СП 39.13330.2012 Плотины из грунтовых материалов. Актуализированная редакция СНиП 2.06.05-84* стр. 18

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 ВСт3Гпс2 или ВСт3Гпс3.

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   - вес диафрагмы;

 - 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   от трения грунта тела плотины определяют как произведение бокового давления на нее грунта на коэффициент трения грунта по стали

221 × 45 пикс.     Открыть в новом окне

, (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   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 (  - коэффициент постели,   - жесткость диафрагмы).

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

623 × 392 пикс.     Открыть в новом окне

Рисунок Ж.1 - Зависимость расстояния между горизонтальными швами диафрагмы по высоте  , от толщины диафрагмы  , величины коэффициента трения грунта по диафрагме   и высоты диафрагмы 

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.

498 × 385 пикс.     Открыть в новом окне

518 × 218 пикс.     Открыть в новом окне

1 - диафрагма, соединенная с бетонным зубом; 2 - уплотнение деформационного шва опорного элемента; 3 - опорный элемент диафрагмы; 4 - битумное покрытие; 5 - бетонный зуб

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.

435 × 220 пикс.     Открыть в новом окне

1 - грунт влажностью 2-7%; 2 - грунт влажностью 100%; 3 - грунт при покрытии диафрагмы битумом

Ж.12 Окончательные размеры конструктивных элементов профиля плотины, ее подземного контура, толщины диафрагмы, шага деформационных швов уточняют по данным статических, динамических и фильтрационных расчетов плотины.

Ж.13 Для определения горизонтальных смещений и прогибов диафрагмы рекомендуется использовать методику ее расчета по схеме балки конечной жесткости на упругом податливом основании, в качестве которого рассматривается низовая призма плотины. Податливость низовой призмы выражается коэффициентом постели  , изменяющимся по ее высоте.

Смещение опоры диафрагмы имитируется в расчетной схеме введением в опорное сечение реактивной силы трения   и момента   (рисунок Ж.4).

174 × 350 пикс.     Открыть в новом окне

 - расчетная нагрузка на диафрагму;   - реактивные напряжения в грунте низовой призмы;  ,   - соответственно реактивные момент и сила трения, действующие в опоре диафрагмы;   - смещения диафрагмы;   - высота диафрагмы

Ж.14 Напряженно-деформированное состояние плотины со стальной диафрагмой рекомендуется рассчитывать численными методами в постановке упругой или упругопластической задачи с учетом поэтапного ее возведения и наполнения водохранилища. При расчете плотины с подвижной в опоре диафрагмой рекомендуется учитывать проскальзывание боковых призм плотины по основанию вблизи диафрагмы введением в расчетную схему скользящих опор.

В расчетах необходимо учитывать собственный вес с учетом взвешивающего действия воды, гидростатическое давление, силы трения боковых призм по диафрагме и в ее опорном сечении.

Ж.15 Исходя из того, что тонкая стальная диафрагма практически полностью передает активную горизонтальную нагрузку низовой призме, общую статическую устойчивость низовой призмы рекомендуется проверять на плоский сдвиг по поверхности основания.

Ж.16 Толщину стальной диафрагмы при соответствующем обосновании можно назначать, допуская работу стали в конструкции на пределе ее текучести. Диафрагма должна отвечать требованиям коррозионной долговечности.

Для северной строительно-климатической зоны значение толщины стальной диафрагмы с учетом коррозии и оценку ее долговечности рекомендуется производить, исходя из:

расчетных значений скорости равномерной коррозии стали в водно-грунтовой среде  0,004-0,005 мм/год;

графика, на рисунке Ж.5, а также формулы: