2. Сила фильтрационного давления

Площадь эпюры фильтрационного давления, действующего непосредственно на подошву плотины, вычислена в ПК «AutoCAD» и равна:

Сила фильтрационного давления:

(84)

Плечо силы фильтрационного давления 4,4 м.

2. Давление грунта

Давление наносов на напорную грань:

(85)

где – удельный вес наносов во взвешенном состоянии, 10 кН/м³;

– толщина слоя наносов, 1,5 м;

– угол внутреннего трения наносов, 20.

Равнодействующая давления наносов на 1 п.м.:

(86)

Плечо равнодействующей давления наносов относительно подошвы 2,49 м.

Давление грунта:

(87)

где с – сцепление грунта, 80 кН/м²;

– угол внутреннего трения грунта, 38,7.

Удельный вес взвешенного грунта:

(88)

где – удельный вес сухого грунта (для гранита слаботрещиноватого) равный 25 кН/м³;

– пористость сухого грунта, 0,002;

– удельный вес воды, 10 кН/м³

Давление в точке на нижней границе слоя грунта, где действуют и вес наносов и вес грунта:

(89)

=

,

где – толщина грунта, 2 м.

Равнодействующая активного давления грунта на 1 п. м. длины плотины:

(90)

Так как значение активного давления по результатам расчетов получилось отрицательным, то в дальнейших расчетах активное давление грунта учитываться не будет.

2. Волновое давление

Равнодействующая волнового давления по формуле Можевитинова:

(91)

где – высота волны 1 %-ной обеспеченности, 0,94 м (формула 9);

– средняя длина волны, 7,087 м (формула 7);

(92)

Линия действия равнодействующей находится ниже относительно уровня покоя верхнего бьефа на величину:

(93)

Плечо волнового давления относительно подошвы 24,2 м

5. Оценка прочности плотины

Оценка прочности бетонной плотины проводится по методу предельных состояний первой группы (по непригодности к эксплуатации) в сечении на уровне подошвы плотины.

Для удобства расчетов ниже приведена таблица 6.1, в которую внесены нагрузки, умноженные на коэффициент надежности , направление силы, плечи сил (если момент силы по часовой стрелке, то знак «плюс», если против – «минус»):

Таблица 6.1. Таблица сбора нагрузок

№ п/п	Обозначе-ние силы		Направление силы	Основной случай
				Сила, кН	Плечо, м	Момент, кНм
1	2	3	4	5	6	7
1		1,0		3065,63	8,33	25536,70
2		1,0		108,35	1,62	-175,53
3		1,0		44,93	7,79	350,00
4		0,95		3727,23	3,34	-12448,95
5		0,95		2378,14	2,70	-6420,96
6		1,0		847,48	0,00	0,00
7		1,0		983,94	1,15	1131,53
8		1,2		6,61	2,49	16,46
9		1,0		11,31	24,2	273,70
10		0,9		14,16	7,53	-106,61
Σ							8156,35

Сумма вертикальных сил:

(94)

Краевые напряжения для верховой грани:

Нормальное напряжение по горизонтальным площадкам:

(95)

где – сумма моментов, действующих на подошву;

– ширина подошвы плотины.

Нормальное напряжение по вертикальным площадкам:

(96)

где – заложение верховой грани на уровне расчетного сечения;

– напор над расчетным сечением со стороны ВБ, м;

– удельный вес воды, кН/м³.

Касательные напряжения у верховой грани:

(97)

Максимальные растягивающие главные напряжения:

(98)

Максимальные сжимающие главные напряжения:

(99)

Нормальные напряжения на площадках контактного сечения у верховой грани:

(100)

где – угол между плоскостью верховой грани и вертикалью;

– угол между плоскостью подошвы и горизонталью.

Краевые напряжения для низовой грани:

Нормальное напряжение по горизонтальным площадкам:

(101)

где – сумма моментов, действующих на подошву;

– ширина подошвы плотины;

– сумма вертикальных сил, действующих на плотину.

Нормальное напряжение по вертикальным площадкам:

(102)

где – заложение низовой грани на уровне расчетного сечения;

– напор над расчетным сечением со стороны НБ, м;

– удельный вес воды, кН/м³.

Касательные напряжения у низовой грани:

(103)

Максимальные сжимающие главные напряжения:

(104)

Максимальные растягивающие главные напряжения:

(105)