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

РАСЧЕТЫ ПЛОТИН НА ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ

8.13. Расчеты плотин и их элементов на прочность, устойчивость и трещиностойкость, а также железобетонных конструкций - на раскрытие трещин надлежит выполнять в соответствии с требованиями СНиП II-56-77, СНиП II-16-76, разд. 5 и указаниями настоящего раздела.

8.14. При проектировании контрфорсных плотин следует рассчитывать контрфорсы на общую прочность при их работе вдоль и поперек потока, а также напорные перекрытия.

8.15. В расчетах контрфорсов на общую прочность в плоскости вдоль потока (черт. 12) следует рассматривать:

для массивно-контрфорсных плотин - отдельно стоящую секцию:

для плотин с неразрезным напорным перекрытием, монолитно соединенным с контрфорсом - контрфорс с примыкающей к нему частью напорного перекрытия в пределах половины пролета с каждой стороны контрфорса;

для плотин с разрезным напорным перекрытием - отдельно стоящий контрфорс.

Черт. 12. Схемы к расчету контрфорсов на прочность вдоль потока

а - для массивно-контрфорсных плотин; б - для плотин с неразрезным арочным напорным перекрытием; в - для плотин с разрезным напорным перекрытием; t₁ - толщина контрфорса; t -длина секции; b_d - ширина расчетного сечения

8.16. Расчеты общей прочности контрфорсов, как правило, выполняются на полный состав нагрузок и воздействий основного и особых сочетаний.

Допускается рассчитывать на сокращенный состав нагрузок и воздействий основного и особых сочетаний контрфорсы плотин высотой более 60 м на начальных стадиях проектирования и высотой менее 60 м - на всех стадиях проектирования.

8.17. Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах по полному их составу, определяются в соответствии с пп. 4.2 - 4.5.

8.18. Расчет контрфорсов на полный состав нагрузок эксплуатационного периода следует выполнять в соответствии с пп. 7.16 и 7.17; условия прочности контрфорсов принимаются по табл. 13, где g_n, g_lc, g_cd, s_з, R_b, d_t, t, t₁, b_h, а₂, ‑ см. п. 7.18; , , ‑ см. п. 7.20.

Таблица13

8.19. Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах по сокращенному их составу, определяются в соответствии с п.7.19. При этом следует учитывать уменьшение ширины расчетных горизонтальных сечений контрфорса или по его подошве при возведении плотин в районах с амплитудой сезонных колебаний температуры наружного воздуха более 17°С.

Плотины всех классов высотой до 60 м, возводимые в районах с амплитудой сезонных колебаний температуры наружного воздуха более 17°С, следует рассчитывать методами теории упругости на полный состав нагрузок и воздействий, обеспечивая выполнение условий прочности, приведенных в табл. 13.

8.20. В расчетах прочности контрфорса на сокращенный состав нагрузок и воздействий напряжения следует определять методами сопротивления материалов. При этом значения нормальных напряжений, МПа, в горизонтальных сечениях контрфорса на верховой и низовой гранях (см. черт. 10)  и  надлежит определять с учетом величин модуля упругости бетона в отдельных частях плотины по формулам:

                           (24)

                            (25)

где A_red, I_red - соответственно площадь, м², и момент инерции, м⁴, приведенного горизонтального сечения контрфорса;

x_u, x_t - расстояния от центра тяжести приведенного сечения контрфорса соответственно до верховой и низовой граней, м:

E_b1, E_b2, E_b3, - модули упругости бетона соответственно контрфорса, верхового и низового оголовков, МПа, принимаемые в соответствии с пп. 5.17, 5.18;

N, М ‑ см. П.7.20.

Размеры приведенного сечения контрфорса (черт. 13) определяются из условий:

в направлении вдоль потока размеры приведенного и действительного сечения контрфорса равны;

в направлении поперек потока размеры приведенного сечения контрфорса t_i,red, м, определяются по формуле

t_i,red = ,                                           (26)

где t_i и е_b1 - соответственно толщина, м, и модуль упругости бетона, МПа, отдельных частей контрфорса.

Черт. 13. Схема к определению размеров приведенного сечения контрфорса

1 - контур приведенных сечений оголовков в случав приведения их модулей упругости бетона е_b2 и е_b3 к модулю упругости бетона контрфорса е_b1 (при е_b3 > е_b2 > е_b1)

В формулах (24) и (25) нормальные растягивающие силы и напряжения приняты со знаком „плюс", сжимающие - со знаком „минус"; изгибающий момент по часовой стрелке принят со знаком "плюс" против часовой стрелки - со знаком "минус".

8.21. Условия прочности контрфорсов плотин, рассчитываемых на сокращенный состав нагрузок и воздействий эксплуатационного периода, даны в табл. 14, где: g_n, g_lc, g_cd, s_з, R_b ‑ см. п. 7.18; , , , g_w,  ‑ см. п. 7.20.

Таблица 14

8.22. Расчет напорных перекрытий на прочность в зависимости от класса и высоты контрфорсной плотины следует выполнять на те же нагрузки и воздействия и их сочетания, что и расчет прочности контрфорсов.

При расчете верхового оголовка массивно-контрфорсной плотины на прочность методом сопротивления материалов принимается, что к оголовку на участке его примыкания к контрфорсу прикладываются равномерно распределенные нормальные силы, уравновешивающие внешнюю нагрузку на оголовок; при расчете методами теории упругости оголовок рассматривается как жестко защемленный в тело контрфорса.

В расчетах арочного напорного перекрытия на прочность методами сопротивления материалов рассматривается однопролетная арка, жестко заделанная в контрфорсы, а при расчете методами теории упругости - однопролетная цилиндрическая оболочка, заделанная в контрфорсы.

Плоские напорные перекрытия следует рассматривать при расчете методам и сопротивления материалов как однопролетную, свободно опертую на контрфорсы балку, а при расчете методами теории упругости - как однопролетную, свободно опертую плиту.

8.23. При расчетах оголовков массивно-контрфорсных плотин на прочность, независимо от высоты сооружения, во всех точках оголовка должны выполняться условия прочности:

при расчете на основное и особые сочетания нагрузок и воздействий, не включающие сейсмические воздействия:

g_n g_lc s_z £ 0,75g_cd R_bt;

g_n g_lc s_z £ 0,75g_cd R_bt;

при расчете на особые сочетания нагрузок и воздействий, включающие сейсмические воздействия:

g_n g_lc s_z £ g_cd R_bt;

g_n g_lc s_z £ g_cd R_b,

где s_z - нормальные напряжения, МПа, действующие по вертикальным площадкам, перпендикулярным к продольной оси плотины;

g_n, g_lc, g_cd, R_b ‑ см. п. 7.18;

R_bt ‑ см. п. 7.29.

Условия прочности арочных и плоских напорных перекрытий следует принимать согласно указаниям СНиП II-56-77.

В зонах оголовка массивно-контрфорсной плотины, испытывающих растяжение в направлении оси плотины, следует предусматривать конструктивное армирование.

824. Расчет контрфорса на прочность в направлении поперек потока производится на сейсмические воздействия, направленные вдоль оси плотины, и на гидростатическую нагрузку, если между контрфорсами плотины располагаются водосбросы.

Контрфорсы плотин в расчетах на прочность при изгибе в направлении поперек потока рассматриваются как вертикальные треугольные плиты, защемленные в основание. При расчете контрфорса на основное и особые сочетания нагрузок и воздействий, не включающие сейсмические, верховая и низовая грани плиты принимаются свободными; при расчете на особое сочетание нагрузок, содержащее сейсмические воздействия, верховая грань, а при наличии низового перекрытия - и низовая грань плиты рассматриваются как свободно опертые. Жесткость плиты определяется с учетом верхового и низового оголовков.

При расчете контрфорсов на прочность в плоскости поперек потока независимо от высоты и класса сооружения для боковых граней контрфорсов следует соблюдать условия прочности:

при расчете на основные и особые сочетания нагрузок и воздействий, не включающие сейсмические воздействия,

s_y £ 0;

при расчете на особое сочетание нагрузок и воздействий, включающее сейсмическое воздействие,

d_t £ 0,2 t₁

где s_y - суммарные нормальные напряжения по горизонтальным площадкам, определенные расчетами прочности контрфорса в плоскости вдоль потока и в плоскости поперек потока:

d_t - глубина зоны действия растягивающих напряжений у боковой грани контрфорса;

t₁ - толщина контрфорса.

В схемах расчета контрфорсов на изгиб в плоскости поперек потока следует учитывать конструкцию водосбросных устройств и других элементов, повышающих жесткость сооружения в этом направлении.

8.25. Расчет элементов контрфорсной плотины на местную прочность следует производить на те же сочетания нагрузок и воздействий, что и расчет общей прочности плотины.

Расчет местной прочности водосливного носка, быков, конструкций водоприемных отверстий турбинных водоводов и элементов строительных и эксплуатационных водосбросов, определение местных напряжений вокруг отверстий и других проемов в контрфорсах должен выполняться в соответствии с п.7.24.

Расчет консольных выступов контрфорсов плотин с арочными и плоскими перекрытиями на местную прочность, а также расчет плит низового перекрытия надлежит производить согласно указаниям СНиП II-56-77.

8.26. Расчет устойчивости контрфорсных плотин надлежит производить в соответствии с пп. 7.26, 7.27.

Для массивно-контрфорсных плотин следует выполнять расчет устойчивости отдельно стоящих секций; для плотин с арочными и плоскими перекрытиями- отдельно стоящих контрфорсов.

8.27. Глубину заделки крупных разрывных нарушений в скальном основании следует определять по результатам расчета напряженного состояния плотины совместно со скальным основанием с учетом неоднородности основания, при этом должны выполняться условия прочности п. 8.18.

8.28. Расчет прочности контрфорсных плотин и их элементов в строительный период следует выполнять в соответствии с п. 7.29.

829. Бетонные конструкции контрфорсных плотин всех классов, независимо от высоты сооружений, следует рассчитывать по образованию трещин от температурных воздействий в соответствии с п. 7.30.