Тема 2. Розрахунки міцності гравітаційних гребель елементарним методом

Перетини призначаються рівномірно по висоті. Як правило приймають не менше 5 розрахункових перетинів.

Додатково перетини призначаються в місцях:

- різкої зміни профілю греблі;

- місцях прикладання зосереджених сил (тиск льоду);

- місцях значних отворів або порожнин (оглядові галереї)

Нормальні напруження по горизонтальних перетинах у відповідністю з гіпотезою лінійного розподілу напружень, визначають за формулою (8) позацентрового стиснення:

,

де і нормальні напруження по горизонтальних ділянках відповідно біля верхової і низової граней, МПа; - ширина розрахункового перерізу, м; сила , спрямована до низу, рахується додатною, а спрямована до верху – від’ємною; Згинаючий момент , спрямований за годинниковою стрілкою, вважається додатнім, а спрямований проти годинникової стрілки – від’ємним

Схема до розрахунку нормальних і дотичних напружень

Якщо рівень води у верхньому б’єфі відсутній то рівняння для визначення напружень наступні:

, .

Якщо рівень води у верхньому б’єфі є, а верхова грань вертикальна, то рівняння для визначення напружень наступні:

, .

Із умови рівноваги елементарного трикутника низової грані маємо:

Сума діючих сил на вісь У:

(11)

Сума діючих сил на вісь Х:

(12)

Якщо рівень води у нижньому б’єфі відсутній то рівняння для визначення напружень наступні:

,

Із умови рівноваги елементарного трикутника верхової грані маємо:

Сума діючих сил на вісь У:

;

. (9)

Сума діючих сил на вісь Х:

. (10)

Схема до розрахунку головних напружень і

Головні напруження на площадках, перпендикулярних до осі греблі, можна визначити з розгляду умов плоскої деформації у відповідності із законом Гука:

де - деформація у напрямку поздовжньої осі греблі; і - відповідно модуль пружності і коефіцієнт Пуассона бетону.

З цього виразу можна знайти

або, враховуючи значення відомих напружень і отримаємо:

(15)

У випадку, якщо напірна грань греблі вертикальна, то маємо:

. (13´)

. (15´)

Аналогічно отримані вирази для визначення головних напружень на низовій грані:

(16)

(17)

(18)

При оцінці міцності гравітаційних гребель використовують головні напруження, що діють на головних площадках.

Із умови рівноваги елементарного трикутника верхової грані маємо:

Сума діючих сил на вісь У:

(13)

На напірній грані діє головне напруження:

(14)

Умови міцності бетонних гравітаційних гребель

У відповідності з діючими нормами проектування при розрахунках масивних бетонних гравітаційних гребель елементарним методом для всіх сполучень навантажень в стиснутих зонах повинна виконуватись умова міцності бетону на стиск:

- у всіх точках греблі:

, (19)

- в точках напірної грані:

(20)

де - коефіцієнт поєднання навантажень;

- коефіцієнт умов роботи греблі;

- коефіцієнт надійності, який приймається для споруд І класу капітальності 1,25; ІІ класу – 1,20; ІІІ класу – 1,15; ІV класу – 1,10;

- розрахунковий опір бетону на стиск, МПа

(17)

(17´)

Спосіб зменшення головних нормальних напружень на низовій грані греблі