5. Статичний розрахунок греблі

5.1. Визначення розрахункових навантажень на греблю

В курсовому проекті діючі навантаження приймаються при їх основному сполученні коли у верхньому б’єфі має місце нормальний підпертий рівень води. В якості основних діючих навантажень приймаємо:

- власна вага споруд;

- сили гідростатичного і фільтраційного зважуючого тиску води;

- сили тиску наносів і ґрунтів основи;

- сили тиску хвиль;

- вага затворів та підвісних механізмів, службових та транспортних мостів.

Оскільки розрахунок виконується для секції греблі, то і навантаження приймаються такими, що діють на усю секцію.

Розрахункова схема для визначення діючих навантажень зображена на рис.5.1.

5.1.1. Власна вага греблі

Власну вагу водозливної греблі визначаємо на основі прийнятих розмірів споруди і питомої ваги її матеріалу за формулою:

, (5.1)

де G – власна вага споруди, кН;

 ₁ – питома вага матеріалу ( для залізобетону  ₁ = 24,5 кН/м³ );

V – об’єм елемента споруди, м³.

Навантаження від власної ваги визначаємо шляхом розбивки профілю споруди на прості фігури. Розрахунки зводимо до табл. 5.1.

5.1.2. Сила гідростатичного тиску, фільтраційного протитиску та тиску хвиль

Сили гідростатичного тиску визначаємо шляхом їх розподілу на горизонтальні і вертикальні складові. Горизонтальні складові сили гідростатичного тиску визначаються за епюрами горизонтальних сил гідростатичного тиску:

. (5.2)

де - глибина води над розрахунковим перерізом, м;

- довжина секції, м.

Вертикальні складові сили гідростатичного тиску дорівнюють вазі води в об’ємі тіла тиску. Точки прикладання сил гідростатичного тиску визнаємо у відповідності з центром тяжіння епюр сил гідростатичного тиску.

Сили хвильового тиску води на водозливну греблю визначаємо за формулою:

, (5.3)

, (5.4)

де h _ХВ – розрахункова висота хвилі (згідно вихідних даних h _ХВ = 1,02 м);

 – розрахункова довжина хвилі (згідно вихідних даних  = 12,16 м);

0,27 м.

45,75 кН.

Плече сили хвильового тиску води відносно рівня води верхнього б’єфу визначається за формулою:

1,55 м. (5.5)

5.1.3. Сили тиску наносів і ґрунту

Визначаємо силу активного тиску наносів за наступною формулою:

, (5.6)

де  _ЗВ.Н – питома вага зважених наносів ( приймаємо  _ЗВ.Н = 10 кН/м³ );

φ _Н – кут внутрішнього тертя наносів ( приймаємо φ _Н = 10° );

h _Н – розрахункова товщина шару наносів,

6,0 м. (5.7)

3041,66 кН.

Епюра дії цієї сили має форму трикутника з максимальним значенням ординати при його основі:

(5.8)

Силу вертикального тиску визначаємо за наступною залежністю:

, (5.9)

де – довжина консолі фундаментної плити з боку верхнього б’єфу ( = 8,6 м );

n – число прольотів секції (n = 1);

b – ширина одного прольоту (b = 24 м).

кН.

Верхня ордината епюри сил тиску шару ґрунту розміщеного нижче шару наносів рівна:

, (5.10)

γ _{зв. ґр.} – питома вага зваженого ґрунту основи, γ _{зв. ґр} = 20,5 кН/м³_.;

φ _ґр – кут внутрішнього тертя ґрунту основи, насиченого водою, φ _ґр = 31°;

39,37 кН/м.

Максимальна ордината цієї епюри визначається за такою залежністю:

, (5.11)

де – товщина шару ґрунту ( = 3,0 м);

– кут внутрішнього тертя ґрунту;

– приведена висота, яка визначається за формулою:

2,93 м; (5.12)

59,06 кН/м,

Величина горизонтальної сили тиску, що діє на секцію греблі, рівна площі цієї епюри, помноженої на довжину секції:

(5.13)

Сила пасивного тиску на низову грань визначається за такою залежністю:

, (5.14)

де приведена товщина дорівнює:

, (5.15)

де – товщина плити водобою ( м);

– питома вага бетону водобою в зваженому стані ( кН/м³).

1,12 м,

кН. (5.16)