5. Массивно-контрфорсные.

Массивно-контрфорсные бетонные плотины в последние годы полу­чили распространение во многих европейских странах (Италия, Фран­ция, Швеция, Англия) и отчасти в Южной Америке. По сравнению с гравитационными массивно-контрфорсные плотины при напорах свыше 60—80 м дают экономию в объеме бетонной кладки до 20—40% и до 15—35% по стоимости, учитывая, что 1 м³ бетона контрфорсных плотин на 5—10% дороже бетона гравитационных из-за большего количества опалубки и некоторого усложнения работ. Экономия достигается почти полным снятием фильтрационного давления на подошву плотины, использованием веса воды на наклонной верховой грани плотины и лучшим использованием прочностных свойств бетона.

Массивно-контрфорсные плотины делятся на две группы:

1) плотины с одиночными контрфорсами и

2) плотины с парными (или полыми) контрфорсами.

Кроме того, их можно подразделить на плотины с наклонной и вер­тикальной (или близкой к ней) верховой гранью.

Плотины с одиночными контрфорсами.

В этих плотинах напор­ные перекрытия представляют собой массивные консоли — оголовки контрфорсов. Форма оголовка с напорной стороны может быть круго­вой (рис. 10—3, 10—4), полигональной (рис. 10—5) и плоской (рис. 10—б, 10—7). В первых двух случаях давление воды на оголовок направлено так, что в нем отсутствуют растягивающие напряжения. Для снижения или снятия растягивающих напряжений в плоских оголовках увеличивается их толщина путем более полого перехода к стенке контрфорса (рис. 10—6)

или же в оголовке создается искусственное боковое его обжатие (рис. 10—7).

Контрфорсы выполняются массивными без балок жесткости и без армирования и в пределах оголовков отделены друг от друга конструк­тивными швами, допускающими независимые деформации контрфорсов. Водонепроницаемость швов, разделяющих контрфорсы, достигается специальными уплотнениями, аналогичными швам гравитационных плотин.

Представленная на рис. 10—3 плотина Дон-Мартин — первая массивно-контрфорсная плотина с круговыми оголовками — построена в 1920 г. по предложению инженера Нетцли, именем которого этот тип одно время назывался. Плотина водосливная (26 пролетов), с низовой сто­роны контрфорсы перекрыты железобетонной водосливной плитой тол­щиной 0,75 м.

Другой пример этого типа — водосливная плотина Лас-Виргенес высотой 56 м с водосливом по типу свободно падающей струи (рис. 10—4).

В целях упрощения работ круговая форма оголовка может быть заменена полигональной, как это сделано в плотинах Бен-Метир (Ту­нис), Джоверетто.

Плотина Бен-Метир¹ (рис. 10—5, а) интересна тем, что при высоте 60 м она построена на податливом основании, представляющем собой переслаивание песчаников, мергелей и глин с модулем деформации от 200 до 6000 кг/см², падающих в сторону верхнего бьефа, в связи с чем по­дошва плотины выполнена наклонной, а контрфорсы к основанию уши­рены; пазухи между контрфорсами загружены грунтом для увеличения сопротивляемости плотины сдвигу. Ввиду некоторой неопределенности напряженного состояния контрфорса на случай появления в нем (при деформации основания) растягивающих напряжений предусмотрено ис­кусственное обжатие конструкции тросами, пропускаемыми в бетонных; трубах, заложенных в контрфорсах.

В плотине Джоверетто (рис. 10—5, в) оголовкам контрфорсов при­дана особая форма с полостью внутри для дополнительного дрениро­вания плотины и охлаждения кладки в процессе производства работ.

Примером плотины с плоскими оголовками является шведская пло­тина Крёнгеде на р. Индаль (рис. 10—6) с напорной гранью, близкой к вертикальной; контрфорсы плотины расположены на расстоянии 6— 10 м друг от друга во избежание значительных растягивающих напря­жений в массивных напорных консолях-оголовках. Экономия бетона по сравнению с гравитационной плотиной здесь получается главным обра­зом в результате снижения на 20—25% фильтрационного давления а основании. Пролеты плотины Крёнгеде закрыты теплоизолирующей об­шивкой с низовой стороны и отепляются воздухом от генераторов гидро­электростанции.

Более современный тип плотины с плоскими оголовками применен на гидроузле Балфорсен высотой 32 м, построенном в 1958 г. в Швеции на р. Умеэлв.

Плотины Лох-Слой высотой 60 м и Джиорра высотой 36 м (рис. 10—7), построенные в Шотландии, более экономичны, чем плотина Крён­геде; экономия бетона в них доведена до 40%. Особенностью этих пло­тин являются «клиновидные» швы: контрфорсы строятся независимо один от другого с оставлением в 'напорных частях промежутков в 1,5— 1.8 м, которые заделываются через несколько месяцев после окончания бетонирования контрфорсов, когда закончатся их деформации и усадка бетона; после принятия сооружением напора бетон набухает, появляет­ся сжатие оголовков (до 16 кг/см²) и шов становится непроницаемым. Если заделку производить при низких температурах или на расширяю щемся цементе, в швах возникнут сжимающие напряжения, снимающие возможное растяжение при изгибе оголовков. Сопряжение оголовка с контрфорсом со стороны нижнего бьефа делается (во избежание кон­центрации напряжений) по эллиптической или круговой кривой.

Плотины с вертикальной напорной гранью также могут быть водо­сливными. Так, часть пролетов плотины Крёнгеде водосливная с напо-

ром на гребне водослива 7м. Водосливная грань образована консолями контрфорсов, аналогичными напорным (рис. 10—6). Плотина Лох-Слой также имеет водосливную часть, образованную сборными плитами, опирающимися на контрфорсы.

Плотины с парны­ми контрфорсами. В целях уменьшения количе­ства швов и придания контрфорсам большей боковой устойчивости еще в 30-х годах появились конструкции контрфорсных плотин с парными контрфорсами. Наиболее экономичные решения были предложены и осуществлены в последнее время инж. К. Марчелло. Грани плотин этого типа (рис. 10—8) выполняются наклонными (1: 0,42—1: 0,45), что позволяет получить значительную экономию; растягивающие напряжения отсутствуют. Напорная грань оголовка обычно полигональная, но имеются конструкции и с круговым очертанием оголовка (рис. 10—9).

Плотины с полыми контрфорсами могут быть и глухими, и водосливными. В последнем случае водосливные грани контрфорса необходимо ограждать невысокими стенками во избежание попадания сливающейся воды в пролеты между контрфорсами или же уширять низовую грань контрфорса так, чтобы получить сплошную водосливную поверхность.

Водоспуски устраиваются в виде труб в полостях контрфорсов (рис. 10-8).

По сравнению с плотинами, имеющими одиночные контрфорсы, плотины с парными контрфорсами обладают большей общей жесткостью, особенно вдоль оси плотины, что важно для сооружений в сейсмических районах. По экономичности они примерно одинаковы.