Ригели – основные несущие элементы затвора. В курсовом проекте (работе) принимаются в виде составных сварных балок со сплошной стенкой. Расчётная схема ригеля (рис. 9) – это однопролётная шарнирно опёртая балка, нагруженная равномерно распределённой нагрузкой q на длине l_hyd.

Рис. 9. Расчётная схема ригеля

Размещение ригелей по высоте затвора выполнено исходя из их равнонагруженности. В связи с этим, равномерно распределённая нагрузка от этого давления на каждый ригель поверхностного затвора может быть определена по формуле:

q =  · ρ · H2

(15)

где ρ и H см (1).

Для погруженного затвора см. [1].

При подборе сечений ригелей ориентировочно оценивают влияние собственного веса затвора на усилия в их поясах, увеличивая усилия от гидростатической нагрузки примерно на 10%.

Расчет ригеля, как составной балки, начинают с определения высоты сечения, от которой зависят все остальные его параметры (рис. 10).

Высота составной балки h определяется из двух условий:

а) из условия допустимого относительного прогиба – минимальная высота балки h_min;

б) из условия обеспечения минимальной металлоёмкости – оптимальная высота h_opt.

Для условия а):

минимальная высота балки

hmin =

(16)

Рис. 10 Поперечное сечение ригеля

где R_y(из) – расчётное сопротивление при изгибе листовой стали толщиной более 20мм,  (таб.1);

Е = 20600   – модуль упругости стали;

γ _f - коэффициент надёжности по нагрузке (для гидростатической нагрузки γ _f = 1);

k ₁ = 1,1 – коэффициент, учитывающий влияние собственного веса затвора (п.4.1);

k ₂ = 1,08  - коэффициент учитывающий увеличение прогиба при изменении высоты ригеля на опорах (только для поверхностных затворов, если высота ригеля переменная);

 – допустимый прогиб ригеля (см. п. 2.3).

Для условия б):

Оптимальная высота балки

hopt =

(17)

где

λ_w = 5 · ;

W_cal – требуемый момент сопротивления ригеля:

Wcal =

(18)

где

Mmax =

(19)

Обычно для ригелей затворов принимается промежуточное значение между h_min и h_opt. Высоту балки следует согласовывать с шириной листов по сортаменту для толстолистовой стали, которые идут на изготовление стенки ригеля (см. прил. 7), а также из условия обеспечения конструктивного требования, при котором углы в поперечных связях должны быть в пределах 30º…60º (корректируется при вычерчивании).

       Следует учитывать, что полная высота ригеля формируется из нескольких элементов (рис. 10):

где

t_f  - толщина безнапорного пояса;

t ’ _f  - толщина напорного пояса;

t_o - толщина обшивки;

h_ef – высота стенки ригеля.

       Рекомендуется принимать t_f ≈ t ’ _f + t_o. Предварительно задаются t_f = 20…30мм, затем этот размер уточняется расчётом.

       Назначают высоту ригеля на опоре h ₁ = (0,5…0,6) h.