СП РК 3.04-104-2014 ПЛОТИНЫ БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ (ҚР ЕЖ 3.04-104-2014)

СП РК 3.04-104-2014



- величина, характеризующая упругие свойства понура и его основания,

определяемая по формуле





(22)

здесь

модуль упругости арматуры, МПа, принимаемый в соответствии со СНиП

2.06.08;

ширина расчетного участка понура, равная длине секции плотины.

Коэффициент постели при сдвиге, МН/м

, определяется по формуле

= К

(23)

где

коэффициент постели при сжатии, МН/м

;

v -

коэффициент Пуассона грунта;



- коэффициент, зависящий от соотношения стороны подошвы фундамента (понура

или плотины) в направлении действия сдвигающей силы (

или

)

к длине секции

плотины

принимаемый по таблице 12.

Величину коэффициента постели при сжатии

следует определять с учетом

данных полевых исследований.
9.8.3 Величину горизонтальной силы, воспринимаемой понуром, следует учитывать
при проверке устойчивости плотины на сдвиг при определении расчетного значения
обобщенной силы предельного сопротивления.

Таблица 12 – Значения коэффициента



Соотношение сторон подошвы фундамента

(

или

)

к длине секции плотины

Коэффициент



0,10

0,73

0,20

0,68

0,33

0,63

0,50

0,59

1,0

0,50

2,0

0,41

3,0

0,37

5,0

0,32

0,27

10 ГРАВИТАЦИОННЫЕ ПЛОТИНЫ НА СКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ

10.1 Конструирование гравитационных плотин и их элементов

10.1.1 Конструирование гравитационных плотин и их элементов следует выполнять в
соответствии с разделом 7 и указаниями настоящего раздела.
    10.1.2  При  проектировании  гравитационных  плотин  на  скальных  основаниях
(Рисунок  14)  следует  рассматривать  техническую  возможность  и  экономическую
целесообразность  применения  наряду  с  массивными  гравитационными  плотинами

СП РК 3.04-104-2014

облегченных видов, приведенных на рисунке 1, б - д

Для массивных гравитационных плотин следует рассматривать возможность

применения для внутренних зон малоцементного жесткого бетона.
10.1.3 Для створов, в которых



5 (где

— ширина ущелья по хорде на уровне

гребня плотины,

h -

высота плотины), следует рассматривать целесообразность

применения  наряду  с  плотинами  с  постоянными  температурными  швами  (разрезные
плотины)  плотин  с  частично  или  полностью  омоноличенными  поперечными
температурными швами или без швов (неразрезные плотины).
10.1.4  Исходный  поперечный  профиль  гравитационной  плотины  должен  иметь
форму  треугольника  с  вершиной  на  отметке  нормального  подпорного  уровня  воды  в
верхнем бьефе.
    10.1.5 Для снижения фильтрационного противодавления в основании гравитационных
плотин  следует  предусматривать  устройство  дренажа  основания,  а,  при  необходимости,  и
местных  разгрузочных  полостей  по  подошве  плотины  (см.  рисунок  15).  В  плотинах  с
расширенными  швами  ширина  полости  шва  должна  составлять  не  более  половины
ширины секции плотины.
  10.1.6  В  тех  случаях,  когда  основание  плотины  сложено  грунтами  со  средним
коэффициентом фильтрации



0,1 м/сут, в составе подземного контура плотины следует

предусматривать противофильтрационные устройства (цементационная завеса, понур) и
дренаж. При этом расстояние от напорной грани плотины до оси цементационной завесы
должно быть, как правило, (0,05 - 0,1)

(где

- ширина подошвы плотины), если подземный

контур плотины состоит только из цементационной завесы и дренажа.

Расстояние между дренажными и цементационными скважинами должно быть

больше радиуса цементации и не менее 4 м.

Применение понура и размещение в этом случае цементационной завесы

необходимо обосновать результатами фильтрационных исследований и расчетов
прочности.

В тех случаях, когда грунты, слагающие основание плотины, водонепроницаемы или

слабоводопроницаемы

(К

< 0,1 м/сут), включение в состав подземного контура наряду с

дренажом цементационной завесы должно быть обосновано результатами фильтрационных
исследований.  Если  устройство  цементационной  завесы  не  предусматривается,  следует
рассмотреть  необходимость  укрепительной  цементации  зоны  контакта  плотины  с
основанием.
  10.1.7  Глубину  заделки  крупных  разрывных  нарушений  в  скальном  основании
следует  определять  по результатам  расчета  напряженного  состояния плотины  совместно
со  скальным  основанием  с  учетом  неоднородности  основания  (при  этом  должны
выполняться условия прочности п.10.2.7), а также специальных исследований.
  10.1.8  Проектирование  гравитационных  плотин  на  основаниях  из  полускальных
грунтов выполняется так же, как плотин на основаниях из скальных грунтов, но в расчеты
таких плотин должны вводиться соответствующие характеристики полускальных грунтов.
10.1.9  Основные  схемы  сопряжения  бьефов  водосбросных  гравитационных  плотин
всех  классов  в  зависимости  от  высоты  сооружения  и  ширины  створа  принимаются  по
Таблице 13.

СП РК 3.04-104-2014

10.1.10 Конструкцию водобоя для плотин I и II классов высотой более 40 м следует
обосновывать результатами гидравлических расчетов и экспериментальных исследований:
водобои плотин всех классов высотой до 40 м допускается проектировать на основании
результатов гидравлических рас четов и аналогов.

Водобойные стенки обтекаемой формы, водобойные колодцы или безэрозионные

гасители над лежит применять в качестве гасителей энергии для плотин I, II, III классов
высотой более 25 м. Для плотин всех классов высотой до 25 м допускается
предусматривать гасители, указанные в 9.1.12.

Для уменьшения толщины плит водобоя следует предусматривать:
- анкерное крепление плит к основанию, независимо от высоты плотины;
- устройство в плитах дренажных колодцев — в плотинах высотой до 25 м, а при

гидравлическом обосновании, в плотинах высотой до 40 м.
10.1.11 Для улучшения напряженного состояния в приконтактной зоне плотины и в
основании и для предотвращения температурного трещинообразования следует
рассматривать целесообразность устройства одного или нескольких горизонтальных
швов-надрезов со стороны верховой грани с постановкой в швах уплотнений.

А-А

Рисунок 14 - Отдельные части и элементы гравитационных плотин на скальном

основании

а - глухая плотина, б - водосливная плотина; 1 - гребень; 2 - противофильтрационные
уплотнения; 3 - температурные швы; 4 - паз ремонтного заграждения; 5 - паз рабочего
затвора; 6 - промежуточный бык водосливной плотины; 7 - гребень водослива;
8 - водосливная грань; 9 - смотровые галереи; 10 - дрены тела плотины; 11 - носок-
трамплин; 12 - подошва; 13 - разгрузочная полость; 14* - дренажная галерея;
15 - противофильтрационная (обычно цементационная) завеса; 16 - низовой клин;
17 - дренажные скважины основания; 18 - верховой клин; 19* - цементационная галерея;
20 - напорная грань; 21 - низовая грань

СП РК 3.04-104-2014

Примечание

Допускается производить устройство цементационной завесы и дренажа из одной

галереи.

Таблица 13 – Схемы сопряжения бьефов

Относительная

ширина створа

Высота плотины, м

Схема сопряжения бьефов

> 3

до 40

Донный гидравлический прыжок
Незатопленный поверхностный прыжок*

свыше 40

Отброс струй носками-трамплинами



любая

Донный гидравлический прыжок

* Сопряжение бьефов с помощью незатопленного поверхностного прыжка для плотин

высотой более 40 м допускается при гидравлическом обосновании.

10.2

Расчет гравитационных плотин

  10.2.1  Расчеты  плотины  и  ее  элементов  на  прочность,  устойчивость  и
трещиностойкость,  а  так  же  ее  железобетонных  конструкций  на  раскрытие  трещин
надлежит  выполнять  в  соответствии  с  требованиями  СНиП  2.06-08,    СНиП  РК  3.04-04,
раздела 8 и указаниями настоящего раздела.
  10.2.2  Расчеты  гравитационных  плотин  раз  резной  конструкции,  имеющих  плоские
постоянные поперечные швы, на прочность и устойчивость следует производить по схеме
плоской  задачи,  рассматривая  отдельно  одну  секцию  или  условно  вырезанный  1  м
плотины. Напряженное состояние плотины следует определять отдельно для каждого вида
секций  (глухих,  водосливных,  станционных)  с  учетом  специфики  их  возведения  и
статической работы.

Расчеты устойчивости неразрезных плотин допускается проводить для сооружения в

целом. Расчеты неразрезных плотин на прочность допускается выполнять аналогично
расчетам арочных плотин согласно указаниям раздела 8, а также методами решения
объемной задачи теории упругости.

Напряженное

состояние

неразрезных

плотин,

работающих

сложных

пространственных условиях (несимметричность створа, действующих нагрузок и реакции
основания, в том числе от береговых упоров), следует определять как для пространственной
задачи экспериментальными или расчетными методами.
10.2.3 Расчеты общей прочности бетонных гравитационных плотин, как правило,
выполняются на полный состав нагрузок и воздействий основных и особых сочетаний.

Допускается рассчитывать на сокращенный состав нагрузок и воздействий

основного и особых сочетаний плотины высотой более 60 м на начальных стадиях
проектирования, а плотины высотой менее 60 м - на всех стадиях проектирования.
10.2.4 В расчетах плотин на полный состав нагрузок и воздействий учитываются
нагрузки и воздействия в соответствии с указаниями 8.1.2-8.1.5. При этом:

СП РК 3.04-104-2014

- в качестве температурных воздействий рассматриваются изменения температурного

состояния  сооружения,  определенные  с  учетом  начального  режима  твердения  бетона,
температуры  замыкания  строительных  швов,  полного  остывания  бетонной  кладки  до
средне-многолетних  эксплуатационных  температур,  сезонных  колебаний  температуры
наружного  воздуха  и  воды  в  водохранилище  и  наличия  эксплуатационного  подогрева
сооружения (если подогрев предусматривается);

- силовое воздействие фильтрующейся воды в теле плотины и основании принимается в

виде объемных и поверхностных сил согласно указаниям 8.1.13;

- сейсмические воздействия определяются для двух- или трехмерных схем расчета в

соответствии со схематизацией, принятой в расчетах сооружения на статические
воздействия.

При обосновании в полный состав нагрузок и воздействий эксплуатационного

периода для основного и особых сочетаний допускается включать воз действия набухания
бетона верховой грани плотины.
10.2.5 Расчеты общей прочности плотин на полный состав нагрузок и воздействий
следует производить:

1) для начального периода эксплуатации построенного сооружения, когда его

остывание до средне-многолетних эксплуатационных температур еще не произошло;

2) для установившегося периода эксплуатации сооружения, когда оно полностью

остыло до среднемноголетних температур.

Проверка условий общей прочности плотины в обоих случаях выполняется, как

правило, для февраля и августа.
10.2.6 Расчеты плотин на полный состав нагрузок и воздействий эксплуатационного
периода выполняются методами теории упругости с учетом возможного раскрытия
строительных швов у низовой грани сооружения.

Глубина раскрытия швов у низовой грани определяется расчетом в соответствии с

указаниями 8.1.11.

Материал у верховой грани плотины, а также в основании сооружения условно

принимается  сплошным,  а  возможность  раскрытия  швов  на  верховой  грани  плотины,
включая контактное сечение, кос венно учитывается в критериях прочности назначением
соответствующих предельных глубин зоны растяжения.
    10.2.7  Условия  прочности  гравитационных  плотин,  рассчитываемых  на  полный
состав  нагрузок  и  воздействий  эксплуатационного  периода,  следует  принимать  по
Таблице 14,

где



- коэффициенты, принимаемые согласно 8.1.13;



- максимальные главные сжимающие напряжения, МПа;

расчетное сопротивление бетона сжатию, МПа;

b -

ширина плотины по основанию, м;

ширина расчетного горизонтального сечения, м;

глубина зоны растяжения в горизонтальных сечениях тела плотины и контактном

сечении, определенная в предположении работы бетона у верховой грани плотины на
растяжение, м;

- размер секции в направлении оси плотины, м;

СП РК 3.04-104-2014

толщина стенки секций в пределах расширенных швов (толщина контрфорсов),

м;

толщина оголовка секции с расширенными швами по торцевому сечению, м;

- расстояние от верховой грани до дренажа тела плотины, м;

- расстояние от верховой грани плотины до оси цементационной завесы, м;

- расстояние от верховой грани плотины до первого ряда дренажных скважин в

основании, м;

— безразмерный коэффициент.

   10.2.8  В  расчетах  прочности  плотин  на  сокращенный  состав  нагрузок  и  воздействий
температурные  воздействия  исключаются  из  рассмотрения,  а  сейсмические  нагрузки
определяются  по  линейно-спектральной  теории  для  случая  расчета  сооружения  по
одномерной  (консольной)  схеме,  при  этом  силовое  воздействие  фильтрующейся  воды
учитывается только в виде сил противодавления, приложенных на контакте бетон-скала.

В тех случаях, когда амплитуда сезонных колебаний температуры наружного воздуха

в  районе  расположения  плотины  превышает  17°С,  следует  учитывать  уменьшение
ширины  расчетных  горизонтальных  сечений  тела  плотины  или  по  ее  подошве  за  счет
раскрытия  строительных  швов  у  низовой  грани  сооружения  под  влиянием  указанных
изменений температуры воздуха.

С целью снижения материалоемкости сооружений плотины всех классов высотой до

60 м, возводимые в районах с амплитудой сезонных колебаний температуры наружного
воздуха более 17°С, следует рассчитывать методами теории упругости на полный состав
нагрузок и воздействий, обеспечивая выполнение условий прочности, приведенных в
Таблице 14.

10.2.9 В расчетах прочности плотин на сокращенный состав нагрузок и

воздействий эксплуатационного периода напряжения определяются методами
сопротивления материалов, причем значения напряжений, МПа, на верховой и низовой
гранях сооружения (Рисунок 15) следует определять по формулам:

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

СП РК 3.04-104-2014

Таблица 14 – Глубина зоны растяжения

Во всех точках тела плотин всех видов при основных и всех особых сочетаниях нагрузок и

воздействий:









у верховой грани сооружения

Конструктивные

особенности плотин и

расчетные сечения

Основные сочетания

нагрузок

Особые сочетания

не включающие

сейсмические

воздействия

включающие

сейсмические

воздействия

1 Плотины без
расширенных швов

Горизонтальные сечения
тела плотины без
гидроизоляцион ного
экрана на верховой грани



0,25





0,133



0,286

То же, с
гидроизоляционным
экраном на верховой
грани



0,133



0,167



0,286

Контактное сечение
плотины без
гидроизоляции контакта
верховой грани плотины
с основанием



0,300

***



0,200

То же, с гидроизоляцией
контакта верховой грани
плотины с основанием



0,071



0,083



0,200

2 Плотины с
расширенными швами

Горизонтальные сечения
тела плотины



0,25





0,133





0,286



Контактное сечение



0,300





0,200



* Если на некоторой части напорной грани плотины не выполняются данные условия прочности, то

на этом участке верховой грани следует предусматривать дополнительные меры по гидроизоляции и
предотвращению недопустимого раскрытия строительных швов.

** При невыполнении указанных условий прочности надлежит руководствоваться указаниями 9.22.
*** В тех случаях, когда подземный профиль плотины не содержит цементационной завесы, вместо

, принимается

для плотин без расширенных швов и

для плотин с расширенными швами.

(29)

(30)

(31)

СП РК 3.04-104-2014

(32)

(33)

(34)

где

- нормальные напряжения по горизонтальным и вертикальным

площадкам соответственно у верховой и низовой граней, МПа;

касательные напряжения по горизонтальным и вертикальным площадкам

соответственно у верховой и низовой граней, МПа;

максимальные растягивающие и максимальные сжимающие главные

напряжения соответственно у верховой и низовой граней плотины, МПа;

нормальные напряжения, действующие по площадкам контактного сечения у

верховой грани, МПа;

М -

момент сил, приложенных к плотине выше расчетного сечения, относительно

центра тяжести этого сечения, МН



м;

N -

нормальная сила, равная сумме проекций на нормаль к расчетному сечению всех

сил, действующих на плотину выше расчетного сечения, МН;

ширина расчетного сечения, м;



- удельный вес воды, МН/м

;

, h -

соответственно напоры над рас четным сечением со стороны верхнего и

нижнего бьефов и напор над контактным сечением у верховой грани со стороны верхнего
бьефа, м;

, m

- соответственно наклоны верховой и низовой граней на уровне расчетного

сечения;



- угол между плоскостью напорной грани плотины и вертикальной плоскостью,

град;



угол между плоскостью подошвы плотины и горизонтальной плоскостью, град.

В приведенных формулах нормальные растягивающие силы и напряжения приняты

со  знаком  «плюс»,  сжимающие  -  со  знаком  «минус»  ;  изгибающий  момент  по  часовой
стрелке принят со знаком «плюс», против часовой стрелки - со знаком «минус» .
    10.2.10 Условия прочности гравитационных плотин (Рисунок 15), рассчитываемых на
сокращенный  состав  нагрузок  и  воздействий  эксплуатационного  периода,  принимаются

по Таблице 14, где





, R

, b, b

, d

, t,

, b

, а

см. 7.18;



см. п.7.20.
  10.2.11 В тех случаях, когда при расчете общей прочности гравитационных плотин
на  особые  сочетания  нагрузок,  включающие  сейсмические  воз  действия,  глубина
растянутой  зоны  у  верховой  грани  тела  плотины

, превышает ее предельное значение,

равное 0,286

, надлежит:

- при 0,286 <

0,320

оценивать прочность сооружения в сечении по условию









с определением значений напряжений



без учета работы бетона на

растяжение у верховой грани плотины;

СП РК 3.04-104-2014

- при

> 0,320

- армировать верховую грань сооружения, рассматривая сечение

тела плотины как железобетонное и обеспечением прочности бетона сжатой зоны по
условию









Для плотин, рассчитываемых на сокращенный состав нагрузок и воздействий

методами сопротивления материалов, максимальные главные сжимающие напряжения на
низовой грани сооружения при выходе из работы бетона растянутой зоны допускается
определять по формуле

(35)

где

, т

—

см. п.6.20.

Для облегчения напряженного состояния плотины при сейсмических воздействиях и

уменьшения количества арматуры на верховой грани сооружения надлежит предусматривать
конструктивные мероприятия, в том числе снижение массы оголовка плотины.
10.2.12 При выборе  условия прочности из  числа  приведенных  в  Таблицах  13 и  14
наличие гидроизоляции верховой грани  учитывается в том случае,  если предусмотрена
защита  гидроизоляционного  экрана  от  внешних  механических  повреждений  или
возможен  его  ремонт,  а  дренаж  тела  плотины  предусмотрен  непосредственно  за
экраном; наличие гидроизоляции контакта учитывается в том случае, если понур имеет
длину  не  менее  0,166

а напорная грань плотины защищена противофильтрационным

экраном, сопряженным с понуром, на высоту от подошвы не менее 0,166

и не менее 2

Рисунок 15 - Обозначения к расчету плотины на прочность

а - массивной; б

с расширенными швами и контрфорсной;

h -

высота плотины;

b -

ширина плотины по основанию;

t -

длина секции;

- толщина секции в пределах

расширенных швов (толщина контрфорса);

, -

толщина торцевого сечения оголовка;

расстояние от дренажа тела плотины до верховой грани;

расстояние от оси

цементационной завесы до верховой грани;

- расстояние от дренажа основания до

верховой грани;

напор над расчетным сечением;

ширина расчетного сечения;

уклоны граней плотины соответственно верховой и низовой;

соответственно нормальные напряжения, действующие по горизонтальным площадкам у

СП РК 3.04-104-2014

верховой  грани,  по  площадкам,  перпендикулярным  к  низовой  грани,  по  площадкам
контактного сечения плотины с основанием у верховой грани.

   10.2.13 Местные напряжения в теле плотины вокруг отверстий, проемов и полостей
определяются

расчетами

методом

теории

упругости

или

по

результатам

экспериментальных исследований.

Концентрация напряжений во входящих углах проемов не учитывается при оценке

прочности тела плотины и назначении количества арматуры.
   10.2.14  При  проектировании  поверхностных  и  глубинных  водосбросных
отверстий плотин  следует  выполнять  расчет прочности  опорных конструкций  затворов
(пазов,  консолей  и  т.  п.).  Расчеты  прочности  этих  конструкций  следует  выполнять
методами  теории  упругости  с  учетом  совместной  работы  стальных  опорных  деталей  и
бетонного основания.

При интенсивности нагрузки на опорный рельс паза, превышающей 2500 кН/м, кроме

расчетов  прочности  пазовых  конструкций  рекомендуется  выполнять  экспериментальные
исследования на моделях этих конструкций.
          10.2.15  Расчет  устойчивости  гравитационных  плотин  на  сдвиг  выполняется  в
соответствии  со  СНиП  РК  3.04-04. Следует рассматривать  устойчивость плотины как по
контакту сооружения с основанием, так и по другим возможным расчетным поверхностям
сдвига,  полностью  или  частично  проходящим  ниже  подошвы  плотины  и  определяемым
наличием  в  основании  слабых  прослоек,  полого  па  дающих  трещин,  зон  размыва,
размещением в нижнем бьефе плотины каких-либо сооружений и т.д.

Наряду с расчетом устойчивости на сдвиг необходимо рассматривать устойчивость

по схеме предельного поворота с разрушением основания в зоне низовой грани плотины.

Для сооружений из бетона с пониженными характеристиками прочности на сдвиг, в

том числе для плотин, возводимых из укатанного бетона или без специальной обработки
горизонтальных строи тельных швов, следует производить проверку устойчивости на сдвиг
по строительным швам.
          10.2.16  При  проверке  устойчивости  плотины  следует  учитывать  совместную  с  ней
работу  на  сдвиг  здания  ГЭС  или  других  массивных  сооружений,  непосредственно
примыкающих  к  плотине  со  стороны  нижнего  бьефа.  Доля  общего  сдвигающего  усилия,
приходящаяся  на  здание  станции  или  другое  сооружение,  определяется  расчетом
напряженного состояния кон такта плотины и примыкающего к ней сооружения.

В расчетной схеме по определению сдвигающего усилия для здания станции следует

учитывать  конструкцию  сопряжения  здания  станции  с  низовой  гранью  плотины.  Для
сооружений  I  и  II  классов  высотой  более  60  м  при  сложных  инженерно-геологических
условиях  в  дополнение  к  расчету,  как  правило,  надлежит  проводить  исследования  на
моделях.
    10.2.17  Расчеты  устойчивости  неразрезных  плотин  следует  выполнять  как  для  всего
сооружения  в  целом,  так  и  для  отдельных  его  частей,  определяемых  в  зависимости  от
неоднородности  геологического  строения  основания,  особенностей  конструкции  и
условий  возведения  плотины.  В  расчетах  необходимо  учитывать  возможность  сдвига
совместно  с  сооружением  и  части  скального  основания,  а  также  реакцию  береговых
упоров.

СП РК 3.04-104-2014

10.2.18 При расчете плотин на нагрузки и воз действия строительного периода во
всех точках тела плотины должны выполняться условия прочности:









; (36)









, (37)

где



коэффициенты, определяемые согласно указаниям п.8.1.13;



, R

см. п.9.18;



- максимальное главное растягивающее напряжение, МПа;

расчетное сопротивление бетона растяжению, МПа.

На всех этапах строительства должна быть обеспечена устойчивость на сдвиг и

опрокидывание отдельных элементов (в частности, столбов) плотины.

При возведении плотины очередями ее прочность должна быть обеспечена, как

правило, без омоноличивания строительных швов между очередями.
10.2.19 Расчет плотин всех классов по образованию трещин от температурных
воздействий

выполняется

для

всех

бетонных

поверхностей,

подверженных

температурным воздействиям наружного воздуха в эксплуатационный период, а также для
блоков бетонирования на температурные воздействия строительного периода.

Расчеты трещиностойкости выполняются с применением методов механики хрупкого

разрушения  и  с  использованием  характеристик  бетона,  полученных  путем  испытаний
крупномасштабных  образцов.  Для  плотин  I  и  II  классов  на  начальных  стадиях
проектирования, а для плотин III и  IV классов  - на всех стадиях проектирования оценку
трещиностойкости  бетонных  конструкций  при  температурных  воздействиях  допускается
производить в соответствии со СНиП 2.06-08.

При определении глубины раскрытия швов на низовой грани плотины следует

принимать в расчетах коэффициент линейного расширения для промороженного бетона.

11 КОНТРФОРСНЫЕ ПЛОТИНЫ НА СКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ

11.1 Конструирование контрфорсных плотин и их элементов

11.1.1 Конструирование контрфорсных плотин и их элементов следует выполнять в
соответствии с раздела 6 и указаниями настоящего раздела.
11.1.2 При выборе вида контрфорсной плотины предпочтение следует отдавать
массивно-контрфорсным плотинам (Рисунок 16)

Плотины с плоским перекрытием следует проектировать высотой не более 50 м.

11.1.3 Верховые оголовки массивно-контрфорсных плотин, как правило,
необходимо проектировать с плоской напорной гранью; в теле оголовка должен
предусматриваться дренаж.

Напорные перекрытия многоарочных плотин следует проектировать неразрезными в

виде сводов, жестко соединенных с оголовком контрфорса.

СП РК 3.04-104-2014

Плоские напорные перекрытия, как правило, надлежит проектировать разрезными в

виде плит, свободно опертых на оголовке контрфорсов.

Толщина напорного перекрытия контрфорсных плотин должна определяться из

условий  обеспечения  прочности,  ограничения  градиента  напора  фильтрационного  потока
допустимым  пределом,  размещения  противофильтрационных  устройств.  При  этом
толщину  напорного  перекрытия  допускается  принимать  переменной  по  высоте  с
сохранением непрерывного очертания верховой грани.
11.1.4  В  случаях,  когда  необходимо  создание  поверхностных  водосливов  или
обеспечение  в  замкнутой  полости  между  контрфорсами  положительных  температур,
следует предусматривать устройство низового перекрытия.

Допускается использование низового перекрытия также для поддержания напорных

водоводов гидроэлектростанции.
11.1.5 Толщину контрфорсов

следует назначать:

- для массивно-контрфорсных плотин

= (0,25 - 0,50)

где

t -

размер секции в

направлении оси плотины;

- для плотин с арочным или плоским перекрытием

= (0,15 - 0,25)

но не менее

0,06

, где

- расстояние расчетного сечения от гребня плотины.

При выполнении указанных требований рас чет устойчивости контрфорсов на

продольный изгиб допускается не производить.

Рисунок 16 - Отдельные части и элементы массивно-контрфорсной плотины

1  -  гребень;  2  -  контрфорс;  3  -  низовое  перекрытие;  4  –  противофильтрационные
уплотнения;  5  -  массивный  оголовок;  6  -  полости;  7  -  низовой  клин;  8  -  перекрытия
полостей;    9  -  смотровые  галереи;  10  -  дренажная  галерея;  11  -  дренаж  основания;
12  –  противофильтрационная  (обычно  цементационная)  завеса;    3  -  цементационная
галерея; 14 - верховой клин; 15 - дренаж плотины

11.1.6 Для контрфорсных плотин, располагаемых в сейсмических районах, в
зависимости от местных условий следует предусматривать конструктивные решения,

СП РК 3.04-104-2014

повышающие жесткость сооружения в направлении поперек потока: балки и ребра
жесткости, попарное омоноличивание контрфорсов и т.д.
11.1.7 Цементационную завесу в основании контрфорсных плотин следует
проектировать, если основание сложено породами со средним коэффициентом фильтрации



0,1 м/сут; если породы, слагающие основание, практически водонепроницаемы или

слабоводопроницаемы (

< 0,1 м/сут), то устройство цементационной завесы допускается

только при специальном обосновании.

В случае отказа от устройства цементационной завесы следует предусматривать

цементацию контакта плотины с основанием в зоне верховой грани сооружения.

Включение в состав подземного контура контрфорсной плотины дренажа основания

должно быть обосновано фильтрационными исследованиями.
11.1.8  В  плотинах  I  и  II  классов  для  устройства  противофильтрационной  завесы
следует  предусматривать в нижней  части напорного перекрытия цементационную  галерею.
Проектами  плотин  III  и  IV  классов,  а  в  отдельных  случаях  и  плотин  II  класса  должна
предусматриваться  возможность  выполнения  цементационной  завесы  без  устройства
цементационной галереи непосредственно из полостей между контрфорсами.
11.1.9  При  проектировании  разрезки  контрфорсов  плотины  строительными  швами
надлежит  рассматривать  возможность  применения  как  цементируемых,  так  и  объемных
бетонируемых швов.
  11.1.10  Для  контрфорсных  плотин  допускается  проектирование  водосбросов  по
схемам сопряжения бьефов для гравитационных плотин в соответствии с п.11.1.9.

Для водосбросов, расположенных в пределах контрфорсов, следует предусматривать

носки-трамплины для распределения струи по площади русла в нижнем бьефе.

Низовые перекрытия контрфорсных плотин, используемые для пропуска сбросных

расходов,  должны  проектироваться  с  учетом  кавитационных  воздействий  и
пульсационных нагрузок от сливающейся струи.
  11.1.11  Проектирование  конструкции  водобоев  контрфорсных  плотин  следует
выполнять в соответствии с п.11.1.10.
  11.1.12  В  случае  пропуска  строительных  расходов  воды  через  полости  между
контрфорсами  в  зависимости  от  крепости  скальных  грунтов,  слагающих  основание,
надлежит  рассматривать  необходимость  крепления  бетоном  поверхности  основания
между  контрфорсами.  При  этом  в  бетонном  креплении  следует  предусматривать
устройство дренажных колодцев.

11.2

Расчеты контрфорсных плотин

11.2.1  Расчеты  плотин  и  их  элементов  на  прочность,  устойчивость  и
трещиностойкость,  а  так  же  железобетонных  конструкций  -  на  раскрытие  трещин
надлежит  выполнять  в  соответствии  с  требованиями  СНиП  2.06-08,  СНиП  РК  3.04-04,
раздела 8 и указаниями настоящего раздела.
   11.2.2  При проектировании контрфорсных плотин следует рассчитывать контрфорсы
на  общую  прочность  при  их  работе  вдоль  и  поперек  потока,  а  также  напорные
перекрытия.

СП РК 3.04-104-2014

11.2.3 В расчетах контрфорсов на общую прочность в плоскости вдоль потока
(Рисунок 17) следует рассматривать:

для массивно-контрфорсных плотин - отдельно стоящую секцию:
для плотин с неразрезным напорным перекрытием, монолитно соединенным с контр

форсом - контрфорс с примыкающей к нему частью напорного перекрытия в пределах
половины пролета с каждой стороны контрфорса;

для плотин с разрезным напорным перекрытием - отдельно стоящий контрфорс.

11.2.4 Расчеты общей прочности контрфорсов, как правило, выполняются на полный
состав нагрузок и воздействий основного и особых сочетаний.

Допускается рассчитывать на сокращенный состав нагрузок и воздействий

основного  и  особых  сочетаний  контрфорсы  плотин  высотой  более  60  м  на  начальных
стадиях проектирования и высотой менее 60 м - на всех стадиях проектирования.
11.2.5  Нагрузки  и  воздействия,  учитываемые  в  расчетах  по  полному  их  составу,
определяются в соответствии с пп.8.1.2-8.1.5.
11.2.6  Расчет  контрфорсов  на  полный  состав  нагрузок  эксплуатационного  периода
следует  выполнять  в  соответствии  с  п.10.2.5  и  п.10.2.6;  условия  прочности  контрфорсов

принимаются по таблице 15, где





, R

, d

, t,

, b

, а

- см. 8.2.4.10;

см. п.10.2.7.

Рисунок 17 - Схемы к расчету контрфорсов на прочность вдоль потока

а - для массивно-контрфорсных плотин; б - для плотин с неразрезным арочным напорным

перекрытием; в

для плотин с разрезным напорным перекрытием;

толщина

контрфорса;

- длина секции;

ширина расчетного сечения

11.2.7 Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах по сокращенному их
составу, определяются в соответствии с п.10.2.8. При этом следует учитывать уменьшение
ширины расчетных горизонтальных сечений контрфорса или по его подошве при
возведении плотин в районах с амплитудой сезонных колебаний температуры наружного
воздуха более 17°С.

Плотины всех классов высотой до 60 м, воз водимые в районах с амплитудой

сезонных колебаний температуры наружного воздуха более 17°С, следует рассчитывать
методами теории упругости на полный состав нагрузок и воздействий, обеспечивая
выполнение условий прочности, приведенных в Таблице 15.

СП РК 3.04-104-2014

11.2.8 В расчетах прочности контрфорса на сокращенный состав нагрузок и
воздейстий напряжения следует определять методами сопротивления материалов. При
этом значения нормальных напряжений, МПа, в горизонтальных сечениях контрфорса на

верховой и низовой гранях

надлежит определять с учетом величин модуля

упругости бетона в отдельных частях плотины по формулам:

(38)

(39)

где

red

, I

red

- соответственно площадь, м

, и момент инерции, м

, приведенного

горизонтального сечения контрфорса;

, x

расстояния от центра тяжести приведенного сечения контрфорса

соответственно до верховой и низовой граней, м:

, E

, -

модули упругости бетона соответственно контрфорса, верхового и

низового оголовков, МПа, принимаемые в соответствии с пп.8.17, 8.18;

N, М -

см. 10.2.9.

Размеры приведенного сечения контрфорса (Рисунок 18) определяются из условий:
- в направлении вдоль потока размеры при веденного и действительного сечения

контрфорса равны;

- в направлении поперек потока размеры приведенного сечения контрфорса

i,red

, м,

определяются по формуле

i,red

, (40)

где

соответственно толщина, м, и модуль упругости бетона, МПа,

отдельных частей контрфорса.

В формулах (38) и (39) нормальные растягивающие силы и напряжения приняты

со знаком «плюс», сжимающие - со знаком «минус»; изгибающий момент по часовой
стрелке принят со знаком «плюс» против часовой стрелки - со знаком «минус».
11.2.9 Условия прочности контрфорсов плотин, рассчитываемых на сокращенный
состав нагрузок и воздействий эксплуатационного периода, даны в Таблице 15, где:





, R

- см. 8.2.4.10;



см. п.8.1.20.

СП РК 3.04-104-2014

Рисунок 18. Схема к определению размеров приведенного сечения контрфорса

1 - контур приведенных сечений оголовков в случае приведения их модулей

упругости бетона

к модулю упругости бетона контрфорса

(при

> Е

)

Т а б л и ц а 15 – Условия прочности плотин

Во всех точках тела контрфорса при основных и всех особых сочетаниях нагрузок и

воздействий:









у верховой грани сооружения

Конструктивные

особенности плотин и

расчетные сечении

Основные
сочетания

нагрузок

Особые сочетания

не включающие

сейсмические

воздействия

включающие сейсмические

воздействия

1 Массивно-
контрфорсные
плотины

Горизонтальные
сечения тела плотины



Контактное сечение



2 Плотины с
арочными и
плоскими напорными
перекрытиями

Горизонтальные
сечения тела плотины



Контактное сечение



* При проверке прочности у низовой грани допускается осреднять значение

напряжения



на участке расчетного горизонтального сечения шириной 4,0 м от низовой

грани.

** В тех случаях, когда подземный контур плотины не содержит цементационной

завесы, вместо

принимается

СП РК 3.04-104-2014 ПЛОТИНЫ БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ (ҚР ЕЖ 3.04-104-2014) - 9