Курсовой проект Проектирование бетонной водосливной плотины по гидротехническим сооружениям

6.1.Расчёт прочности плотины

Исходя из практических соображений, в расчёте плотины принимаем сжимающие напряжения со знаком «–», растягивающие – со знаком «+»
Для удобства расчёта составляем таблицу 1, в которую внесим все нагрузки, умноженные на коэффициент надежности по нагрузке .
Таблица 1 – Основные нагрузки на плотину

Нагрузка		Направление силы	Основной случай
			Сила, кН	Плечо, м	Момент, кНм
Тв	1		9238,86	13,74	126942
Тн	1		8,29	-0,43	-3,6
Eав	1,2				0,0
Eн	1,2		26,46	1,05	27,8
Gб	0,95		3440,42	-8,79	-30241
Gпл	0,95		12096,37	-6,78	-82013
Wвзв	1	­	435,56	0	0,0
Wф	1	­	2615,74	7,6	19879,6
Qз	1		24,16	-16	-386,5
Wн	1				0,0
Wволн	1		1,3	41,4	53,9
ΣN			12509,65
ΣM			34258,5

Расчёт краевых напряжений для основного случая в горизонтальном сечении плотины (при расчёте на 1 погонный метр длины по подошве) выполняется по формулам:
Для верховой грани:
Нормальное напряжение по горизонтальной площадке:

где – сумма вертикальных сил, действующих на плотину;

– сумма моментов всех сил, действующих на плотину;
– ширина подошвы плотины.
Нормальное напряжение по вертикальной площадке:

(6.2.)

где кН/м³ – удельный вес воды;

– напор над расчётным сечением со стороны верхнего бьефа;
, где – угол между напорной гранью и вертикалью. Так как у водосливной плотины напорная грань вертикальна, то .
Касательное напряжение по горизонтальной площадке:

(6.3.)

Главное напряжение:

Главное напряжение:

Для низовой грани аналогично

Нормальное напряжение по горизонтальной площадке:



(6.6.)
Нормальное напряжение по вертикальной площадке:


(6.7.)

где ,

– напор над расчётным сечением со стороны нижнего бьефа;
Касательное напряжение по горизонтальной площадке:


(6. 8.)
Главные напряжение:



(6.9.)
. (6.10.)

Результат расчёта напряжений сведём в таблицу 2.

Таблица 2.Напряжения.

Верховая грань		Низовая грань
ϭ^uy	-190		ϭ^ty	-542
ϭ^ux	-434		ϭ^tx	-336
τx	0		τy	413
ϭ^u1	-190		ϭ^t1	-13
ϭ^u3	-434		ϭ^t3	-866

Проверяем следующие условия:

1. 
   Проверяем в сечении по подошве. Во всех точках плотины:
   

где коэффициент надежности по ответственности, учитывающий класс сооружения,

коэффициент сочетания нагрузок,
максимальное главное напряжение;
расчетное сопротивление бетона сжатию, которое определяем по СНиП 2.06.08-87 «Бетонные и железобетонные конструкции ГТС»;
коэффициент условия работы,

Из условия прочности на сжатие принимаем класс бетона В 5, для которого

2. 
   На верховой грани плотины не должно быть растягивающих напряжений:
   

3. 
   В зоне верховой грани плотины:
   

Условия прочности плотины соблюдаются, что говорит о том, что сооружение проходит по критериям прочности.

5.2.Расчёт устойчивости плотины

Устойчивость бетонных плотин на нескальных основаниях определяется несущей способностью основания, то есть его сопротивлением сдвигу сооружения. Плотины рассчитывают на сдвиг по первому предельному состоянию – по потере несущей способности.
При поступательной форме сдвига плотина будет устойчива, если выполняется условие:
для основного случая:





.
(6.12.)
где – внутреннее трение для грунта основания ;
– сцепление с основанием;
– горизонтальная проекция площади подошвы плотины, при расчёте на 1 погонный метр.



(6.13.)
Таким образом условие на сдвиг:
(6.14.)


(6.15.)
Анализируя расчётные данные, можно утверждать, что выбранный профиль плотины удовлетворяет условиям прочности и надёжности при основном и особом сочетаниях нагрузок. А также является экономичным. Запас по надёжности плотины обеспечивает её устойчивость.

Заключение

Входе выполнения курсового проекта была рассчитана плотина Ватынская ГЭС.
Плотина удовлетворяет требованиям надёжности , в частности отсутствие растягивающих напряжений , а также наличие сжимающих напряжений, не превосходящих пределов прочности на сжатие материала плотины.