivanje nivoa stogodišnje vode na karakterističnom mestu izvršeno je pomoću kompjuterskog programa HEC-RAS, pogodnog za modeliranje rečnih tokova. Centar rotacije segmentne ustave, tj. mesto oslonca ustave na okolne stubove postavljen je radi sigurnosti od udara plivajućih predmeta i potapanja pri katastrofalnim proticajima na 1,20 metara od određenog nivoa stogodišnje vode.

Potporne ruke koje nose telo ustave i spajaju je sa ležištem i osloncem na stubovima dimenzionisane su prema maksimalnim silama u njima. Njihov položaj određen je tako da maksimalne sile u svim potpornim rukama budu približno jednake.

Debljina čeličnog zaustavnog lima na telu ustave određena je tako da ni u jednom polju lima ne budu prekoračeni dozvoljeni naponi i ugibi.

Dimenzije i vrste svih nosača na telu ustave (glavnih, poprečnih i sekundarnih) određene su prema maksimalnim momentima savijanja i dozvoljenim naponima za čelik Č0452.

Sila dizanja ustave određena je tako da u svakom trenutku obezbedi normalno manipulisanje ustave tj. njeno dizanje i spuštanje. Proračunom je određena veličina sile dizanja ustave koja pri maksimalnom pritisku vode savladava silu trenja i težinu ustave.

S obzirom na pogodne geološke i geometrijske karakteristike profila moguće je efikasno sinhronizovati operacije tehnološkog procesa izgradje objekta u sušnom periodu (izrada zagata, betoniranje temelja stubova, ugradnja opreme).

Konstuktivni elementi

8


Predmet diplomskog rada je idejni projekat segmentne ustave za dati proticajni profil koristeći parametre potrebne i predviđene za projektovaje ovakve vrste objekta.Osim osnovnih geometrijskih karakteristika proračunom su usvojeni sledeći elementi:

- Konstrukcija segmentne ustave izrađena je od čeličnih limova i profila zavarivanjem u kvalitetu materijala Č0452.- Zaustavni lim d = 8 mm sa potrebnim ukrućenima od profila:- 1. Glavni nosači: I profil 2 ×≠ 200 ×15+∦10 ×370- 2. Sekundarni nosači: IPE profil 2 ×≠ 46 × 5,2+∦8× 69,6- 3. Poprečni nosači : T profil 120 ×10+10 × 190- Ležište segmentne ustave je cilindrično, a osovina je od kvalitetnog čelika snabdevena samomazajućom čaurom od bronze ø 159.- Za bočno vođenje, na bokove tela ustave pričvršćena su četiri gumena točka, prečnika 50 milimetara, koja se kreću po trakama od ’’prohromskog’’ lima širine 100 milimetara koje su sastavni delovi bočnih strana čelične obloge- Po obodu ustave nerđajućim zavrtnjevima M12 učvršćen je vodonepropusni ram sa podesivim gumenim zaptivačima- Podnožno zaptivanje je prizmatičnom gumenom trakom, bočno zaptivanje je od gumenih zaptivača tipa ’’muzička nota’’ sa odgovarajućim vezom lepljenjem u donjoj zoni bokova, a tvrdoće 70 Shore.- Zaptivači naležu na prohromske lajsne d = 100 mm koje su sastavni delovi vertikalne obloge i praga sa donje strane.- Poptporne ruke segmentne ustave dimenzionisane su kao kvadratne cevi bez šava dimenzija 160 x 160 mm. U blizini oslonca, tj. u okolini uške za osovinu segmentne ustave izvršeno je zadebljanje potpornih ruku na d=260mm- Sve čelične površine su AK (anti-korozivno) zaštićene sa završnim premazom na bazi smola po propisima za ovakvu vrstu objekta a prema planu AKZ.Pri ugradnji segmentne čelične ustave sinhronizacija pojedinih operacija u okviru

tehnološkog procesa definisaće se projektom montaže ustave i uputstva proizvođača elekto-mehaničkog pogona.

Hidrološki podaci

Tabela srednjih mesečnih proticaja reke Nišave na

9


Godina I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Srednji god. proticaj

[m3/s ]

1990 7,88 13 12 19,5 19,6 14 5,4 4,28 3,38 3,25 8,07 11,4 10,147

1991 14,6 19,2 27,9 26,2 38,5 32,7 16,8 10,2 10,9 4,46 10,3 16,6 19,03

1992 14,2 20,9 17,5 30,2 12,3 15,4 15 7,6 7,49 3,63 9,58 15,1 14,075

1993 17,2 15,6 17,3 18,8 13,5 7,62 3,9 2,62 2,12 3,9 12,9 10,5 10,497

1994 9,46 12,1 8,74 12,6 12,7 7,86 7,95 5,68 5,16 9,81 6,92 12,1 9,2567

1995 6,24 7,96 8,51 16,9 21,9 13,4 7,76 5,53 5,59 7,02 25,3 41,7 13,984

1996 34 43,9 30,5 54,5 27 16,2 6,63 4,91 13,7 10,3 13,1 32,4 23,928

1997 37 20,8 24,5 51,5 31,9 23,8 9,78 11,2 5 19,1 11,4 11,9 21,49

1998 15,7 33,6 35,9 19,1 15,8 11,4 6,05 5,54 6,57 15,9 15,5 19,6 16,722

1999 23,4 27,2 49,1 43,9 37,3 28,8 16,5 9,39 6,45 13,2 18,4 22,4 24,67

2000 20 26,4 44,5 49,3 30,6 32,5 15,7 10,7 2,7 1,42 2,34 3,07 19,963

2001 2,9 3,57 12,4 26,5 17,3 12,6 7,54 4 4,68 5,83 6,27 14,8 9,8658

2002 19,2 10,1 11,1 20,8 12,7 16,1 8,12 15,5 6,93 23,3 15,1 14,8 14,479

2003 54,5 27,9 22,7 43 37,3 27,6 9,34 6,96 5,84 20,8 10,5 8,12 22,9

Qsrmes

[m3/s ] 19,7 20,2 23 30,9 23,5 18,6 9,75 7,44 6,18 10,1 11,8 16,7 16,501

profilu Čiflik za niz od 1990-2003. godine

Merenjem proticaja za potrebe idejnog projekta segmentne ustave utvrđen je proticaj vode verovatnoće pojave jednom u sto godina koji iznosi Q1%=520 m3/ s. Za ovaj proticaj određeni su nivoi vode na predmetnom profilu primenom kompjuterskog programa HEC-RAS.

Analiza opterećenja

10


Slika 1. Šema za analizu opterećenja od hidrostatičkog pritiska vode

ρ= 42,8˚= 0,747rad; β= 2,1˚= 0,037rad;

Wx=B ∙γ ∙h2

2=8∙ 10 ∙

3,52

2=490 kN

e t=V−h3=3,7−3,5

3=2,533 m

Wy=B ∙ γ ∙[−R2

2∙(1

2sin 2β+β−ρ)−u (h−V

2 )]=¿

¿80 ∙[−5,452

2 ( 12

sin (2 ∙0,037 )+0,037−0,747)−4,0 ∙(3,5−3,72 )]=¿

¿80 [−14,84 ∙ (0,037+0,037−0,747 )−6,6 ]

⇒Wy=271 kN

11


xs=B ∙

γ [V 2

2 (h−V3 )+ R3

6∙ sin3 β ]

Wy=¿

¿80[ 3,72

2∙(3,5−3,7

3 )+5,453

6∙0,00005 ]

271

⇒ xs=80 ∙(6,485 ∙2,2667+0,0013 )

271=4,58 m

W =√4902+2712=595,95 kN

tgα= WyWx

=271490

=0,553⇒ α=28,94 °

Određivanje položaja potpornih ruku ustave

Slika 2. Geometrijske karakteristike ustave

δ=52,2 °; γ=20,8°⇒ β=17 °

R=W2

=279,975 kN⇒Rx=245 kN ; Ry=135,5 k

12


B cosδ+ A cosγ=Rx

B sin δ+ A sin γ=R y

B ≈ AB cos52,2°+cos20,8 °=245B sin52,2 °+sin 20,8 °=135,5

B∙0,613+ A ∙ 0,935=245B∙0,79+ A ∙0,355=135,5

⇒ A=157,21 kNB=159,92 kN

L=π ∙ R ∙ α p

180

⇒L1=3,14 ∙ 5,45∙ 18,7

180=1,78 m

L2=1,616 mL3=0,475 m

Slika 3. Skica ustave i prikaz nosača i limova

13


Proračun debljine lima k=0,75 ; σ doz=1400 N /cm2

Polje 1a=1000 mm;b=1780 mm; p1=

17,82

=8,9 kN /m2

n=ab=1000

1780=0,56 0,5<n<2,0

⇒ δ1=a∙√ k ∙ p1

2 ∙ σdoz ∙ (1+n2 )=100∙√ 0,75 ∙ 0,089

2 ∙ 1400∙ (1+0,562 )δ 1=0,42 cm

Polje 2

a=1000 mm;b=1000 mm; p2=22,8kN /m2

n=ab=1,0 0,5<n<2,0

⇒ δ2=100 ∙√ 0,75∙ 0,228

2 ∙1400 ∙ (1+12 )δ 2=0,55 cm

Polje 3

a=616 mm;b=1000 mm ; p3=30,88 kN /m2

n= 6161000

=0,616 0,5<n<2,0

⇒ δ3=61,6 ∙√ 0,75 ∙ 0,309

2 ∙ 1400∙ (1+0,6162)δ 3=0,48 cm

Polje 4

a=475 mm;b=1000 mm ; p4=36,33 kN /m2

n= 4751000

=0,475 0,5>n

⇒ δ4=√ p4 ∙ a2

2 ∙ σdoz

=√ 0,3633 ∙47,52

2800δ 4=0,54 cm

maxδ=0,55 cm=5,5 mmδ opt=5,5+1=6,5 mmusvajamδ=8 mm

14


Parcijalni naponi u limu

σ= k100

∙p ∙ a2

δ2 ;W = ck

∙ p ∙ a4

Polje 1p1=8,9 kN /m2; δ=8 mm;

ba=1780

1000=1,78

c=0,00243k 1 x=24,0 ;k1 y=10,64 ;k4 y=34,3 ;k3x=48,6

σ= k100

∙8,9 ∙ 10−3 ∙10002

64⇒ σ=k ∙1,39

⇒ σ1 x=± 24,0 ∙1,39=± 33,36 N /mm2

σ 1 y=±10,64 ∙1,39=±14,79 N /mm2

σ 4 y=± 34,3 ∙1,39=± 47,68 N /mm2

σ 3x=± 48,6 ∙ 1,39=± 67,55 N /mm2

σ 4x=0,3 ∙σ 4 y=± 14,30 N /mm2

σ 3 y=0,3 ∙ σ3 x=± 20,26 N /mm2

15


k= E ∙ δ3

12 (1−μ2 ); E=2,1∙106 daN /cm2 ;μ=0,3

k=192,31∙103 ∙ δ3=98462,7

W =0,0024398462,7

∙ 0,089 ∙1004=0,22cm< δ2=0,40 cm

Polje 2

p2=22,8 kN /m2;δ=8 mm ;ba=1000

1000=1,0

c=0,00127k 1 x=13,70 ;k1 y=13,70 ;k 4 y=30,90 ;k 3 x=30,90 ;

σ= k100

∙22,8 ∙ 10−3 ∙10002

64⇒ σ=k ∙3,56

⇒ σ1 x=± 48,77 N /mm2

σ 1 y=± 48,77 N /mm2

σ 4 y=± 110,0 N /mm2

σ 3x=± 110,0 N /mm2

σ 4x=±33,0 N /mm2

σ 3 y=± 33,0 N /mm2

k=98462,7

W =0,0012798462,7

∙ 0,228 ∙1004=0,28 cm< δ2=0,40 cm

16


Polje 3

p3=30,88 kN /m2;δ=8 mm;ba=1000

616=1,62

c=0,00231k 1 x=22,96 ;k1 y=11,53 ;k4 y=34,3 ;k3 x=46,90 ;

σ= k100

∙30,88 ∙ 10−3 ∙6162

64⇒σ=k ∙1,83

⇒ σ1 x=± 42,02 N /mm2

σ 1 y=±21,10 N /mm2

σ 4 y=± 62,76 N /mm2

σ 3x=± 85,83 N /mm2

σ 4x=±18,83 N /mm2

σ 3 y=± 25,75 N /mm2

W =0,0023198462,7

∙ 0,309 ∙61,64=0,10< δ2=0,40 cm

17


Polje 4

p4=36,33 kN /m2 ;δ=8mm ;ba=1000

475=2,10

c=0,00255k 1 x=24,70 ;k1 y=9,20; k4 y=34,3; k3x=49,90 ;

σ= k100

∙36,33 ∙ 10−3 ∙ 4752

64⇒σ=k ∙ 1,28

⇒ σ1 x=± 31,62 N /mm2

σ 1 y=±11,78 N /mm2

σ 4 y=± 43,90 N /mm2

σ 3x=± 63,87 N /mm2

σ 4x=±13,17 N /mm2

σ 3 y=±19,16 N /mm2

W =0,0025598462,7

∙ 0,363 ∙47,54=0,05 cm< δ2=0,40 cm

18


Dimenzionisanje sekundarnih nosača SN, KN, DN

q=22,8+30,882

∙ 0,807=21,69 kN /m

M A=M B=−q ∙ l2

12=−21,69 ∙1,0

12=1,807 kNm

M polja=0,904 kNm=9040 daNcm;σ doz=1400 daN /cm2

W pot=M polja

σ doz

=6,457 cm3

⇒usvajam IPE 80 W stv=20,0 cm3

h=80 mm ;b=46 mm ;t=5,2 mm;d=3,8 mm; R=5mm ;

Sx=11,6cm2 ; I x=80,1 cm4

19


Dimenzionisanje glavnih nosača GN1 I GN2

q= γ ∙ h2

∙ h ∙1n=10 ∙3,871

2∙3,871 ∙

12=37,46 kN /m

A=B=q ∙l2

=37,46 ∙ 82

=149,84 kN

M A=M B=−37,46 ∙ 0.332

2=−2,04 kNm

M polja=q ∙ 7,342

8−M A=

37,46 ∙ 7,342

8−2,04=166,53 kNm=1665300 daNcm

σ doz=1400 daN /cm2

W pot=M max

σ doz

=1189.5cm3⇒ usvajamsledeći presek nosača

20


I x=20 ∙ 403

12−20∙ 373

12+1 ∙ 373

12=22466 cm4

W x=I x

ymax

=2646620

=1323 cm3

Širina aktivne ploče (glavni i sekundarni nosači)

21


Nosač 2 GN1 l=8000mm

b=200 mm;B2=1757 mm; B3=1000 mm ;2 Bd=1634 mm⇒Bd=817 mm2 Be=877 mm⇒Be=438,5 mml

Bd

=8000817

=9,80⇒ ν i=0,94

⇒ ad=ν i ∙Bd=0,94 ∙ 817=768 mml

Be

= 8000438,5

=18,24⇒ ν i=0,97

⇒ ae=ν i ∙ Be=0,97 ∙ 438,5=425 mm

B2'=ad +b+ae=768+200+425=1393 mm

Nosač 3 SN l=1000mm

b=46 mm; B3=1000 mm; B4=616 mm ;2 Bd=877 mm⇒Bd=438,5 mm2 Be=493 mm⇒Be=246,5 mm l

Bd

= 1000438,5

=2,28⇒ ν i=0,45

⇒ ad=ν i ∙Bd=198 mml

Be

= 1000246,5

=4,05⇒ ν i=0,7

⇒ ae=ν i ∙ Be=172 mm

B3'=198+46+172=416 mm

Nosač 4 GN2 l=8000mm

b=200 mm;B4=616 mm ;B5=452 mm ;2 Bd=493 mm⇒Bd=246,5 mm2 Be=329 mm⇒Be=164,5 mml

Bd

= 8000246,5

=32,45⇒ ν i=1,0

⇒ ad=ν i ∙Bd=246 mml

Be

= 8000164,5

=48,6⇒ ν i=1,0

⇒ ae=164 mm

B4'=246+200+164=610 mm

22


Kontrola napona nosača 2

b=200 mm;q=37,46 kN /m; I x=26466 cm4;W x=1323 cm3 ;

F2=2∙ 20 ∙ 1,5+37 ∙1,0=97 cm2 ;

F1=139,3 ∙0,8=111,5 cm2

⇒F=97+111,5=208,5 cm2

F ∙ y t=F1 ∙ y1+F2 ∙ y2

⇒208,5 ∙ y t=111,5 ∙ 0,4+97 ∙ (20+0,8 )208,5 ∙ y t=2062,2⇒ y t=9,9 cm

I x=I x2+ I x 1

I x 2=26466+97 ∙10,92=37990 cm4

I x 1=139,3∙0,82

12+111,5 ∙ 9,52=5,94+10062,9=10069 cm4

⇒ I x=48059 cm4

W xo=I x

yo−t

=480599,9

=4854 cm3

23


W xu=I x

y t−u

= 4805930,9

=1555 cm3

σ o=M max

W xo

=14984004854

=308,7 daN /cm2

σ u=M max

W xu

=14984001555

=963,6 daN /cm2

Ugib nosača 2

f max=5

384∙q ∙ l4

EI= 5

384∙

37,46 ∙ 6004

2,1 ∙106 ∙48059f max=0,63 cm

f doz=l

750=600

750=0,8 cm> f max


b=46 mm; q=21,69 kN /m; I x=80,1 cm4 ;W x=7,64 cm3;

F2=7,64 cm2 ;

F1=41,6 ∙0,8=33,28 cm2;

⇒F=7,64+33,28=40,92 cm2

F ∙ y t=F1 ∙ y1+F2 ∙ y2

⇒ 40,92∙ y t=7,64 ∙ (4,0+0,8 )+33,28∙ 0,440,92 ∙ y t=49,98

24


⇒ y t=1,22 cm

I x=I x2+ I x 1

I x=80,1+7,64 ∙3,582+ 41,6 ∙ 0,83

12+33,28 ∙0,822

I x=178+1,77+22,38=203 cm4

W xo=2031,22

=166,4 cm3

W xu=2037,58

=26,8 cm3

σ o=9040166,4

=54,33 daN /cm2

σ u=904026,80

=337,3 daN /cm2

Ugib nosača 3

f max=5

384∙

21,69∙1004

2,1 ∙106 ∙ 203=0,066 cm

f doz=100750

=0,13 cm>f max


b=200 mm;q=37,46 kN /m; I x=26466 cm4;W x=1323 cm3 ;

F2=97 cm2

F1=61,0 ∙0,8=48,8 cm2

⇒F=97+48,8=145,8 cm2

F ∙ y t=F1 ∙ y1+F2 ∙ y2

25


⇒145,8 ∙ y t=97 ∙20,8+48,8 ∙ 0,4145,8 ∙ y t=2037,12⇒ y t=14,0 cm

I x=I x2+ I x 1

I x=26466+97 ∙ 6,82+ 61 ∙ 0,83

12+48,8 ∙13,62

I x=30951+2,6+9026=39980 cm4

W xo=39980

14=2856 cm3 ;

W xu=3998026,8

=1492 cm3

σ o=1498400

2856=524,65 daN /cm2

σ u=1498400

1492=1004,3 daN /cm2

Ugib nosača 4

f max=5

384∙

37,46 ∙ 6004

2,1 ∙106 ∙ 39980=0,75 cm

f doz=600750

=0,8 cm> f max

Poprečni nosači PN

q i=pi ∙ a i; pi−sila pritiska vodea i−kraće rastojanje

q1=5,0 ∙1,0=5,0 kN /mq2=12,8 ∙1,0=12,8 kN /mq3=22,8 ∙1,0=22,8 kN /mq4=30,88∙ 0,616=19,02 kN /mq4=36,33∙ 0,475=17,26 kN /m

Opterećenje od krunskog nosača

q=5,0∙0,52

=1,25 kN /m; pk=1,25 kN

Opterećenje od sekundarnog nosača

q=22,8+30,882

∙ 0,808=21,69 kN /m ; ps=21,69 kN

Opterećenje od donjegnosača

26


q=36,33+37,812

∙ 0,237=8,78 kN /m ; pd=8,78kN

Q1=12,8 ∙1,28

2=8,19 kN

Q2=12,8 ∙0,5

2=3,2 kN

Q3=Q 4=22,8 ∙0,308

2=5,7 kN V 1=33,454 kN

Q5=Q6=19,02 ∙ 0,308

2=2,93 kN V 2=30,996 kN

Q7=Q 8=17,26 ∙ 0,237

2=2,04 kN

27


M-dijagram poprečnog nosača

M 1=−1,25 ∙1,78−8,19 ∙ 0,927−3,2∙ 0,333=−10,883 kNmM 2=−8,78 ∙ 0,475−2,04 ∙ 0,317−2,04 ∙ 0,158=−5,14 kNmM 3=−2,93 ∙ 0,205−2,93 ∙ 0,411−2,04 ∙ 0,774−2,04 ∙ 0,933−8,78∙ 1,091+¿+30,996 ∙0,616M 3=4,23 kNm

28


Širina aktivne ploče PN

2 Bd=1000 mm⇒Bd=500mm2 Be=1000 mm⇒Be=500 mml

Bd

= lBe

=3871500

=7,74⇒ν i=0,89⇒ad=ae=0,89 ∙500=445 mm

⇒B'=ad+ae=445+445=890 mm

29


Dimenzionisanje poprečnih nosača

Skica dimenzija poprečnih nosača u odnosuna max moment

Za profil T1 – Mmax=5,5kNmZa profil T2 – Mmax=10,883kNm

Poprečni nosač T1

W pot=M max

σdoz

=550001400

=39,28 cm3

Poprečni nosač T2

W pot=M max

σdoz

=1088301400

=77,73 cm3

30


Dimenzionisanje T1

Usvojeni profil

qmax=22,8 kN /m ; M max=55000 daNcm ;W pot=39,28 cm3 ;

I x=12∙103

12−12∙93

12+1 ∙ 93

12I x=1000−729+60,75=331,75 cm4

F ∙ y t=F1 ∙ y1+F2 ∙ y2

(1,0 ∙ 9,0+12,0 ∙1,0 ) ∙ y t=9 ∙4,5+12∙ 9,5⇒ y t=7,36 cm

W stv=I x

y t

=331,757,36

=45,0 cm3

31


Kontrola napona nosača T1

F1=89 ∙0,8=71,2 cm2 F2=21 cm2⇒F=92,2 cm2

F ∙ y t=F1 ∙ y1+F2 ∙ y2

92,2 ∙ y t=71,2 ∙ 0,4+21 ∙ (0,8+7,36 )⇒ y t=2,17 cm

I x=331,75+21∙ 5,992+89 ∙ 0,83

12+71,2∙ 1,772

I x=1085,2+3,8+223=1312 cm4

W xo=I x

y tmin

=13122,17

=604,6 cm3

W xu=I x

y tmax

=13128,63

=152,3 cm3

σ o=M max

W xo

=55000604,6

=91 daN /cm2

σ u=55000152,3

=361 daN /cm2

Ugib nosača T1

f max=5

384∙

q ∙ l4

E ∙ I x

= 5384

∙22,8∙ 159,14

2,1 ∙106 ∙ 1312=0,07 cm

f doz=l

750=159,1

750=0,21cm> f max

32


Dimenzionisanje T2

Usvojeni profil

qmax=22,8 kN /m ; M max=108890 daNcm ;W pot=77,73 cm3

I x=12∙203

12−12∙193

12+ 1 ∙193

12I x=8000−6859+571,6=1712 cm4

F ∙ y t=F1 ∙ y1+F2 ∙ y2

(12+19 ) ∙ y t=19 ∙ 9,5+12 ∙19,5⇒ y t=13,37 cm

W stv=I x

y t

= 171213,37

=128 cm3

33


Kontrola napona nosača T2

F1=89 ∙0,8=71,2 cm2; F2=31 cm2;⇒F=102,2 cm2

F ∙ y t=F1 ∙ y1+F2 ∙ y2

102,2 ∙ y t=71,2 ∙0,4+31 ∙14,17⇒ y t=4,58cm

I x=1712+31 ∙ 8,792+ 89 ∙0,83

12+71,2∙ 4,182

I x=4107,2+3,8+1244=5355 cm4

W xo=53554,58

=1169 cm3

W xu=535516,22

=330 cm3

σ o=1088301169

=93,1daN /cm2

σ u=108830

330=329,8 daN /cm2

Ugib nosača T2

f max=5

384∙

22,8∙1394

2,1 ∙106 ∙ 5355=0,01 cm

34


f doz=139750

=0,18 cm>f max

Ivični poprečni nosači sa ušicama za podizanje ustave

35


Potporne ruke segmentne ustave

Sile u potpornim rukama: A=157,1 k N ;B=159,92

Pretpostavljam profil Č 0451 ;σv=27,5 kN /cm2

kvadratna cev bez šava a ×a=160×160 mm;t=10 mm;r=20 mm;I x=I y=2100 cm4; i x=i y=6,05 cm; F=57,4 cm2;

Dužina potporne rukel=R−hGN=5,45−0,4=5,05m

Provera nosivosti

1)Potporna ruka A

A=157,21 kN=157210 N

σ rač=AF

=15721057,4

=2738,85 N /cm2

36


σ rač<σdoz=ℵ ∙ σv

νν=1,5−I slučajopterećenja ;σ v=27500 N /cm2

li=0,5 ∙ l=0,5 ∙ 505=252,5 cm

λx , y=λx , y

λE

; λx , y=li

imin

; λE=π ∙√ Eσv

;

λ=252,56,05

=41,7 ; λE=3,14 ∙√ 2,1 ∙106

27500=27,4

⇒ λ=41,727,4

=1,52>0,2

⇒ ℵ= 2

(β+√ β2−4 λ2 ); β=1+α ( λ−0,2 )+λ2

α=0,206−kriva izvijanja A

⇒ β=1+0,206 (1,52−0,2 )+1,522=3,58

ℵ= 2

3,58+√3,582−4 ∙1,522=0,37

⇒ σdoz=0,37 ∙27500

1,50=6783 N /cm2>σ rač=2738,85 N /cm2

2)Potporna ruka B

B=159,92 kN=159920 N

⇒ σrač=159920

57,4=2786 N /cm2<σdoz=6783 N /cm2

37


Sila dizanja ustave S

Odredjivanje položaja težišta

A1=A1'−A1

' '

A1'=

R12 ∙ π ∙ α360

=105442 cm2

A1' '=

R22 ∙ π ∙ α360

=90246 cm2

yc=23

∙R sin α

α; α=40,7 °=0,71 rad

yc 1'=2

3∙5450 ∙sin 40,7

0,71=3326 mm

yc 1' '=2

3∙5042 ∙ sin 40,7

0,71=3077 mm

A1 ∙ y c1=A1' ∙ y c1

'−A1' ' ∙ yc1

' '

(105442−90246 ) ∙ yc 1=105442 ∙332,6−90246 ∙307,715196 ∙ yc1=7301315⇒ yc 1=480,47 cm=4805 mm

Koordinate tačke C1 (težišta površine A1 ) u glavnom XY sistemu X1=4440 mmY 1=1836 mm

38


A2=A2'−A2

' '

A2'=5552 ∙ 3,14 ∙ 40,7

360=109347 cm2

A2' '=A1

'=105442 cm2

yc 2'=2

3∙5550 ∙sin 40,7

0,71=3387 mm

yc 2' '= y c1

'=3326 mm

A2 ∙ y c2=A2' ∙ yc2

'−A2' ' ∙ yc 2

' '

3905 ∙ yc2=109347 ∙ 338,7−105442∙332,6⇒ yc 2=503,4 cm=5034 mm

Koordinate tačke C2 (težišta površine A2 ) X 2=4652 mmY 2=1923 mm

39


A3=152,9 ∙ 10,9

2=833cm2 Koordinate tačkeC3

X3=4955 mmY 3=702 mm

A4=49,2 ∙53,4

2=1313 cm2 Koordinate tačkeC4

X 4=3743 mmY 4=3522 mm

Koordinate težišta C cele površine A

A=A1+A2+ A3−A4

A=15196+3905+833−1313=18621 cm2

X−koordinataA ∙ X=A1∙ X1+A2 ∙X 2+ A3∙ X3−A4 ∙ X4

18621 ∙ X=15196 ∙444+3905∙ 465,2+833∙ 495,5−1313 ∙374,3

⇒ X=455,7 cm=4557 mmY−koordinataA ∙ Y=A1 ∙Y 1+ A2∙ Y 2+ A3 ∙ Y 3−A4 ∙Y 4

⇒Y =168,5 cm=1685 mm

40


M=G ∙455,7+T z ∙ 553,0−S y ∙ 508,9=0

Težina ustave G

G=∑i=1

n

Vi∙ γč ;γ č=7,85 t /m3=0,0785 N /cm3

Zapremina glavnih nosača

V GN=2∙ AGN ∙ LGN=2 ∙ 97,0 ∙800=155200 c m3

Zapremina sekundarnih nosača

V SN=3 ∙ ASN ∙ LSN=3 ∙ 7,64 ∙800=18336 cm3

Zapremina poprečnih nosača

V PN=7 ∙ (21∙ 248,1+31 ∙139 )+2 ∙ 50,8∙ 2,0 ∙ 387,1=145293 cm3

Zapremina uzvodnog lima

V L=387,1 ∙800 ∙0,8=247744 cm3

⇒G=(155200+18336+145293+247744 ) ∙0,0785G=44476 N

Maksimalna sila trenja Tz

T z=μ ∙ LD ∙ Dmax ;μ=0,8−koeficijent trenja zaptivanja po čeliku (Guma70 Shore )LD=387,1 cm−dužina zaptivačap=74,9 kN /m−maksimalni pritisak vode

41


Dmax=p ∙ ( x2+ y2+ y ∙ s )

2 x=

74,9∙ (0,0252+0,0352+0,035∙ 0,015 )2∙0,025

⇒Dmax=3,55kN /m=35,5 N /cm

⇒T z=0,8 ∙ 387,1∙ 35,5=10994 N

⇒M=44476 ∙ 455,7+10994 ∙ 553−S y ∙ 508,9=0

⇒ S y=51773 N

⇒ S'=S y

sin 60 °=59783 N

Uz povećanje od 20 %sila dizanja iznosiS=1,20 ∙59783=71740 N

Proračun ankera

W =595,95 kN ;

ZaČ 0452 σdoz=18,3 kN /cm2⇒ Aank=W

σ doz

=595.9518.3

=32,6 cm2

Usvajam 8 RAϕ 32

Nakonizrade navojaneto presek ankera je ϕ 25⇒8 RAϕ 25; Aankstv=39,27 cm2

42


Predmer i predračun

Za izvođenje radova na objektu regulacije proticaja reke Nišave kod Bele Palanke.

Br. Vrsta radova J.M. KoličinaCena

(din/JM)Ukupno

(din)

I Mašinski radovi

Nabavka i transport materijala do fabrike za izradu ustave

kg 6769 150 1015350Izrada ustave kao i pratećih elemenata koji se ugrađuju u sekundarni i primarni beton u

svemu prema projektu i konkursnoj dokumentaciji kg 6769 250 1692250

Anti-korozivna zaštita elemenata ustave na bazi

epoksi smole, po propisima za ovakvu vrstu objekta m2 140 100 42000

Transport elemenata ustave i montaža iste prema projektu

montaže i usaglašenoj dinamici radova kg 6769 75 507675

Ispitivanje funkcionalnosti ustave i provera parametara koji određuju pravilan rad

ustave i pogona Kom. 1 30000 30000

Ukupno mašinski radovi: 3287275

43


Literatura

1. Dušan Živković - Konstrukcije u hidrotehnici – Zbirka rešenih zadataka

2. Dragan Veličković, Srđan Živkovoć – Priručnik za čelične konstrukcije

3. Dispozicija preliva sa segmentnom ustavom akumulacije HE „Zavoj“-Pirot

4. Dispozicija segmentnog zatvarača evakuatora akumulacije „Barje“-Leskovac

44

segmentna ustava

Documents