Расчёт водобойной плиты
Толщину водобойной плиты получаем из условия ее устойчивости на опрокидывание.
При расчете сооружения на устойчивость (опрокидывание) необходимо знать к-т запаса, который нормирован для каждого класса капитальности сооружения. (см. табл. 10.)
табл. 10
Класс сооружений |
Кз |
I |
1,25 |
II |
1,20 |
III |
1,15 |
IV |
1,10 |
Условие устойчивости водобойной плиты
Кз=ΣМуд/ΣМсдвиг [28]
С
илы,
действующие на водобойную плиту см.
рис. 6:
- сила дефицитного давления
Wд=0,5*0,6(
-
)*2/3*Lв.п.*1п.м.*воды
(Кн) [29]
- собственный вес плиты
G=(γбетона-γводы)*d* Lв.п.*1п.м. (Kн) [30]
- сила фильтрационного давления.
Wф=0,5*2/3*Lв.п.*0,05*z* γводы (Кн) [31]
- пульсационная нагрузка, действующая по всей длине плиты.
P1=0,1hкр(Кн) [32]
где: Z – Максимальный статический напор (м);
Lв.п. – длина водобойной плиты (м);
γбетона=24 кН/м3=2,4 т/м3 – объемный вес бетона;
γводы=10 кН/м3=1,0 т/м3 – объемный вес воды.
Исходя, из условия Кз=ΣМуд/ΣМсдвиг находим толщину водобойной плиты d (м).
2.5.2. Расчет водобойного колодца
Если, несмотря на то, что при установке гасителей (0,85 h2пр.гас> hб) гидравлический прыжок все равно отогнан, то необходимо устраивать водобойный колодец.
Устройство водобойного колодца для затопления гидравлического прыжка приводит к понижению отметки водобоя и заглублению подошвы водобоя и плотины, что увеличивает объемы выемки грунта и бетона. Водобойная стенка часто является нежелательной в связи с тем, что она препятствует пропуску расхода воды через сооружение во время строительства, т.к. создает подпор.
Глубина колодца определяется графо-аналитическим методом, путём построения 2-х графиков и нахождения точки их пересечения.
f1=(hб+d) – функция для построения первого графика.
f2=1,1* пр,гас – функция для построения второго графика.
dкол – глубина колодца (м).
Например, в первом приближении зададимся d1=2,5м., значения Q и q принимаются исходя из выбранного расчетного случая см. табл. 9.
По формулам [23], [24], [25] определяем сжатую, критическую и вторую сопряженную глубины соответственно.
Уточняем вторую сопряженную глубину, учитывая нижеприведенные коэффициенты.
К – к-т, учитывающий пространственный фактор распространения потока см. табл. 8.
Кгас=0,85 – к-т, учитывающий влияние гасителей энергии потока.
пр,гас= h2* К* Кгас (м). [33]
Теперь зададимся глубиной водобойного колодца d2=0,5м и выполним аналогичные расчеты, которые выполнялись для глубины колодца 2,5 м.
График первой функции строится по двум точкам с координатами (hб+d1; d1) и (hб+d2; d2).
График второй функции строиться тоже по двум точкам с координатами (1,1* пр,гас; d1) и (1,1* пр,гас ;d2)
Принимаем глубину водобойного колодца (dкол) равную значению, полученному при пересечении двух графиков.
После чего необходимо выполнить проверку 1,1* пр,гас<hб+d.
Глубину колодца также можно определить по приближённой формуле
dкол=1,1*( пр,гас-hб) (м), но только справочно, для сравнения с полученным значением по графо-аналитическому методу.