5. Определение нагрузок, действующих на плотину

5.1. Определение нагрузки от волнового давления

Бетонная плотина с h_пл = 31 м (см. п. 4) – высота плотины, относится ко II классу сооружений по [5], . Таким образом, при основном сочетание нагрузок обеспеченность принимается равной 2%, а при особом сочетании – 20% при ФПУ.

Сила волнового давления для глубоководной зоны определяется по формуле А.П. Можевитинова:

, (5-1)

где .

При НПУ:

м,

кН.

При ФПУ:

м,

кН.

Плечо силы относительно расчётного уровня выражается формулой:

. (5-2)

При НПУ: м.

При ФПУ:м.

Превышение вершины волны над расчетным уровнем , определим по безразмерной величине ([6] рис.3) для значения .

Принимаем d/_d = 0,5.

При НПУ: . Тогда , а м.

При ФПУ: . Тогда , а м.

Зная площадь эпюры S, значение превышения , определим ординату эпюры для точки z = 0:

. (5-3)

При НПУ:

кН

При ФПУ:

кН

5.2. Определение веса водосливной плотины

Найдем нагрузки на один погонный метр длины водосливной плотины. Разбиваем профиль плотины на простейшие фигуры (треугольники и трапеции) и определяем их площади (см. приложение 2):

м², м²,м²,

м², м², м², м²,

Определим суммарную площадь поперечного сечения плотины:

F_пл=150,0 + 188,125 + 21,5+ 126,875 + 10,0 + 10,625 + 21,25 =528,375 м².

Соответствующие плечи для каждой фигуры относительно центра подошвы равны (слева – «-», справа – «+»):

R₁ = 3,25 м; R₂ = -6,0 м; R₃ = -7,875 м; R₄ = 3,75 м; R₅ = 16,125 м; R₆ = - 14,375 м;

R₇ = -15,75м;

Найдем весовую нагрузку водосливной части плотины на один погонный метр по формуле (5-4):

(5-4)

, где – плотность бетона – 2.4 т/м³;

b(_б) – длина одного пролета водосливной плотины (толщины бычка);

L = b + d = 10 + 3 = 13 м.

кН.

Определим плечо равнодействующей силы R_пл от силы :

(5-5)

, где - сумма моментов, которая равна

(5-6)

, где R_i – плечо силы отдельных элементов.

Рассчитаем вес частей плотины:

За положительное направление момента принимаем вращение по часовой стрелке.

М = G₁· R₁ - G₂· R₂ - G₃· R₃ + G₄· R₄ + G₅· R₅ – G₆· R₆ – G₇· R₇ =

=2716,61· 3,25 +3407,08·6 + 389,38· 7,875 -2297,8·3,75 + 181,1 · 16,125 – 192,42 · 14,375 +384,85 · 15,75 = 17814 (кН·м).

плечо равнодействующей силы R_пл будет:

м

5.3. Определение веса бычка

Разобьем профиль бычка по такой же методики на простейшие фигуры и определим их площади (см. рис. 5-2). Закладные части под затворы не учитываем.

рис. 5-2 разбивка бычка на простейшие фигуры.

м², м², м².

Плечи для каждой фигуры относительно центра подошвы равны:

R₁^б = -9,5 м; R₂^б = 4,41 м; R₃^б = 9,5 м.

Определим суммарную площадь поперечного сечения бычка:

F^б = 725,8 + 149,06 + 304 = 1178,86 м².

Найдем вес бычка на погонный метр длины по формуле (5-4):

кН.

Рассчитаем вес частей бычка:

Определим плечо веса бычка относительно середины подошвы:

где М_GБ - сумма моментов частей бычка относительно середины подошвы плотины, за положительное направление момента принимаем вращение по часовой стрелке, за отрицательное - против:

М_GП = - G^Б₁·R₁ + G^Б₂· R₂ + G^Б₃·R₃= –3943,43·9,5 + 809,87·4,41 + 1651,7·9,5 = - 18199,9(кН);