Разрушение гравитационной плотины происходит в результате опрокидывания, скольжения, растяжения и сжатия. Гравитационная плотина проектируется таким образом, что она противостоит всем внешним силам, действующим на плотину, таким как давление воды, давление ветра, давление волн, давление льда, давление при подъеме за счет собственного веса.
Гравитационные плотины строятся из каменной кладки или бетона. Однако в настоящее время предпочтение отдается бетонным гравитационным плотинам.
Преимущество гравитационной плотины в том, что ее конструкция наиболее долговечна и прочна и требует минимального обслуживания.
Причины разрушения гравитационной плотины:
Гравитационная плотина может разрушиться в следующих случаях:
Опрокидывающееся разрушение гравитационной плотины:
Горизонтальные силы, такие как давление воды, давление волн, давление ила, которые действуют на гравитационную плотину, вызывают опрокидывающие моменты. Чтобы противостоять этому, возникают моменты сопротивления, обусловленные собственным весом плотины.
Если результирующая всех сил, действующих на плотину на любом из ее участков, проходит через носок, плотина будет вращаться и опрокидываться вокруг носка. Это называется опрокидывающим разрушением гравитационной плотины. Но на практике такое состояние не возникает, и плотина разрушается гораздо раньше в результате сжатия.
Отношение моментов сопротивления в носке к опрокидывающим моментам в носке называется коэффициентом безопасности от опрокидывания. Его значение обычно колеблется между 2 и 3.
Коэффициент безопасности от опрокидывания определяется следующим образом
FOS = сумма опрокидывающих моментов/сумма моментов сопротивления
сумма внешних горизонтальных сил больше, чем вертикальный собственный вес плотины (перегрузка, происходит скольжение).
Скользящее разрушение гравитационной плотины:
Когда чистая горизонтальная сила, действующая на гравитационную плотину в основании, превышает сопротивление трения (возникающее между телом плотины и основанием), происходит разрушение, известное как разрушение гравитационной плотины от скольжения.
В низких плотинах безопасность против скольжения следует проверять только для трения, но в высоких плотинах, для экономически точного проектирования, также учитывается прочность на сдвиг стыка.
Коэффициент безопасности против скольжения может быть определен на основе
- Сопротивление трению
- Сопротивление трения и прочность плотины на сдвиг
Фактор безопасности на основе сопротивления трения:
Разрушение гравитационной плотины из-за трещин растяжения
Каменная кладка и бетон слабы при растяжении. Поэтому гравитационные плотины из каменной кладки и бетона обычно проектируются таким образом, чтобы нигде не возникало напряжение. Если эти плотины подвергаются растягивающим нагрузкам, в материалах могут появиться трещины растяжения.
Таким образом, из-за этой трещины плотина теряет контакт с основанием, становится неэффективной и разрушается. Следовательно, эффективная ширина B основания плотины уменьшится. Это приведет к увеличению pmax в носовой части.
Следовательно, трещина растяжения сама по себе не разрушает конструкцию, но она приводит к разрушению конструкции, создавая чрезмерные сжимающие напряжения.
Для высоких гравитационных плотин допускается определенное напряжение при самых тяжелых условиях нагружения для достижения экономии при проектировании. Это допускается потому, что наихудшие условия нагрузки могут возникать лишь кратковременно и не часто.
Разрушение гравитационной плотины в результате сжатия
Гравитационная плотина может разрушиться из-за разрушения ее материала, т.е. возникающие сжимающие напряжения могут превысить допустимые, и материал плотины может разрушиться.
Читать далее:
Структура (части) гравитационной плотины
Оценка устойчивости гравитационных бетонных конструкций – плотин, подпорных стен
- 21 тип плотин в строительстве.
- Разрушение плотины в Остине: Одна из крупнейших катастроф в истории США.
- Топ-5 крупнейших провалов плотин в мире.
- Мосульская плотина в Ираке: Самая опасная плотина в мире.
- Силы, действующие на конструкцию плотины, и расчеты.
- Типы плотин и поток через плотины.
- Причины разрушения земляных плотин.