Расчет устойчивости плотины на сдвиг.

Расчет устойчивости плотины на сдвиг на нескальном основании может производится по схеме плоского , смешенного и глубинного сдвига.

Расчет по схеме плоского сдвига производится при выполнении условий:

где  - максимальное нормальное напряжение в основании плотины;

b- ширина плотины по основанию;

=20,5 - удельный вес грунта во взвешенном состоянии;

Б – безразмерный коэффициент принимаемый равным Б=3.

При расчете устойчивости плотины по схеме плоского сдвига за расчетную поверхность сдвига принимается плоскость, проходящую по подошве зубьев.

Табл4.

Расчет устойчивости плотины на сдвиг

Наименование силы	Буквеннное обозначение силы	Расченная формула	Величина силы,кН
Собственный	P1	P1=20,3*5,5*3,0*25	8373,8
вес плотины	P2	P2=20,3*0,5*2*25	507,5
	P3	P3=11*1,8*3,0*25	1485
	P4	P4=10,8*1*2*25	540
	P5	P5=11,6*4,8*3*25	4176
	P6	P6=15,4*6,6*3*25	7623
	P7	P7=20,3*0,5*2*25	507,5
	Р8	Р8=20,3*3,3*2*2,5	3349,5
	Р9	Р9=1,4*0,8*0,5*3*25	42
	Р10	Р10=7,2*2*10*25	3600
	Р11	Р11=3*1,4*10*25	1050
	Р12	Р12=2,8*1,4*10*25	980
	Р13	Р13=6,4*2,8*10*25	4480
	Р14	Р14=0,5*(6,6*5,6)*10*25	4620
	Р15	Р15=3,2*2*3*25	4650
	Р16	Р16=10,4*2*3*25	156
	Р17	Р17=22,6*3,2*10*25	1751,5
	Р18	Р18=2,4*1,2*10*25	720
	Р19	Р19=5*1,5*10*25	1875
	Р20	Р20=9*2*10*25	4500
	Р21	Р21=9*2*10*25	4500
	Р22	Р22=1,4*0,6*3*25	63
	Р23	Р23=2,8*3,4*3*25	714
Вес понура	Р24	Р24=1,4*17,25*25*10	6037,5
Пригрузка	Р25	Р25=0,4*17,25*10*16,5	1138,5
грунта
Вес пригрузки	Рв1	Рв1=20,3*6*7*10	8526
воды	Рв2	Рв2=6,2*1,8*7*10	781,2
	Рв3	Рв3=3,1*2*7*10	434
	Рв4	Рв4=11,7*2*7*10	1638
	Рв5	Рв5=(9,2*7,6)*0,5*7*10	2447,2
	Рв6	Рв6=8*6*10*10	4800
Над понуром	Рв7	Рв7=20,7*17,25*10*10	35708
Вес затворов	Рзат1	Рзат1=0,055*44,1*(44,1)^0,5	16,1
	Рзат2	Рзат2=0,055*14*(14)^0,5	2,9
			Σ121792,7
Взвешивающее	Wвзв1	Wвзв1=(2*(11,8*8)+(9,8+11,8)*2+	47235
давление		9,8*10+11,8*17,25)*10*10
Фильтрационное	Wф1	Wф1=(8,2+2,4)*0,5*47,25	23884
давление			Σ71119
Гидростат давл в ВБ	W1	W1=(20,6)^2*0,5*10*10	21218
Волновое давление	Wвол1	Wвол1=1,35*0,74*0,5*10*10	49,95
	Wвол2	Wвол2=(7,38*0,74)*0,5*10*10	273,06
Активное давление	Еа	Еа=(5,2)^2*16,5*0,5*0,567*10	1264,9
			Σ22805,87
Гидростат давл в НБ	W2	W2=(11,6)^2*10*0,5*10	6728

Плотина будет устойчива на сдвиг при выполнении условия:

где - коэффициент сочетания нагрузок: =1 [10];

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

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

=22805,87-6728=16077,87- расчетное значение сдвигающей силы;

R- расчетное значение силы предельного сопротивления при сдвиге, которое вычисляется по зависимости:

ΣР=121792,7 кН

ΣW_n= 71119 кН

=140 м² -площадь поверхности сдвига, проходящая в грунте с удельным сцеплением с;

С=35 кПа-удельное сцепление глины;

φ=16⁰

R=(121792-71119)tg16⁰+140*35=19392,6 кН

кН.

Все необходимые условия соблюдаются.

Строительный случай.

Строительный случай, соответствует периоду, когда сооружение возведено до проектных отметок, выполнены обратные засыпки, но котлован не затоплен и на сооружение не действует давление воды. Нагрузки на плотину принимаются как в пункте 5.1 но без учета пригрузки воды, взвешивающего, фильтрационного и гидростатического давления.

Табл5.

Определение нормальных напряжений в основании плотины.

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.

F=30·10=300 м - 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 [10];

=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

Расчет напряжений бычка.

 Расчет прочности материала бычка выполняется для ремонтного случая, когда один из пролетов бетонной плотины перекрыт ремонтным затвором, а вода пропускается через другие водопропускные отверстия плотины. На поперечном профиле вырезается элемент быка шириной 1м.

На вырезной элемент действует 2 силы:

1)Собственный вес элемента

                       G=1·1,5·10,8·25=405 кН

2)Гидростатическое давление воды

W=0.5·10·6²=180кН

Определяется напряжение, возникающее в бетоне бычка

N=G=405кН

F=  = м -площадь поперечного сечения вырезанного элемента быка

ΣМ-сумма моментов сил, действующих на элемент бычка

ΣМ=М(G)+М(W)

М(G) –момент силы G относительно центра тяжести элемента

М(G)=0 т.к. сила G приложена к центру тяжести элемента

М(W)-момент силы W относительно центра тяжести элемента

 М(W)=2·180=360 кНм

-момент сопротивления поперечного сечения элемента

Тогда

В бычке присутствуют растягивающие напряжения, следовательно для бычка необходимо армирование.