Нагрузки и воздействия на плотину.

  Определение нормальных напряжений по контакту «бетонная плотина – основание» необходимо для расчета прочности сооружения, а также оценки несущей способности основания. Определение нагрузок производится для выделенной расчетной секции, ширина которой составляет расстояние между швами бычков и равна 12.6м.

 На миллиметровой бумаге в масштабе вычерчивается принятая расчетная схема плотины (рис.4) и все действующие на нее силы и нагрузки.

1) Собственный вес плотины находится путем разбивки поперечного профиля плотины на ряд правильных геометрических фигур, определения, их объема и умножения на удельный вес бетона (удельный вес бетона принят равным 24 ). Аналогичным образом определяется вес пригрузки воды в ВБ и в НБ, удельный вес воды .

2) Гидростатическое давление воды определяется обычными методами гидравлики. Эпюра гидростатического давления воды строится до подошвы плотины.

3) Давление грунта. Различают активное давление грунта Ea, которое возникает при перемещении сооружения в сторону от грунта, и пассивное, которое представляет собой реактивное сопротивление грунта при "навале" сооружения на грунт. Пассивное давление грунта в расчетах может не учитываться, что идет в запас устойчивости. Вертикальная составляющая активного давления грунта на наклонную поверхность сооружения определяется весом грунта над этой поверхностью.

где - удельный вес грунта

 

4) Фильтрационное давление определялось выше (п.4.1)

5) Волновое давление

Для построения эпюры волнового давления определяем высоту волны. Для её определения находим безразмерные параметры:

= ; =

где L – длина разгона волны;

Vw – расчётная скорость ветра на высоте 10 м над поверхностью водоёма, м/с;

По графику [2, рис.2.7] получаем ; .

                                                  

 

 По меньшему из значений определяется: средняя высота волны: м.

 Для нахождения высоты волны  по [2, рис.2.6] определяем =2.09, тогда: м.

Табл3.

Определение нормальных напряжений в основании плотины

Наименование силы	Буквеннное обозначение силы	Расченная формула	Величина силы,кН	Плечо силы,м	Момент силы относительно точки О,кН·м
Собственный	P10	24·12,6·5,6·2,4	4064,26	1,2	-4877,1
вес плотины	P11	24·12,6·1,8·2,4	1306,37	0,9	1175,73
	P25	24·12,6·0,5.5,2.3	2358,72	3,5	8334,14
	P15	24·12,6·5,2·2,6	4088,45	4,4	17989,17
	P16	24·12,6·0,6·0,6	108,86	1,5	48,99
	P17	24·12,6·0,6·0,6	108,86	0,3	32,66
	P9	24·12,6·19.3,6	20684,16	0	0
	P18	24·12,6·6.1	1814,4	6,4	-11612,16
	P21	24·12,6·1.0,5.1	151,2	3,07	-463,68
	P22	24·12,6·1.0,5.1	151,2	6,27	948,02
	P19	24·12,6·3.1	907,2	8,2	7439,04
Вес бычка	Р1	24·2,6·2,6·9,6	1557,5	10,7	-16665,25
	Р2	24·2,6·0,5·2,6	81,12	10,27	-832,83
	Р3	24·2,6·6,4.17	6789,12	6,2	-42092,54
	Р4	24·2,6·9,6·2	1198,08	1,4	-1677,31
	Р12	24·2,6·9,6·6,4	3833,86	3,8	14568,65
	Р26	24·2,6·0,5·5,2·3	486,72	5,27	2565,01
	Р23	24·2,6·2,1·17	2227,68	8,55	19046,66
Вес пригрузки	Р8	9,81·10·7·12,4	8515,08	5,9	-50238,97
воды	Р5	9,81·10·2,5·5	981	1,4	-1373,4
	Р13	9,81·10·1,8·3	529,74	0,9	-476,77
	Р14	9,81·10·5,8.1,8	1024,16	4,1	4198,81
	Р24	9,81·10·2,6·3,4	1861,9	8,3	15454,1
	Р27	9,81·10·2,9·4,8·0,5	682,8	5.4	3687
Вес затворов	Рзат1	0,055.55.550,5	67,86	0	0
	Рзат2	0,055.19,8.19,80,5	4,85	0,9	3,93
			Σ76635,13
Взвешивающее	Wвзв1	9,81·12,6·10,9·6	8083,8	6,4	51736,5
давление	Wвзв2	9,81·12,6·0,5·(10,9+9,9)·1	1285,5	2,9	3728
	Wвзв3	9,81·12,6·8·9,9	9789,6	1,6	-15663,4
	Wвзв4	9,81·12,6·0,5·(10,9+9,9)·1	1285,5	6,1	-7841,6
	Wвзв5	9,81·12,6·10,9·3	4041,9	8,1	-32739,4
Фильтрационное	Wф1	9,81·12,6·3,68·2	909,7	8,4	7641,8
давление	Wф2	9,81·12,6·2,38·4,3	1264,98	5,1	6451,4
	Wф3	9,81·12,6·0,5·(1,8+2,32)·8,8	2240,7	1,56	-3495,5
	Wф4	9,81·12,6·0,5·(1,74+1,3)·3,3	620	7,8	-4836,06
			Σ24859,82
Гидростат давл в ВБ	W1	9,81·12,6·0,5·162	15821,57	5,3	83854,3
Волновое давление	Wвол1	9,81·12,6·0,66·3,36	132,26	16,66	2203,45
	Wвол2	9,81·12,6·0,5·0,36·4,8	960,4	11,2	10756,5
Активное давление	Еа	0,5·9,77·3,6 ² ·tg ²(45-35/2) ·12,6	216,4	0,2	43,28
			Σ17117,63
Гидростат давл в НБ	W2	12,6·9,81·10,92·0,5	7342,8	3,6	-16888,5
					Σ52336,7

Нормальные напряжения в основании плотины определяется по формуле внецентренного сжатия:

Расчетные нагрузки на плотину будут равны нормативным, вычисленным по вышеприведенным рекомендациям, так как в соответствии с [б] коэффициенты надежности по нагрузке принимаются равными 1,0 для всех грунтовых нагрузок и собственного веса сооружения, вычисленных с применением расчетных значений характеристик грунтов (удельного веса) и материалов (бетона), определенных в соответствии со СНиП 2.02.01-83

где =76635,13-24859,82=51775,31 кН- равнодействующая всех вертикальных сил;

F=19·12.6=239.4м - площадь подошвы секции плотины;

- суммарный момент всех сил относительно точки 0;

кН/м- момент сопротивления подошвы секции плотины.

;

;

Вычисленные напряжения должны удовлетворять следующим условиям:

1) ;

2)

где - коэффициент сочетания нагрузок: =1 [1];

=1,0 - коэффициент условий работы [2, табл.1.1];

- коэффициент надежности, определяемый по [2, табл.1.2];

кПа - расчетное сопротивление грунтов основания плотины, определяемое по

[2, табл.1.3];

кПа.  Все необходимые условия соблюдаются