Жұмсақ материалдардан салынған бөгеттер.
Қолдану мақсаты. Қатты материалдардан дайындалған конструкция- лардың ерекше қасиеттері олардың беріктігі мен қаттылығы. Мұндай жағдай көпшілік механизмдар мен құрылымдардың дұрыс жұмыс істеулері үшін қажетті қасиеттер, бірақ мұндай қасиеттердің жағымсыз жақтары да бар, мысалы қатты материалдардан дайындалған конструкциялардан жеңіл құрылымдар салуға мүмкіндіктің жоқтығы. Қатты материалдардан салынған конструкциялар жұмыс істеп тұрған жағдайда да, жұмыс істемей тұрған жағ- дайда да көлемі өзгермейді, сондықтан оларды тасымалдау қиынға соғады.
Мата, тор, дәке, пленка түріндегі жұмсақ материалдар күнделікті тұрмыс жағдайында баяғыдан қолданылады. Кейбір шашылатын сусымалы заттар: құм, топырақ, қант, ұн, бидай, күріш т.б., жұмсақ материалдардан тігілген қапқа салынып тасымалданады. Бірақ бұл жұмсақ материалдар өндіріс саласында кеңінен қолданылмайды, себебі олардың су және ауа өткізбейтін қасиеттерінің жоқтығына байланысты. Тек қана соңғы жылдары, синтетикалық смолалардың, каучуктердің және қолдан жасалған талшықтардың пайда болуына байланысты жұмсақ материалдардан жасалған конструкцияларды құрылысқа пайдалану мүмкіндігі туды.
Жұмсақ материалдар дегеніміз-тізбекті қысымдарды, аздаған сығылудан түсетін қысымды, майысу және айналмалы моменттердің жүктемелерін қабылдап, көтере алатын материалдарды айтамыз. Осындай қасиеттері бола тұрып, жұмсақ материалдардан дайындалған конструкциялардың тұрақты сыртқы сұлбасы болмайды, бұл конструкциялардың сыртқы сұлбасы, тек қана оның ішіне ауа үргеннен кейін пайда болады.
Сырттан әсер ететін күштер шамасына байланысты, конструкцияның сыртқы сұлбасы әртүрлі болуы мүмкін.
Бұл жұмсақ материалдардан дайындалатын конструкцияларға қызығушылық олардың қатты конструкциялармен салыстырғандағы артық қасиеттеріне байланысты:
а) салмағының жеңілдігі, оның салмағы ауамен толтырғандағы салмағының 1-5% ғана құрайды;
б) жұмсақ материалдардан дайындалған конструкциялардың көлемінің кішілігі. Мысалы: құрылған кезде 50-70 м3 орын алып тұратын жұмсақ бөгеттер, жиналған кезде көлемі 0,5 м3 аспайды. Көлемінің кішілігі, жұмсақтығы бұл конструкцияларды жиналған күйінде тасымалдауға ыңғайлы жағдай туғызады және конструкцияны тасымалдауға жұмсалатын шығынды азайтуға мүмкіндік туғызады.
в) құруының жылдамдығы, жұмсақ материалдардан дайындалатын конструкциялар заводта дайындалып, құрылымды орналастыратын жерге дайын күйінде әкелінеді. Құрылымды құру: арна табанын тегістеп, жұмсақ конструкцияны жазып- жаю және оны бекітуді ғана қарастырады. Бұл процес тек бірнеше сағатқа ғана созылады. Құрылымды құру поцесін 3-5 жұмысшы 5-7 сағатта бітіреді.
г) конструкцияның өлшемдерінің тез өзгеретіндігі; бөгеттің биіктігі нөлден жобадағы биіктікке дейін бірнеше минутта жетеді;
д) жер сілкінісіне қарсы тұра алатындығы;
е) бағасының төмендігі және тағы да басқа қасиеттері.
Дегенмен, темірден соғылған конструкцияларға қарағанда жұмсақ материалдардан дайындалған конструкциялардың біраз кемшіліктері де бар. Бұлардың негізгілері: сыртқы соққыларға, тесілуге және үйкеліске жұмсақ материалдан дайындалған констукциялардың пәрменсіздігі; күн сәулесі және жауын-шашын әсерінен синтетикалық материалдардың сапасының күрт төмендеуі. Осыған байланысты жұмсақ материалдардан дайындалған конструкцияларды пайдалану мерзімі қысқа.
Жұмсақ материалдардан салынған конструкциялардың түрлері. Гидротехникалық құрылыстар саласында қолданатын жұмсақ конструк- цияларды 6 топқа бөлуге болады:
· Толтырылатын жұмсақ бөгеттер
· Мембраналы жұмсақ бөгеттер
· Жұмсақ науалар мен каналдар
· Жұмсақ атыз аралық үйінділер
· Жұмсақ құбырлар мен түтіктер
· Аралас конструкциялар
Әр топты, әрі қарай конструкцияның сұлбасына байланысты, жұмыс атқару жағдайына қарай, анкермен бекітілуіне қарай топтауға болады. Толтырылатын жұмсақ бөгеттер дегеніміз жабық, анкермен бекітілген жұмсақ материалдардан дайындылған, ішіне ауа не су толтырылған цилиндр қабық.
23.1. сурет. Толтырылатын жұмсақ бөгеттер.
а) жұмсақ қақпақ; б) жұмсақ бөгет; в) жұмсақ флютбетке бекітілген қақпақ; г) жұмсақ қорғағышы бар бөгет; д) көп қабықты бөгет; е) диафрагмалы бөгет; ж) жоғары орналасқан қадаға бекітілген ауа толтырылған қақпақ; з) топырақ толтырылған су ұрма қабырғасы бар қақпақ; и) жұмсақ, ауа толтырылған қақпақ; к) понуры тереңдетілген және тесік- тесік бәсеңдеткіші бар бөгет.
1. ішіне ауа не су толтырылатын негізгі қабық; 2. бетоннан не темірбетоннан соғылған флютбет; 3. анкерлік құрылғылар; 4. жұмсақ понур; 5. су ұрма қа- бырға-топырақпен толтырылған қабықша; 6. қорғағыш қабықша; 7. жұмсақ диафрагма; 8. қада; 9. жұмсақ рисберма; 10. арын ұстайтын ен; 11. тесік-тесік су жылдамдығын бәсеңдеткіш.
23.1. сурет. Толтырылатын жұмсақ бөгеттер.
Шет елдерде бетон флютбетке бекітілген жұмсақ бөгеттер кеңінен таралған (23.1-а сурет), ал Кеңестер Одағында жұмсақ бөгеттің флютбетсіз түрі көп қолданылды (23.1-б сурет). Осы берік, жұмсақ материалдарды қолдана отырып, көптеген мәселелерді шешуге болады, мысалы бөгет соқпай арнаны бектітуге болады. 23.1-в суретте жұмсақ флютбетке бекітілген қақпақ көрсетілген. Өзен табаны саз топырақ, құм болып келетін жағдайда, жұмсақ флютбеттің қабығын өзен арнасының тайыз жеріне жайып, флютбетке жобадағы сұлбаны беру үшін оның ішіне топырақ немесе су толтырылады. Қабықтың ішіне су толтырылған жағдайда, флютбеттің қабығын бөгет орналасытын тұсқа қойған соң, баржадан құммен толтырады, бұл кезде қабық ішіндегі су құммен ығыстырылып шығарылады. Жұмсақ флютбетті орнатып болғасын бөгет қабығын бекітіп, оның ішіне су немесе ауа толтырады. Жұмсақ флютбеттің ұзындығын бүкіл бөгет конструкция- сының орнықтылығын қамтамасыз ету жағдайына байланысты және судың қауіпсіз сүзіліп ағуын қамтамасыз етуіге байланысты қабылдайды. Жұмсақ материалдардан соғылған құрылым бірінші кезең де өте көп шөгеді, өзен арнасының табанындағы топырақтың нығыздалуына байланысты. Өзен жағасымен жанасып тұратын флютбеттің шет жағын цеметпен бекітіп тастауға болады. Егер жұмсақ бөгет тесілетін болса, ол істен шығады. Оны жөндеу үшін, бөгетті жағаға шығару қажет болады, бұл су қоймасындағы суды қотаруды қажет етеді, ал су қоймасындағы су егістік суғаруға, ауыз суға, балық өсіруге пайдаланатыны белгілі. Тесілген жұмсақ бөгеттің қабығына үздіксіз ауа айдау, оны пайдалану шығынын көбейтеді және жұмсақ бөгеттерді пайдалану тиімділігін төмендетеді. 23.1-г суретте жұмсақ қорғағышы бар бөгет көрсетілген, бұл бөгет ауамен не сумен толтырылатын бөлек-бөлек қабықтардан тұрады. Бөгеттің сыртқы қабығы флютбетке, понурға, қадаға бекітілуі мүмкін. Мұндай бөгеттердің қорғағыш қабығы әртүрлі мақсаттарда қолданылуы мүмкін: негізгі және қорғағыш қабықтарды бөгет төбесінің астына бірге байласа, онда қорғағыш қабық анкер міндетін атқарып, бөгет төбесін бір белгіде ұстап тұрады, негізгі қабықты белгілі бір жағдайларда пайда болатын дірілдеген қозғалыстардан сақтайды. Егер негізгі және қорғағыш қабықтарды бірдей, ауамен немесе сумен толтырса, онда бөгет үлкен арын ұстай алады. Бұл жағдайда қорғағыш қабық артық қысыммен толтырылады.
Жұмсақ материалдардан салынған бөгеттердің конструкциясының жұмысын жақсартудың басқа вариантары болып-қорғағаш қабықты су арыны жағынан қойып, оларды бірге шпунтқа, понурға, флютбетке бекіту болып табылады. Бұл вариантта негізгі қабықтың тесіліп істен шығу мүмкіндігі азаяды және бөгет алдында үлкен арын ұстауға мүмкіндік туады. (23.1-д сурет)
Жұмсақ бөгеттердің орнықтылығын күшейту үшін, олардың арасына капроннан істелген троспен, немесе бөгет төбесін табанымен қосатын материалмен бөлу керек. (23.1-е сурет)
23.1-ж суретте жоғарғы қадаға бекітілген ауа толтырылған қақпақ көрсетілген. Бұл конструкцияда, қақпақ ролін атқаратын қабыққа ауа толтырылып, ол қадаға бекітіледі. Бұл конструкция, топырақтан бөгет соқпай ақ, өзен арнасын бөгеуге мүмкіндік береді.
Жоғарғы бьефтегі судың деңгейін реттеу үшін, құбырлы бәсеңдеткіші бар және терең орнатылған қадасы бар жұмсақ бөгеттер орнатады. (23.1-з сурет)
23.1-и суретте судың деңгейін автоматты түрде ұстап тұратын жұмсақ, ауа толтырылған қақпақ көрсетілген. Жұқа бетон флютбет, конструкцияның жұмысының орнықтылығын қамтамасыз етеді. Ауа толтырылған қақпақтың су толтырылған бөгеттен артықшылығы, оны басқарудың ыңғайлығы.
23.1-к суретте понуры тереңдетілген және су жылдамдығын азайтатын, тесік бәсеңдеткіші бар бөгет көрсетілген.
Өте берік материалдардан істелген және тростармен күшейтілген мембраналар арқылы көптеген гидротехникалық құрылымдардың конструкциялық мәселелерін шешуге болады. Керілген конструкциялардан салынған құрылымдардың экономикалық тиімділігіне шек жоқ, және де арна табанының шөгуіне, жер сілкінісіне бұл құрылымдар сезімтал емес.
Мембраналы бөгеттер мұз қысымына, тасыныдылар қысымына қатты аркалы бөгеттерге қарағанда әлде қайда берік және шыдамды.
Мембраналы бөгеттерді кеңінен қолдану, оларды арна табанына көп күш көтере алатын тросты анкерлеу тәсілін және мембрананы топыраққа терең кіргізіп, нығыздауды шешкеннен кейін ғана мүмкін болды. Мембраналы бөгеттер өте сенімді және орнықтылығын бөгеттің кей жерлері бұзылғанда да сақтайды. Тордың бірнеше тросының үзілуі бүкіл құрылымның бұзылуына әкеліп соқпайды, тек қана осы тесіктер арқылы судың ағып, шығын болуына әкеліп соғады.
23.2. сурет. Жұмсақ мембраналы бөгеттер
а- жоғарғы қалқымалы құбыры бар жұмсақ бөгет; б- аркалы бөгетті мембраналы, жұмсақ бөгетті пайдалану арқылы қотару; в- ауыртпалық көтеретін торы бар жұмсақ бөгет; г- ауыртпалық көтеретін тросы бар бөгет; д- бөгетті топырағын үю үшін қолданатын уақытша бөгет; е- уақытша бөгет; ж, з, и –тросты бөгеттер; 1. қалқымалы құбырлар; 2. мембрана; 3. аркалы бетон бөгет; 4. тростан істелген тор; 5. тростар; 6. топырақтан соғылған бөгет; 7. қабықтан жасалған қада; 8. анкерлік құрылғылар; 9. тіректен-тірекке тасталған трос; 10. жұмсақ-майысқақ понур; 11. жұмсақ, майысқақ рисберма.
Мембраналы бөгеттердің бірінен кейін екіншісін орналастырып, бірнешеуін қатар соғу оңай. Бұл тәсілді жүйенің жоғарғы және төменгі бьефтерінде су деңгейінің айырмасы көп болатын жағдайда қолданады. Төменде 23.2-а суретте қалқып тұратын құбыры бар, бірінен кейін бірі орналасқан жұмсақ бөгеттердің көлденең қимасы көрсетілген. Мұндай схемалар жоғарғы және төменгі бьефтегі су деңгейі айырмасы 20 метрдей болғанда қолданылады. 23.2-б суретте бұзылған аркалы бөгеттен мембраналы бөгетті қолдану суды қотару тәсілі көрсетілген.
23.2-в суретте алдынан қарағанда көріністе ер тәріздес, майда тордан құрылған бөгетті көреміз, мұнда майда тор судың жоғарғы деңгейіне дейін ғана жетіп, әрі қарай тросқа айналып кетеді. Тростан тұратын тордың және мембрананың конструкциясы су деңгейіне және бөгет ұзындығына байланысты болып келеді.
Мембраналы конструкциялы бөгеттерде - негізгі салмақты көздері ірі, араларына майда көзді тор тартылатын, паралелді тартылған бір буда сымнан тұратын тор қабылдайды. Осы майда торға, жұмсақ су өткізбейтін материал сүйеніп тұрады. Бөгет неқұрлым биік болса, сол құрылым негізгі тростар жиі тартылады. Негізінде, көлденең тартылған тростармен су қысымын қабылдау U-тәріздес шатқалдарда қолданған тиімді, ал су қысымын тік тартылған тростармен қабылдау - арналары кең өзендерде қолдану тиімді.
Тростарды жоғарғы бьефтен жұмсақ материалдар бөліп тұрады, сондықтан тростардың хал-жағдайын бақылау қиындыққа соқпайды. Тросс сымдарын тот баспау үшін, оларды алдымен цинкпен жалатады да, сосын қалың пластмассамен қаптап, орайды.
23.2-д суретте көрсетілген конструкцияда бөгет табанындағы тросты арнайы анкерлерге бекітпейді, ал топыраққа көмілген мембранаға бекітеді. Бұл тәсілді бөгет табаны бос топырақтан тұратын жағдайда қолданған тиімді. Бұл конструкцияда, су қысымының салмағын мембранада аз кернеу туған жағдайда бірден тросқа беру мүмкіндігі туады. Тросты жағаға бекіту жағдайы су қысымы көбейіп, төмендеген сайын жиілей түседі.
23.2-е суретте көрсетілген мембраналы бөгеттің конструкциясы уақытша пайдаланатын құрылымдарға тән. Топырақтан соғылатын бөгетті- мембраналы бөгетті қалқан қыла отырып, топырақты баржалардан суға тастау арқылы тұрғызады.
Толық жабық емес, цилиндр тәріздес жұмсақ қадалы бөгеттің де конструкциясына көңіл бөлерлік. Бұл конструкцияда мембрана жоғарға және төменгі жағынан қада –қабыққа, немесе қадаға бекітіледі (23.2-ж сурет). Мембраналы қабық астына белгілі қысыммен ауа айдалып, конструкцияға жобадағы арын ұстайтын сұлба беріледі. Егер мұндай конструкцияны суға толығымен батырса, онда ішіне ауа толтырған күмбез пайда болады, бұл кезде мұндай конструкцияны су астында бөгет табанын дайындауға мүмкіндік беретін, кессон ретінде пайдалануға болады. Бұл тәсіл бөгет табанының ауданы үлкен болған жағдайда, ал су тереңдіга аз болған жағдайда пайдалану экономикалық тұрғыдан өте тиімді. Бұл конструкцияны пайдаланғанда су асты күмбезінің қабығы ауыр да қатты сақинаға бекітіледі, арна табанына өткір қырымен кіргізілетін немесе алдан-ала қағылатын терең орналастырылған анкерлік құрылғыларға бекітіледі.
Мұндай конструкцияларды құрғақ жерде су құйып, сақтайтын ыдыс ретінде де (резервуар) пайдалануға болады.
23.2-з суретте тросты бөгет көрсетілген, бұл бөгет жоғарғы арын ұстайтын беттен, понурдан және арынсыз бет – рисбермадан тұрады, арна табынына анкермен, немесе ауыртпалық заттармен бекітілген. Бөгет төбесіне оны берілген биіктікте ұстап тұратын трос жүргізіледі, бұл конструкция су қысымы әсерінен парабола сұлбасын қабылдайды. Бұл конструкцияда тросты босата отырып, бөгет төбесінен суды төменгі бьефке тастап отырады. Егер өзен арнасымен кеме өтетін болса, онда тросты бөгетпен бірге өзен арнасына жатқызады. Егер өзен арнасының ені тар болса, онда ортадағы тросты темір немесе темірбетон балкамен ауыстыруға болады. Осындай, тросты бөгеттің басқа, өзгертілген түрлері 23.2-и суретте көрсетілген.
Жұмсақ материалдардан дайындалған науалы каналдар 0,1-ден 15 м3/с-ке дейін су ағымын өткізіле алады. Бірақ, мұндай конструкциялы каналдар тез тесіліп, күннің көзіне төзімсіз болатындығынан күнделікті өмірде кеңінен қолданылмады.
Қолданған әдебиеттер тізімі:
1. Замарин Е.А., Фандеев В.В. Гидротехнические сооружения. М., «Колос», 1965.
2. Гидротехнические сооружения.под ред. д.т.н., проф. Н.П. Розанова. М., Стройиздат. 1978. - 647 с.
3. Волков И.М., Кононенко П.Ф., Федичкин И.К., Гидротехнические сооружения. Изд. «Колос». М., 1968. - 464 с.
4. Гидротехнические сооружения.под ред. д.т.н., проф. Н.П. Розанова М., Агропромиздат. 1985. - 432 с.
5. Чугаев Р.Р. Гидротехнические сооружения. Водосливные плотины. М., Высшая школа. 1978. - 352 с.
6. Гришин М.М. Гидротехнические сооружения. М.,Госстройиздат. 1962.
7. Арыкова А.И., Жулаев Р.Ж. Улучшенный тип водозабора с донной решетчатой галереей. Алма-Ата, 1961 (АН Каз ССР).
8. Полонский Г.А. Механическое оборудование гидротехнических сооружений. М., «Энергия», 1982. – 352 с.
9. Справочник по гидравлическим расчетам. Под ред. П.Г.Киселева. М., «Энергия», 1972. 312 с.
10. Справочник проектировщика. Гидротехнические сооружения. Под. ред. д.т.н., проф. В.П. Недриги. М, Стройиздат. 1983. – 543 с.
11. Данелия Н.Ф. Водозаборные сооружения на реках с обильными донными наносами. М., Изд. «Колос», 1964. – 336 с.
12. Волков И.М., Кононенко П.Ф. и др. Проектирование гидротехнических сооружений. М., «Колос», 1977. – 384 с.
13. Курсовое и дипломное проектирование по гидротехническим сооружениям. Под ред. д.т.н. В.С.Лапшенкова. М., «Агропромиздат», 1989. – 448 с.
14. Справвочник сооружения. Том 4. под ред. П.А.Полад-заде. М., ВО «Агропромиздат», 1987. - 464 с.
15. Соболин Г.В., Рудаков И.К. Горные решетчатые водозаборы. Институт научно-технической информации. Фрунзе. 1964. – 143 с.
16. Соболин Г.В., Рудаков И.К. Реультаты лабораторных исследований водозаборных узлов и гидротехнических сооружений. Фрунзе. 1959. – 58 с.
17. Сергеев Б.И., Степанов П.М., Шумаков Б.Б. Мягкие конструкции – новый вид гидртехнических сооружений. Изд. «Колос», М., 1971. -89 с.
18. СНиП 2.06.01.-86. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования.
19. СНиП 2.06.05.-84. Плотины из грунтовых материалов.
20. СНиП 2.06.06.-85. Плотины бетонные и железобетонные.
21. СНиП 2.02.02.-85. Основания гидротехнических сооружений.
22. СНиП 2.06.07.-87. Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения
23. СНиП 2.06.09.-84. Туннели гидротехнические.
24. СНиП 2.06.03.-85. Мелиоративные системы и сооружения
25. СНиП 2.06.04.-82. Нагрузка и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)
26. СНиП 2.06.08.-87. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений.
27. №7633 алдын ала беретін патент. Тірек құрылым. (Подпорное сооружение)
28. А.С. СССР. №1051156 Пескогравиеловка.
29. А.С. СССР. №1532655. Пескогравиеловка.
30. №7320 алдын ала беретін патент. Қиыршық құм-тас ұстағыш құрылғы. (Пескогравиеловка).