6. Статический расчет гравитационных плотин. Определение краевых напряжений σх, σу, τ на верховой и низовой гранях плотин. Построение эпюр нормальных и касательных напряжений.

Расчет напряжений в гравитационной плотине ведется для участка плотины единичной длины, выделенного вертикальными плоскостями нормально к ее оси (плоская задача). Профиль плотины разбивают по высоте несколькими горизонтальными сечениями, в которых определяются напряжения. Для краевых напряжений на напорной грани- Нормальные напряжения рассчитываются по формуле внецентренного сжатия:

Для сечения 1-1: ,

«+»-напряжение верховой грани ;«-»-напряжение низовой грани. Аналогично определяют напряжения и в остальных сечениях. Зная напряжение σ_у можно определить краевые напряжения из рассмотрения равновесия элементарных треугольников. Проектируем все силы на ось у и записываем условия равновесия:

Для верховой грани:

,тогда = ,где удельный вес воды. , тогда =

Cо стороны низовой грани с углом наклона :

= m₂², где m₂=tanα₂

7.Требования, предъявляемые к гидротехническому бетону. Марки и классы бетона. Зонирование бетона в гидросооружениях. Контроль качества бетона.

Бетон в гидротехнических сооружениях подвергается различным физико-химическим и механическим воздействиям воды речной или морской, поэтому он должен обладать особыми свойствами, обеспечивающими прочность и долговечность сооружений. Такой бетон называют гидротехническим.

Этот бетон должен обладать следующими качествами: 1)достаточной прочностью; 2)морозостойкостью-сопротивляемость разрушительному действию попеременного замерзания и оттаивания воды в его порах; 3) водостойкостью-сопротивляемостью коррозии; 4)сопротивлением истиранию и кавитационному воздействию воды; 5) монолитностью и трещеностойкостью-сопроивляемостью образования трещин и каверн; 6) удобоукладываемостью при производстве работ.

Прочность бетона зависит от его состава-марки и количества цемента, характера крупного заполнителя и количества воды затворения ( водоцементного отношения),от возраста бетона, условий твердения. Прочность характеризуется классом бетона по прочности на сжатие и на растяжение в МПа. Классы бетона по прочности на сжатие: В5; В7,7; В10; В15; В20; В25; В30; В35; В40. На растяжение В0,7; В1,2; В1,6; В2,0; В2,4; В2,8; В3,2. Класс бетона определяется испытанием прочности на сжатие стандартных образцов- призм или соответственно на растяжение(разрыв) образцов-«восьмерок». Образцы испытываются по достижении ими возраста 180 сут.

Водонепроницаемость бетона зависит от его плотности и трещиностойкости. Марки: W2,W4, W6,W8, W10, 16, 18,20. Марка назначается в зависимости то перепада напора(отношение max напора к толщине конструкции) и температуры воды. По водонепроницаемости в 180-суточном возрасте бетон делят на четыре марки: W2; W4; W6; W8 Бетон марки W2 при стандартном испытании не должен пропускать воду при давлении 0,2 МПа, бетон марок W4, W6 и W8— при давлении соответственно 0.4; 0,6 и 0,8 МПа.

Морозостойкость зависит от пористости бетона, размеров пор и равномерности их распределения. За проектную марку принимают число выдерживаемых испытаний образцом в возрасте 28 сут циклов замораживания и оттаивания без снижения прочности бетона не более чем на 15%. Марки:F50, F100,150; 200; 300; 400; 500; 600.

Водостойкость: бетон подвергается насыщению водой или фильтрации. В зависимости от состава воды , бетон подвергается разрушению( пресная вода, вода с растворенными кислотами, солями). Повышение водостойкости достигается увеличением плотности бетона.

Сопротивление бетона истиранию и кавитации: истирание имеет место, когда поток движется с большими скоростями и с наносами. Кавитация- разруш бетона к зонах высоких вакуумов и больших скоростей, когда бетон подвергается бомбандир кавит пузырьков, создающих большое давление.

Трещиностойкость: Основная причина трещин в конструкциях -неравномерное изменение температуры в них, возникают температурные напряжения, которые приводят к образованию трещин. Трещины могут возникнуть и от перегрузок, неравномерной осадке. Для уменьшения температурных напряжений используют низкотермические цементы.

У добоукладываемость: в зависимости от водоцементного отношения бетон смесь обладает различной подвижностью или Удобоукладываемость. Показатель подвижности –осадка стандартного конуса. Различают смеси: жесткие (для массивных конструкций), малоподвижные, умеренно жесткие, подвижные (в Ж/Б конструкциях).

Зонирование бетона в теле плотины. При зонировании бетона помимо условий прочности учитываются вышеперечисленные требования к бетону. В зоне А (зона всегда открытая для атмосферных факторов, колебаний тем-р) укладывают морозостойкий бетон на глубину промерзания. В зоне Б(зона колебания уровня воды) бетон должен быть водостойким, водонепроницаемым и морозостойким. В зону В (зона постоянно находящаяся под водой) укладывается водостойкий и водонепроницаемый бетон. В зоне Г подошвы, за пределами цемен. завесы и дренажа, а также по низовой грани, постоянно находящейся под водой, треб-я водонепрониц может быть снижено или снято. Ширина каждой зоны должна быть не менее 2м.

Контроль качества: Число подлежащих испытанию серий образцов бетона каждой марки назначают из расчета одной серии (три образца) на следующие объемы работ: для массивных сооружений - на каждые 100 м3 уложенного бетона, для массивных фундаментов под оборудование - на каждые 50 м3 уложенного бетона, но не менее одной серии на каждый фундамент, для каркасных конструкций - на каждые 20 м3 уложенного бетона.

Число серий следует увеличивать до 2-3 при ранних сроках ввода в эксплуатацию конструкций менее, чем через 28 дн. после укладки бетона, и при особых условиях работы. Изготовление и хранение контрольных образцов производят по ГОСТ 10180. Для определения прочности бетона на сжатие изготавливают образцы-кубы, размеры которых зависят от наибольшей крупности зерен заполнителя.