Приложение Ж (рекомендуемое). Проектирование плотин со стальными диафрагмами

Приложение Ж
(рекомендуемое)

Проектирование плотин со стальными диафрагмами

Ж.1 Грунтовые плотины со стальными диафрагмами могут быть рекомендованы:

для строительства в северной строительно-климатической зоне;

при отсутствии вблизи строительства грунтов, пригодных для устройства ядра, экрана или обратных фильтров;

для районов с очень влажным климатом;

во всех других случаях - при соответствующем технико-экономическом обосновании их преимуществ перед другими видами плотин.

Ж.2 Плотины со стальными диафрагмами могут возводиться из каменной наброски, горной массы, песчаных, гравийных, галечниковых, дресвяных и щебеночных грунтов.

Ж.3 Стальные диафрагмы могут применяться в плотинах всех классов.

Ж.4 Стальную диафрагму рекомендуется располагать в теле плотины вертикально в плоскости, проходящей по оси гребня или по бровке верхового откоса.

Ж.5 Сопряжение стальной диафрагмы с основанием плотины и береговыми склонами должно осуществляться посредством бетонного зуба, плиты или цементационной потерны с устройством под опорным элементом диафрагмы периметрального шва из битумных или других гидроизоляционных материалов, либо другими способами, обеспечивающими смещение опоры диафрагмы по опорной плоскости при воздействии горизонтальных нагрузок, а также водонепроницаемость шва. С бетонными сооружениями, встроенными в плотину (водосброс, водоприемник и пр.), стальную диафрагму рекомендуется сопрягать заделкой ее в бетон устоев, но с устройством в ней в непосредственной близости от устоя вертикального деформационного шва-компенсатора, обеспечивающего смещения (без натяжения) диафрагмы под воздействием горизонтальных нагрузок.

Ж.6 Стальные диафрагмы следует выполнять из нелегированных углеродистых сталей с пределом прочности 300-400 МПа и относительным удлинением 20-30%. В условиях длительного воздействия на диафрагму низких температур наружного воздуха (ниже минус 40°С) по условиям производства работ рекомендуется применять сталь спокойного плавления типа ВСтЗГпс2 или ВСтЗГпс3.

Ж.7 В стальной диафрагме следует предусматривать вертикальные и горизонтальные деформационные швы, местоположение которых определяется соответствующими расчетами.

Ж.8 Количество и местоположение вертикальных деформационных швов в диафрагме назначаются исходя из эпюры ее плановых горизонтальных смещений от действия гидростатического давления с учетом возможных местных деформаций тела плотины, рельефа створа, геологического строения основания. Обязательным следует считать устройство в диафрагме вертикальных швов в местах резкого излома поверхности основания (седловине, буграх, бортах каньона и др.), а также в местах заделки диафрагмы в устои бетонных сооружений и на границах участков основания, сложенных грунтами, резко отличающимися по деформационным свойствам.

Ж.9 Количество и местоположение горизонтальных деформационных швов в стальной диафрагме назначают расчетом из условия обеспечения прочности диафрагмы на сжатие, которое возникает вследствие трения о ее поверхность грунтов призмы плотины при их осадке и действия собственного веса диафрагмы. Напряжение в диафрагме определяют по формуле

, (Ж.1)

где Q - вес диафрагмы;

N - нагрузка на диафрагму от трения грунта;

- расчетное сопротивление стали сжатию по пределу текучести;

- коэффициент надежности по ответственности сооружения;

- площадь поперечного сечения диафрагмы.

Примечание - Расчет ведется на единицу длины плотины.

Нагрузку на диафрагму на глубине х от трения грунта тела плотины определяют как произведение бокового давления на нее грунта на коэффициент трения грунта по стали

, (Ж.2)

где - соответственно,

плотность грунта верховой и низовой призм плотины и воды;

- коэффициенты бокового давления грунта призм плотины на диафрагму;

- коэффициент трения грунта тела плотины по поверхности стальной диафрагмы;

- глубина расположения расчетного сечения от гребня плотины.

Расстояние от гребня плотины до первого горизонтального деформационного шва определяют подбором. Задавшись предварительно толщиной диафрагмы и ординатой , определяют значения и , а также проверяют условие прочности.

Местоположение второго, третьего и всех последующих швов определяют последовательными расчетами напряженного состояния фрагментов диафрагмы, расположенных между двумя соседними швами с ординатами и . В этом случае нагрузку N(x) вычисляют как разность:

. (Ж.3)

В опорном фрагменте диафрагмы в пределах зоны его изгиба, равной , в формуле (Ж.1) учитывают влияние опорного момента и силы трения опоры по основанию (k - коэффициент постели, EI - жесткость диафрагмы).

Для предварительного проектирования схемы разрезки диафрагмы горизонтальными деформационными швами рекомендуются графики, приведенные на рисунке Ж.1.

Ж.10 В местах расположения в диафрагме вертикальных швов устраиваются также поперечные (герметичные) деформационные швы в ее опорном элементе по типу, приведенному на рисунке Ж.2.

Ж.11 Значения коэффициентов трения песчаных, гравийных и галечниковых грунтов тела плотины или переходных слоев по стальной диафрагме рекомендуется назначать по графикам на рисунке Ж.3 с последующим их уточнением специальными испытаниями для конкретных случаев.

Ж.12 Окончательные размеры конструктивных элементов профиля плотины, ее подземного контура, толщины диафрагмы, шага деформационных швов уточняют по д