Таблиця 1.11.

Розрахункові швидкості вітру

Клас споруд	Забезпеченість швидкостей вітру при розрахункових випадках
	1-ий	2-ий
І і ІІ	Vw2%	Vw50%
ІІІ і ІV	Vw4%	Vw50%

Параметри вітрових хвиль та вітрового нагону залежать від швидкості вітру. Розрахункові значення забезпеченостей швидкостей вітру в залежності від класу споруди та розрахункового випадку (1 – для відмітки НПР, 2 – для відмітки ФПР) наведено в таблиці 1.11.

Всі розрахунки проводяться для глибоководної зони (d>0,5 ), де дно не впливає на характеристики хвиль, а розрахункова забезпеченість висот хвиль в системі при визначенні накату хвиль дорівнює 1%. Запас а визначається як більше із значень 0,5 м і 0,1h_1%.

Із результатів, одержаних для двох розрахункових випадків, вибирається більша відмітка гребеня греблі.

1.3.4. Кріплення верхового укосу

Укоси земляних гребель облаштовуються кріпленнями від руйнуючої дії хвиль, льоду, течій води, зміни рівнів води, атмосферних опадів та інших чинників, які призводять до руйнування укосів. Вибір кріплення в кожному конкретному випадку проводиться на основі техніко-економічного порівняння варіантів з врахуванням а) максимального використання засобів механізації і місцевих матеріалів; б) характеристик грунтів тіла греблі і основи; в) агресивності води; г) довговічності кріплення в заданих умовах експлуатації; д) архітектурних вимог; е) наявності нових прогресивних штучних матеріалів.

Для захисту верхового укосу пропонуються наступні види кріплень:

а) кам’яні (накидні);

б) бетонні монолітні, залізобетонні збірні;

в) асфальтобетонні;

г) біологічні.

Кріплення верхового укосу греблі ділиться на основне, розміщене в зоні максимальних хвильових та льодових дій, що виникають в експлуатаційний період, і полегшене – нижче основного кріплення. Верхньою межею основного кріплення, як правило, слід вважати відмітку гребеня греблі. У випадку значного перевищення гребеня розрахункового рівня води основне кріплення слід закінчувати нижче гребеня на відмітці висоти накочування (h_run), далі до гребеня доводять полегшене кріплення.

Нижню межу основного кріплення слід призначати нижче мінімального рівня спрацювання водосховища на глибину h=2h_1% , де h_1% - висота хвилі 1% забезпеченості для даного рівня води. При цьому нижня межа основного кріплення повинна бути нижче мінімального рівня спрацювання водосховища не менше ніж на 1,5t, де t – розрахункова товщина льодового покриву.

Полегшене кріплення повинно захищати укіс від пошкоджень при дії льоду, хвиль і течій не тільки в процесі нормальної експлуатації споруди, але і в періоди наповнення і спорожнення водосховища.

При спряженні основного і полегшеного кріплень необхідно передбачати конструктивні заходи, наприклад, пристрій у вигляді упору з каменя або бетону. Розміри упору слід призначати в залежності від крутизни укосу, а також коефіцієнта тертя кріплення і упору по грунту укосу.

Бетонні і залізобетонні кріплення верхового укосу (рис.1.9)

Монолітні залізобетонні кріплення укосів проектуються, як правило, у вигляді секцій розміром не більше 45×45 м кожна, розділених між собою температурними поперечними і осадочними поздовжніми швами. Секції кріплень складаються із окремих плит, як правило, прямокутної форми із співвідношенням сторін

, (1.11)

де - більша сторона плити; - менша сторона плити, яка розташовується перпендикулярно урізу води.

Значення приймається рівним 0,4λ, де λ – розрахункова довжина хвилі, але не більше 20 м.

Кріплення укосів із збірних залізобетонних плит слід проектувати з омонолічуванням їх в секції. При відповідному обґрунтуванні допускається кріплення із неомонолічених плит з відкритими швами. Максимальний розмір плит слід визначати з умов транспортування та зручності вкладання їх на укіс.

Покриття з плит розраховується на міцність як балка на пружній основі. В залежності від максимального згинаючого моменту від динамічної дії хвиль підбирається арматура, яка може бути одинарною і розміщується знизу, або подвійною. Товщина монолітної плити повинна бути такою, щоб була забезпечена її загальна стійкість проти спливання під дією фільтраційного тиску при швидкому зниженні рівня води у водосховищі [2]. При попередніх розрахунках товщина плити визначається за формулою

, (1.12)

де η – коефіцієнт запасу, η=1 – для монолітних плит, η=1,1 для збірних плит; ρ_б – щільність бетону, ρ_б =2,3…2,4 т/м³; ρ_w – густина води, т/м³; λ – розрахункова довжина хвилі, м; - коефіцієнт закладання укосу на ділянці кріплення. Мінімальна конструктивна товщина плити не повинна бути меншою 0,08 м. Конструктивні елементи бетонного кріплення зображені на рис. 1.9.

Рис. 1.9. Кріплення верхового укосу: а) бетонне кріплення укосу; б) упор в кінці кріплення

Кам’яне кріплення верхового укосу

Кам’яне кріплення у вигляді кам’яного накиду виконується переважно з невідсортованого каменю (гірська маса), що пов’язано із значними труднощами сортування кам’яного матеріалу.

При проектуванні кріплення укосів з рваного каменю масу окремого елементу М або М_Z , яка відповідає стану його граничної рівноваги від дії вітрових хвиль на укосах при 1,5≤т≤5, необхідно визначати:

• при розташуванні каменю на ділянці укосу від верху споруди до глибини z=0,7h_2% за формулою [13, с.8]

, (1.13)

• при розташуванні каменю нижче глибини z>0,7h_2% за формулою [13, с. 8]

, (1.14)

д е ρ_т – щільність каменю; ρ – густина води, т/м³; h_2% - висота хвилі 2% забезпеченості; - коефіцієнт, значення якого можна орієнтовно приймати для кам’яного кріплення 0,025; λ – розрахункова довжина хвилі.

Рис. 1.10. Кам’яне кріплення

верхового укосу

Товщина кам’яного накиду t_н приймається з врахуванням можливості часткового винесення дрібної гірської маси при хвильових діях і переміщенні крупних каменів, ущільненні матеріалу кріплення, а

також з досвіду експлуатації аналогічних кріп-

лень, але не менше 3d_S,85, де d_S,85 – діаметр каменю, маса якого разом з масою більш дрібних фракцій складає 85% маси всього кам’яного кріплення.

Для визначення діаметра d_S,85 рекомендується залежність [14]

d_S,85 . (1.15)

де М – маса каменю, т; ρ_т – щільність каменю, т/м³.