СНиП 2.06.06-85 Плотины бетонные и железобетонные - Расчеты плотин на прочность и устойчивость

РАСЧЕТЫ ПЛОТИН НА ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ

6.47. Расчеты плотин на нескальных основаниях на прочность и устойчивость следует производить в соответствии с указаниями разд. 5 и настоящего раздела.

6.48. Величины контактных напряжений по подошве плотин на нескальных основаниях надлежит определять согласно требованиям СНиП II-16-76 и настоящего раздела.

При расчете нормальных контактных напряжений методами сопротивления материалов величины напряжений, МПа, в угловых точках фундаментной плиты секции плотины следует определять по формуле

                                            (6)

где N - нормальная сила (с учетом противодавления), МН;

А - площадь подошвы секции плотины, м²:

М_x, M_y - изгибающие моменты относительно главных осей инерции подошвы плотины, МН×м;

W_x, W_y - моменты сопротивления подошвы плотины для соответствующих угловых точек А, В, С и D относительно главных осей инерции, м³.

6.49. При раздельном возведении быков, устоев и фундаментной плиты плотины на основании из песчаных грунтов реакция основания полностью возведенного сооружения должна определяться путем суммирования эпюры контактных напряжений для строительного периода под каждым элементом сооружения и эпюры напряжений, полученной от нагрузок, прикладываемых к сооружению после его омоноличивания.

Для основания плотины из глинистых грунтов контактные напряжения следует определять с учетом перераспределения их во времени.

6.50. Секции плотин I и II классов следует рассчитывать на общую прочность как пространственные конструкции совместно с упругим основанием методами строительной механики или теории упругости с учетом перераспределения усилий вследствие трещинообразования.

Предварительные расчеты прочности плотин I и II классов, а плотин III и IV классов во всех случаях допускается производить приближенно, рассматривая их работу раздельно в поперечном (вдоль потока) и в продольном (поперек потока) направлениях в соответствии с требованиями пп. 6.52 - 6.53.

6.51. В случаях, когда схема расчета плотины на общую прочность не учитывает особенности работы отдельных элементов (фундаментная плита, быки, водослив и др.) и приложения к ним местных нагрузок, указанные элементы следует дополнительно рассчитывать на местную прочность. Расчетные усилия, напряжения и количество арматуры в различных сечениях плотины следует определять с учетом результатов расчетов как на общую прочность секции плотины, так и на местную прочность отдельных элементов.

Расчет плотины на общую прочность

6.52. Расчет общей прочности плотины в поперечном направлении следует производить:

водосливной плотины - как ребристой конструкции, ребрами жесткости которой являются быки и полубыки;

двухъярусной плотины и плотины с глубинными водосбросами - как конструкции коробчатого вида.

В расчетное сечение следует вводить только часть быков и полубыков по высоте. Допускается ограничивать расчетную высоту быков и полубыков наклонными плоскостями, проходящими под углом 45° к горизонтали через крайние точки сопряжения с фундаментной плитой.

Аналогично должна ограничиваться высота расчетного сечения водослива.

6.53. Расчет общей прочности секции плотины в продольном направлении следует производить:

водосливной плотины - как балки на упругом основании;

двухъярусной плотины и плотины с глубинными водосбросами - как рамной конструкции на упругом основании.

При расчете общей прочности секции водосливной плотины в продольном направлении массив водослива вводится в расчетное сечение только в случае отсутствия температурных швов в пролете водослива. При наличии температурных швов между телом водослива и быком и полубыком в расчетное сечение следует вводить часть водослива, ограниченную плоскостями, проходящими через основание шва под углом 45° к горизонтали.

При расчете общей прочности в продольном направлении секции двухъярусной плотины или плотины с донными водосбросами фундаментную плиту, пролетные конструкции водосброса, быки и полубыки в расчетные сечения следует включать полностью.

Расчет анкерного понура

6.54. Распределение полной горизонтальной сдвигающей силы между анкерным понуром и плотиной независимо от вида грунта основания надлежит определять с учетом упругой деформации грунта в их основании и растяжения арматуры понура по методу коэффициента сдвига и упругого слоя конечной глубины.

Метод коэффициента сдвига применим для определения усилия, воспринимаемого анкерным понуром, в случаях когда на протяжении всей длины понура отсутствует состояние предельного равновесия, т.е. соблюдается условие

t_тах < t_lim = Р_иа tgj + c,

где t_тах ‑ наибольшее касательное напряжение под понуром, МПа;

t_lim - касательное напряжение под понуром, соответствующее состоянию предельного равновесия, МПа;

Р_иа - интенсивность вертикального давления на понур, МПа;

j, с - соответственно расчетные значения угла внутреннего трения, град, и удельного сцепления грунта основания, МПа.

В расчетах допускается принимать t_тах = 0,8 t_lim.

6.55. По методу коэффициента сдвига горизонтальную силу, МН, воспринимаемую секцией понура, в зависимости от характера распределения площади сечения арматуры по длине понура следует определять при распределении по:

треугольнику - по формуле

Q¢_ua =                          (7)

прямоугольнику

Q¢_u¢_a =                          (8)

трапеции

Q¢_u¢_a¢ = Q¢_ua + (Q¢_u¢_a - Q¢_ua)             (9)

где Q - полная сдвигающая сила, действующая на секцию плотины, МН;

K_x, K_1,x ‑ коэффициенты постели при сдвиге для грунтов основания соответственно понура и плотины, МН/м³;

l_а, b - соответственно длина понура и ширина подошвы плотины, м;

I₀, I₁ - бесселевы функции чисто мнимого аргумента;

 - площадь сечения арматуры соответственно в конце и в начале (в месте примыкания к плотине) понура, м²;

a - величина, характеризующая упругие свойства понура и его основания, определяемая по формуле

                                                       (10)

здесь Е_s - модуль упругости арматуры, МПа, принимаемый в соответствии со СНиП II-56-77;

b_da - ширина расчетного участка понура, равная длине секции плотины.

Коэффициент постели при сдвиге, МН/м³, определяется по формуле

К_х = К_y ,                                   (11)

где К_у - коэффициент постели при сжатии, МН/м³;

v - коэффициент Пуассона грунта;

y -коэффициент, зависящий от соотношения стороны подошвы фундамента (понура или плотины) в направлении действия сдвигающей силы (l_a или b) к длине секции плотины l_a, принимаемый по табл. 9.

Таблица 9

Величину коэффициента постели при сжатии К_у следует определять с учетом данных полевых исследований.

6.56. Величину горизонтальной силы, воспринимаемой понуром, следует учитывать при проверке устойчивости плотины на сдвиг при определении расчетного значения обобщенной силы предельного сопротивления.