Расчет бетонной плотины

ПЗ гидравлика Чакир.doc

Санкт–Петербургский Государственный
Политехнический Университет
Инженерно-строительный факультет
1 Построение эпюр избыточного гидростатического давления для граней плотины3
2 Построение эпюр горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления3
3 Построение эпюр вертикальной составляющей силы избыточного гидростатического давления3
4 Определение величины и линии действия силы избыточного гидростатического давления на один погонный метр длины плотины4
Водосбросное сооружение4
1. Построение эпюры горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления4
2. Построение поперечного сечения «тела давления» для обшивки затвора4
3. Определение величины и линии действия силы избыточного гидростатического давления5
Автоматический затвор5
1. Определение величины силы избыточного гидростатического давления5
2. Определение положения горизонтальной оси затвора5
1 Построение эпюр избыточного гидростатического давления для граней плотины
Для построения эпюр избыточного гидростатического давления отложим в точках b c d перпендикулярно граням отрезки числено равные величинам давления в них. Соединив последовательно концы отложенных отрезков получим эпюры давления на участки bc cd плотины (см. рис. 1.1).
2 Построение эпюр горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления
Для построения эпюр горизонтальной составляющей силы гидростатического давления действующего на бетонное тело плотины dcbef необходимо:
) провести вертикальную линию;
) через крайние точки смачиваемой поверхности провести горизонтальные прямые.
По направлению этих прямых отложить величины заглубления соответствующих
крайних точек (b и d;e и f). Соединить полученные отрезки наклонной линией.
) Фигура ограниченная отрезками горизонтальных линий вертикалью и наклонной представляет собой эпюру выражающую горизонтальную силу Рх (см. рис. 1.2).
Горизонтальная составляющая Fх силы F избыточного гидростатического давления равна:
где Wэп - площадь эпюры горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления м2;
b - ширина плотины м.
Эпюра горизонтальной составляющей представляет собой трапецию. Найдём её площадь:
Wтрапеции = h(a+b)2=14(2.5+16.5)2=133 м2
Найдём центр тяжести трапеции
у С=h(a+2b)3(a+b)=14(2.5+2*16.5)3(2.5+16.5)=8.72 м
3 Построение эпюр вертикальной составляющей силы избыточного гидростатического давления
Для получения вертикальной составляющей необходимо построить поперечное сечение тела давления. Для этого через крайние точки смачиваемой поверхности проводятся вертикальные линии до пересечения с горизонтом жидкости (или его продолжением). Фигура ограниченная этими вертикалями горизонтом жидкости и самой поверхностью представляет собой поперечное сечение тела давления (см. рис. 1.2).
Найдем величину вертикальной составляющей силы избыточного гидростатического давления действующего на поверхность bcd:
где Wэп - площадь эпюры вертикальной составляющей силы избыточного гидростатического давления м2;
Разобьём полученную сложную фигуру на две трапеции.
Wтрапеции 1 = h(a+b)2=6(25+8.5)2=33 м2
Wтрапеции 2 = h(a+b)2=08(8.5+16.5)2=10 м2
Fy1 = Wтрапеции1 * b * g = 33 .1 .104 =330 кН;
Fy2 = Wтрапеции2 * b * g = 10 .1. .104 = 100 кН.
у С1=h(a+2b)3(a+b)=6(25+2*8.5)3(25+8.5)=3.55 м
у С2=h(a+2b)3(a+b)=08(8.5+2*16.5)3(8.5+16.5)=044м
Результирующая вертикальная составляющая Fy силы F равна:
Fy = Fy1 + Fy2 =330 + 100 = 430 кН.
4 Определение величины и линии действия силы избыточного гидростатического давления на один погонный метр длины плотины ( на поверхность bcd)
Величина силы избыточного гидростатического давления находится по следующей формуле:
Fy – вертикальная составляющая.
Линия действия силы определяется углом наклона:
где α – угол наклона результирующей силы к оси х.
Графическое нахождение результирующей силы показано на рис.1.2
Водосбросное сооружение
1. Построение эпюры горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления
Для построения эпюр горизонтальной составляющей силы гидростатического давления необходимо:
) через крайние точки a и b смачиваемой поверхности провести горизонтальные
прямые. По направлению этих прямых отложить величины заглубления
соответствующих крайних точек (для точки а заглубление равно нулю поэтому
искомая точка будет образована пересечением уровня воды и вертикальной линии).
Соединить полученные точки наклонной линией.
) Фигура ограниченная отрезками этих горизонтальных линий вертикалью и
наклонной представляет собой эпюру выражающую горизонтальную составляющую
силы избыточного гидростатического давления. (рис. 2.1.)
2. Построение поперечного сечения «тела давления» для обшивки затвора
Для построения поперечного сечения тела давления через крайние точки смачиваемой поверхности проводятся вертикальные линии до пересечения с горизонтом жидкости (или его продолжением). Фигура ограниченная этими вертикалями горизонтом жидкости (или его продолжением ) и самой поверхностью представляет собой поперечное сечение тела давления (рис. 2.1.)
3. Определение величины и линии действия силы избыточного гидростатического давления
Найдём площади полученных эпюр:
WГОРИЗ =05*25*25=3125 м2
WВЕРТ=314* r24=3.14*2.524=4.9 м2
Величину горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления находим по формуле:
Fх = WГОРИЗ * b * g = 3125 * 1 * 104 = 3125 кН.
Fy = WВЕРТ * b * g = 49 * 1 * 104 =49 кН.
F = (Fx2 + Fy2)12 = (31252 + 492)12 = 5811 кН.
Автоматический затвор
1. Определение величины силы избыточного гидростатического давления
Сила избыточного гидростатического давления действующая на обшивку затвора рассчитывается по формуле:
где Fc - абсолютное гидростатическое давление в точке являющейся центром тяжести затвора;
S - площадь затвора.
h =(а2 + (а4)2)12=(3 а24)12 =(3*01324)12=011 м
найдём положение центра тяжести затвора уc=у-h3=0195-0.113=0158 м
S = 05*а*h =0.5*0.11*0.13=0.007 м2;
Fc = r * g * hc = 1000 * 981 *0158 = 1550 Нм2;
где r - плотность жидкости;
g - ускорение свободного падения;
hc - заглубление центра тяжести затвора под свободной поверхностью воды.
Сила действующая на затвор равна:
F = 155 *0007 =.1085 Н.
2. Определение положения горизонтальной оси затвора
Для того чтобы затвор был неподвижен при данном уровне воды горизонтальная ось затвора должна проходить через центр давления (см. рис. 3.1).
Центр давления будет иметь координату:
где yD - координата центра давления;
yC - координата центра тяжести;
Эксцентриситет определяется по формуле:
где Ic - момент инерции затвора относительно горизонтальной оси проходящей через центр тяжести; он равен:
Ic = а*h3 36 = 0.13 * 0.113 36 = 4.8*10-6 м4;
e = 4.8*10-6 (0.007 * 0158) = 434*10-3 м;
yд =0158 + 000434 = 0162 м.

Чакир гидравлика 1.dwg

выражающие горизонтальную и вертикальную составляющую силы избыточного гидростатического давления
Рис. 1.1. Эпюры избыточного гидростатического давления для граней bc и cd
Рис. 3.1. Схема автоматического затвора
действующего не тело плотины dcbef