Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Расчеты устойчивости гравитационных плотин на сдвиг случае нескальных оснований

Общие понятия о сдвиге сооружений на нескальных основаниях. Расчеты устойчивости на сдвиг на нескальных основаниях выполняют по первому предельному состоянию с целью обеспечения несущей способности основания. В состоянии предельного равновесия на всем протяжении рассматриваемой поверхности сдвига справедливо некоторое условие прочности, в качестве которого часто принимают уравнение Кулона — Мора.

Зависимость, характеризующая предельное равновесие грунта, приведена на рисунке 3.2,а. Участок СО (прямолинейный) характеризует диапазон напряжений, отвечающий условиям плоского сдвига. При происходит плоский сдвиг; исключена возможность местного выпора грунта.

Схемы сдвига и критерии их оценки. Сдвиг плотин на нескальных основаниях может происходить по следующим схемам: плоский сдвиг (рис.3.2,6) — непосредственно по поверхности опирания; его наблюдают при незначительной области пластических деформаций под подошвой или при их отсутствии; смешанный сдвиг (рис. 3.2, в)—частично по поверхности опирания сооружения АВ, а частично с выпором грунта основания (кривая ВСД); его наблюдают при определенном увеличении (по сравнению с плоским сдвигом) нормальных напряжений о при увеличении зон пластических деформаций у краев фундамента (большие зоны возникают у низовой грани); глубинный сдвиг (рис. 3.2,г) — с выпором грунта основания под всей подошвой (по кривой ABC, проходящей через верховое ребро). Глубинный сдвиг имеет место при значительном развитии областей пластических деформаций в основаниях, несущих только вертикальную нагрузку.


Схема плоского сдвига реализуется при выполнении следующих условий:

для оснований, сложенных песчаными, крупнообломочными, твердыми и полутвердыми глинистыми грунтами, при выполнении условия [99]:


для оснований сложенных пластичными, туго- и мягкопластичными глинистыми грунтами, при выполнении, кроме условия (3.3), следующих условий:


Для приближенной оценки возможности плоского сдвига можно использовать критерий Н. И. Голованова:


При несоблюдении условий (3.3) и (3.5) на сооружениях на однородных основаниях возможен смешанный сдвиг. На сооружениях на неоднородных основаниях, несущих вертикальную и горизонтальную нагрузки, при несоблюдении условий (3.3) и (3.5), а также на сооружениях на однородных и неоднородных основаниях, несущих только вертикальную нагрузку, может возникнуть глубинный сдвиг.

Расчеты устойчивости выполняют с использованием формулы:


Расчеты по схеме плоского сдвига. При выполнении расчетов расчетную плоскость сдвига принимают в соответствии с рисунком 3.2, д—к, где показаны расчетные плоскости сдвига — основные и обязательные поверочные. При расчете устойчивости по формуле (3.6):


При наклонной плоскости сдвига все силы проектируют на эту плоскость и на нормаль к ней.

Расчеты по схеме смешанного сдвига. Существуют три основные группы методов расчета по схеме смешанного сдвига: 1) методы, основанные на оценке напряженного состояния при решении упругой или упругопластической задачи; 2) методы, основанные на предпосылках теории предельного равновесия (В. В. Соколовский, В. Г. Березанцев, В. И.. Новоторцев и др.); 3) приближенные инженерные методы, исходящие из условия сдвига совместно с сооружением части основания, представляющей «отвердевший» отсек обрушения, ограниченный прямыми линиями (Н. М. Герсеванов, П. П. Лаупман и др.), круговыми поверхностями (М. М. Гришин, Р. Р. Чугаев и др.) или сочетанием прямых линий и логарифмической спирали (метод ВНИИГ).

В проектной практике для расчетов используют метод ВНИИГ, рекомендованный СНиП 11-16—76. По этому методу предельное сопротивление при расчете по схеме смешанного сдвига Ясм определяют по следующим формулам:

при отсутствии эксцентриситета еР нормальной силы Р или при эксцентриситете в сторону верхнего бьефа:



Таким образом, при эксцентриситете в сторону нижнего бьефа действительная ширина подошвы сооружения В условно уменьшается до расчетного значения.

Для выполнения расчетов по формулам (3.9) и (3.11) определяют длину частей подошвы, на которых происходит плоский и смешанный сдвиг, и значение.

При однородном основании и равномерном распределении касательных напряжений эксцентриситет силы Nр определяют относительно центра тяжести подошвы, а при неоднородном основании или неравномерном распределении касательных напряжений — относительно центра тяжести С (см. рис. 3.4, а) эпюры распределенных по подошве предельных касательных напряжений; при прямоугольной подошве и линейной зависимости т от координат:






В СНиП II-16—76 рассмотрен также случай глубинного заложения сооружения.

Гидротехнические сооружения/Н.П. Розанов, Я.В. Бочкарев, В.С. Лапшенков и др.; Под ред. Н.П. Розанова. — М.: Агропромиздат, 1985. — 432 с.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики