5.3. Расчет прочности тела плотины методами сопротивления материалов
Расчет прочности материала тела плотины выполняется для эксплутационного случая при основном сочетании нагрузок. Расчетное сечение II-II проходит в месте ослабления профиля.
Таблица 5.3 – Расчет прочности плотины
Наименование сил |
Буквенное обозначение |
Расчетные формулы |
Величина силы, кН |
Плечо, м |
Момент относ. т.О, кН.м |
Собственный вес плотины |
P1 |
0,5*5*4,2*10,4*24 |
2620,8 |
4,67 |
-12 239 |
P2 |
5*5,73*10,4*24 |
7151,04 |
0,13 |
-930 |
|
P3 |
0,5*5*5,27*10,4*24 |
3288,48 |
4,49 |
14 765 |
|
Собственный вес бычков |
P4
|
6,8*2*2,4*24 |
783,4 |
4 |
-3 133 |
P5 |
3,71*6*2,4*24 |
1282,2 |
1,15 |
-1 475 |
|
P6 |
2,3*6*2,4*24 |
794,9 |
1,85 |
1 471 |
|
P7 |
4,8*8*2,4*24 |
2211,8 |
1 |
-2 212 |
|
P8 |
2,5*9*2,4*24 |
1296,0 |
7,5 |
9 720 |
|
P9 |
0,5*5,66*5,66*2,4*24 |
922,6 |
8,23 |
7 593 |
|
P10 |
3,34*8,3*2,4*24 |
1596,79 |
4,67 |
7 457 |
|
P11 |
0,5*3,43*3,61*2,4*24 |
356,61 |
6,14 |
2 190 |
|
P12 |
5*2*2,4*24 |
-576,00 |
6 |
-3 456 |
|
P13 |
0,5*2*2*2,4*24 |
-115,20 |
9,17 |
-1 056 |
|
P14 |
5*0,5*2,4*24 |
-144,00 |
7 |
-1 008 |
|
P15 |
0,5*1,68*2*2,4*24 |
96,77 |
3,33 |
-322 |
|
Вес пригрузки воды |
G1 |
3*8,48*10,4*9,81 |
3366,79 |
5,5 |
-18 517 |
G2 |
6,8*2*8*9,81 |
1067,33 |
3 |
-3 202 |
|
G3 |
0,5*2,52*3*10,4*9,81 |
385,65 |
6 |
-2 314 |
|
G4 |
0,5*1,68*2*8*9,81 |
131,85 |
3,33 |
-439 |
|
G5 |
3,71*6*2,4*24 |
1282,18 |
1,15 |
-1 475 |
|
G6 |
0,5*2,11*2*10,4*9,81 |
215,27 |
7,3 |
1 571 |
|
Вес затвора |
P16 |
0,055*8*6*КОРЕНЬ(8*6) |
18,29 |
0,95 |
17 |
|
∑ |
|
28033,52 |
|
-6 994 |
Гидростатическое давление воды в ВБ |
W1 |
0,5*11*11*9,81*10,4 |
6172,45 |
3,67 |
22 653 |
Гидростатическое давление воды в НБ |
W2 |
0,5*2*2*10,4*9,81 |
204,048 |
0,67 |
-137 |
Волновое давление воды в ВБ |
Wв1 |
0,5*13,42*1,18*10,4*9,81 |
807,81 |
8,14 |
6 576 |
|
|
|
|
|
29 092 |
Нормальные напряжения в расчетном сечении определяются по формуле внецентренного сжатия:
.
N=28033,52кН – равнодействующая всех вертикальных сил;
F=16∙10,4=166,4м2 – площадь подошвы секции плотины;
ΣМ=22098кН·м – суммарный момент всех сил относительно точки О1;
–
момент сопротивления расчетного сечения.
Главные нормальные напряжения, действующие по площадкам, нормальным к граням плотины, определяются по зависимостям:
На напорной грани плотины
На низовой грани плотины
,
– нормальные напряжения, соответственно,
на напорной и низовой гранях плотины.
m1, m2 – заложения напорной и низовой граней плотины, соответственно.
m1=1,19
m2=1,05
у1=11м, y2=2м – заглубление расчетного сечения под НПУ и УНБ;
γ=9,81кН/м3 – удельный вес воды.
Вычисленные по формулам главные нормальные напряжения на гранях плотины должны удовлетворять следующим двум условиям:
На напорной грани плотины не должно быть растягивающих напряжений:
Максимальные сжимающие напряжения на низовой грани плотины не должны превышать расчётного сопротивления бетона на сжатие. В соответствии с первым предельным состоянием это условие записывается в виде:
Прочность в расчетном сечении обеспечена.
γ/с=1 – коэффициент сочетания нагрузок;
γн=1,15 – коэффициент надежности;
γс=1 – коэффициент условий работы;
Rп\р=11,5МПа=11500кПа – расчетное сопротивление бетона на сжатие.
Все силы и плечи сил показаны на чертеже (рис 5.3)