5.2. Визначення контактних напружень по підошві греблі
Нормальні крайні контактні напруження, що діють на підошву греблі визначаються за формулою:
,
(5.20)
де Р – сума всіх вертикальних сил, що діють на підошву греблі;
F – площа підошви секції греблі ( F = 960 м 2 )
M – сума моментів всіх сил, що діють на греблю відносно центру тяжіння підошви греблі;
W – момент опору площини підошви греблі, що визначається за формулою:
6400
м 3. (5.21)
.
кПа;
кПа.
Нормальні контактні напруження стискуючі, а їх нерівномірність характеризується коефіцієнтом нерівномірності:
2,96.
(5.22)
В нашому випадку коефіцієнт нерівномірності знаходиться в допустимих межах ( КН.ДОП = 3 ).
5.3. Розрахунок стійкості водозливної греблі
Розрахунок стійкості виконується для секції водозливної греблі за методом граничних станів, виходячи з умови:
,
(5.23)
де n С – коефіцієнт сполучення навантажень (n С = 1,0 );
N Р – розрахункове значення загальних зсуваючих сил;
R ГР – розрахункове значення сил опору;
K Н – коефіцієнт надійності ( K Н = 1,15 );
m – коефіцієнт умов роботи ( m = 1,0 ).
Встановлюємо характер зсуву водозливної греблі:
,
(5.24)
0,18<
Б = 3,0.
Оскільки ця умова виконується то матиме місце лише плоский зсув греблі по основі.
Розрахункове значення граничного опору і зсуваючої сили визначаємо за формулами:
,
(5.25)
,
(5.26)
де Р – сума вертикальних складових розрахункових сил ( включаючи протитиск );
φ 1 – кут внутрішнього тертя ґрунту основи ( φ 1 =31° );
m 1 – коефіцієнт умов роботи ( m 1 = 0,7 );
Е П, Е А – відповідно розрахункові значення горизонтальних складових сил пасивного і активного тиску ґрунтів зі сторони її верхової грані;
F – горизонтальна проекція площі підошви основи ( F = 960 м 2);
с – питома сила зчеплення бетону з ґрунтами основи;
ТВ, ТН – сума горизонтальних складових активних сил зі сторін верхової та низової граней.
213634,35 кН,
125353,26
кН.
Перевіряємо стійкість основи на плоский зсув за умовою:
.
Умова виконується, отже стійкість водозливної греблі проти зсуву забезпечена.
5.4. Визначення товщини водобійної плити
Товщина водобою при розв’язку плоскої задачі визначається за умовою стійкості проти спливання, зсуву і перекидання.
За умовою стійкості водобою проти спливання мінімальна товщина водобійної плити визначається за формулою:
,
(5.27)
W – сила дефіциту тиску, яка визначається за формулою:
403,19
кН, (5.28)
де h, l – сторони епюри дефіциту тиску, l = 15 м (другий ряд розвантажуючих колодців розміщений на відстані 15 м);
5,48
м, (5.29)
де h 1, h 2 – спряжені глибини гідравлічного стрибка;
W Ф – остаточна сила фільтраційного тиску, яка при наявності дренажу під тілом греблі дорівнює нулю;
– питома вага бетону у зваженому стані,
;
l В – довжина водобою, яка визначається за формулою:
,
(5.30)
45,65
м; (5.31)
36,5
м,
K Н – коефіцієнт надійності ( K Н = 1,2 );
n С – коефіцієнт сполучення навантажень (n С = 1,0 );
m – коефіцієнт умов роботи ( m = 1,0 ).
0,97
м.
За умовою стійкості проти перекидання відносно точки низової грані водобою його мінімальна товщина наближено визначається за формулою:
, (5.32)
де М – момент сили дефіциту тиску;
М Ф – момент сили остаточного фільтраційного тиску;
М – момент гідродинамічної сили, що діє на гасник енергії.
Моменти сил визначаються за наступними формулами:
, (5.33)
, (5.34)
де с – висота гасника енергії;
δ´В – товщина водобою, визначена за попередньою залежністю.
12700,49
кН·м,
72,23
кН·м.
Гідродинамічна сила визначається за формулою:
16,72
кН, (5.35)
де ξ – коефіцієнт опору при обтіканні гасника енергії ( ξ = 0,7 );
ω – площа проекції гасника енергії на нормаль потоку на 1 п. м. ширини водобою;
– середня швидкість течії перед
гасником енергії (
=
2,67 м/с ).
1,68
м. (5.36)
За умовою стійкості проти зсуву мінімальну товщину водобою визначаємо за формулою:
, (5.37)
де f – коефіцієнт тертя бетону по ґрунту основи ( f = 0,48 ).
0,08
м.
В якості остаточної товщини водобою приймаємо максимальне значення, яке визначили виходячи з умови стійкості проти перекидання δ ВОД = 1,68 м.