Бетонная водосбросная плотина
Фильтрационная прочность грунта будет обеспеченна при выполнении условия 
.
Контролирующий градиент: 
.
Допустимый градиент: 
.
5. Расчеты плотины на устойчивость и прочность
5.1 Нагрузки и воздействия на плотину
В основное сочетание нагрузок входят: собственный вес плотины с учетом веса находящихся на ней постоянных устройств, гидростатическое, фильтрационное и волновое давления воды, активное давление грунта и давление наносов со стороны ВБ.
Нагрузки определяются для выделенной расчетной секции. Длина расчетной секции равна 1 м.
Собственный вес плотины находится путем разбивки поперечного профиля плотины на ряд элементов правильной формы, определения их объема и умножения на удельный вес бетона. Аналогично определяется пригрузка воды и грунта.
Гидростатическое давление воды определяется обычными методами гидравлики. Так сила гидростатического давления со стороны ВБ равна 
;
Со стороны НБ – 
.
Для определения волнового давления необходимо знать расчетную высоту волны h в ВБ.
Высота волны 1%-й обеспеченности 
. k1%=2,1
– средняя высота волны, которая зависит от безразмерных величин gt/Vw и gL/ Vw2.
Vw=19 м/с – расчетная скорость ветра на высоте 10 м над уровнем водоема.
L=6000 м – длина разгона волны.
Сила волнового давления равна 
Активное давление грунта (гор. составляющая):
Давление наносов со стороны ВБ:
Сила взвешивающего давления:
.
Сила фильтрационного давления:
.
В соответствии со СНиП 2.06.06–85 коэффициенты надежности по нагрузке принимаются равными единице, следовательно, расчетные нагрузки будут нормативными.
5.2 Определение контактных напряжений
Определение нормальных напряжений на контакте бетонная плотина – основание необходимо для расчета прочности сооружения, а также оценки несущей способности основания.
Расчет удобно выполнять в табличной форме.
|
Наименование сил |
Буквенное обозначение |
Расчетные формулы |
Величина силы, кН |
Плечо, м |
Момент относительно т. О, кН·м |
|
Собственный вес плотины |
Р1 |
0,5*10*7,4*1*24 |
888 |
-1 |
-888 |
|
Р2 |
0,5*7,4х5*1*24 |
444 |
-4,3 |
-1909,2 | |
|
Р3 |
10*4*1*24 |
960 |
-1 |
-960 | |
|
Р4 |
0,5*2*3*1*24 |
72 |
-6,7 |
-482,4 | |
|
Р5 |
2*2*1*24 |
96 |
-7 |
-672 | |
|
Р6 |
1*2*1*24 |
48 |
-5 |
-240 | |
|
Р7 |
0,5*1*1*1*24 |
12 |
-3,7 |
-44,4 | |
|
Р8 |
0,5*1*1*1*24 |
12 |
3,7 |
44,4 | |
|
Р9 |
4*3,6*1*24 |
345,6 |
6 |
2073,6 | |
|
Р10 |
0,5*2*1,4*1*24 |
33,6 |
4,5 |
151,2 | |
|
Пригрузка воды в ВБ |
GВБ |
0,5*(11+8)*2*1*9,81 |
186,39 |
-7 |
-1304,73 |
|
Пригрузка воды в НБ |
GНБ |
0,5*4*1,4*1*9,81 |
27,468 |
6,7 |
184,0356 |
|
Пригрузка грунта |
Gгр |
0,5*1*1,6*1*2,66 (1–0,4) |
1,2768 |
-7,7 |
-9,83136 |
|
Сумма |
3126,3348 | ||||
|
Сила взвешивающего давления |
Wвз |
(4*16+1*9)*1*9,81 |
716,13 |
0 |
0 |
|
Сила фильтрационного давления |
Wф |
(2*5,37+3 *1,67)*1*9,81 |
154,5075 |
-6,2 |
-957,9465 |
|
Сумма |
870,6375 | ||||
|
Сила гидростат. давления со стороны ВБ |
W1 |
0,5*132*1*9,81 |
828,9 |
4,4 |
3647,358 |
|
Сила волнового давления |
Wв |
0,5*9,8*0,9*1*9,81 |
43,2621 |
11,4 |
493,18794 |
|
Сила активного давления грунта |
Еа |
0,5*15,7* 3,62*tg2(45–30/2)*1 |
33,91 |
1,2 |
40,692 |
|
Давление наносов |
Ен |
|
3 |
4 |
12 |
|
Сумма |
909,1 | ||||
|
Сила гидростат. давления со стороны НБ |
W2 |
0,5*52*1*9,81 |
122,6 |
-1,6 |
-196,2 |
|
Сумма |
122,625 |
Сумма М |
-1018,2343 | ||
