dimensionarebaraj cu fundatie evazata 6m

Click here to load reader

Post on 12-Feb-2015

63 views

Category:

Documents

2 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

6. Dimensionare barajului de greutate cu fundaie evazat 1B6,0Barajele cu fundaie evazat au fost introduse n gama lucrrilor transversale de amenajare a reelei de scurgere a torenilor n anul 1962, de ctre R. Gapar.Acest tip de baraje se folosete pentru consolidarea talvegului ravenelor pe sectoarele de eroziune, pentru reinerea aluviunilor, pe sectoarele de transport i pentru asigurarea stabilitii malurilor ravenelor prin crearea unui sprijin la baz constituit de aterisamentul format n amontele lucrrii.Forma constructiv a barajelor cu fundaie evazat permite obinerea simultan, la limit, att a efortului de ntindere ct i a stabilitii la rsturnare.Barajele cu fundaie evazat pot fi executate din beton, zidrie de piatr cu mortar de ciment, din beton armat n consol i beton n restul construciei.Dac prin evazarea fundaiei nu se realizeaz stabilitatea la alunecare, se poate nclina fundaia spre amonte sau se poate prevedea un pinten sub extremitatea amonte a fundaiei.Prile componente ale barajului sunt:- Deversorul;- Corpul barajului, fundaia;- Disipatorul de energie cu radierul, disipatori;- Zidurile laterale;- Pintenul terminat. La execuie se recomand:Armarea consolelor n cazul terenurilor de fundaie care pot suferi deformaii apreciabile n urma barrii albiei;Asigurarea, mai ales pentru console, n funcie a dozajului de ciment corespunztor clasei betonului adoptat, lundu-se msuri mpotriva antrenrii cimentului de ctre apele de infiltraie;Vibrarea betonului;Izolarea pe ct posibil a parametrului amonte mpotriva infiltraiilor;Crearea aterisamentului artificial, care mrete stabilitatea la rsturnare a barajului i permite mrirea traseului de infiltraie a apelor, respectiv o reducere a subpresiunilor hidrodinamice.Dimesionarea hidraulic :4.1.1.Dimensionarea i verificarea deversoruluiFig. 4.1. Seciunea transversal a deversoruluiDimensionarea deversorului se face n funcie de debitul maxim de calcul Qd, iar verificarea n funcie de debitul maxim de verificare.0 d d d dgH 2 H ) H tg 8 , 0 b ( m Q + n care:- Qd debitul de calcul, [m3/s] Qd = 5,26 m3/s Suprafaa b.h. amonte: Sg = 0,76 km2- m coeficient de debit m = 0,45 pentru deversor cu profil practic- bd baza deversorului, [m]- - unghiul de nclinare al umerilor deversorului cu verticala; 045 - Hd sarcina pe deversor la debitul de calcul [m] Hd = 1,0 m Sarcina pe deversor HogVH H d2200 + v=1,15 m/s => 201,1 1.1512 9, 81H + + =1,1H0=1,074 m Baza deversorului bdddH tggH mH Qb 8 , 020b=5, 260, 45 1 2 9,81 1, 074 -0,8*tg 4,5*1,074b=1,75 m Deschiderea la partea superioar a deversoruluiEcuaia de calcul:bd =b+2mH , unde:b- baza deversorului (m);m=1; -coeficient de taluz al deversorului ;bd =1,75+2*1*1bd =3,75 m Grosimea la coronamenta=0,8 m = 0,8 Datorit raportului =0,8 deversorul barajului funcioneaz n regim de deversor cu profil practic.4.1.2.Calculul hidraulic de amenajarea biefului aval Dimensionarea disipatorului de energiePentru o disipare eficient a curenilor de viitur ncrcai cu mari cantiti de aluviuni, s-a optat pentru un disipator de energie cu radier, dini disipatori i perei laterali. Fig. 4.2. - Schi pentru dimensionarea disipatorului de energieLimea la baz a disipatorului de energie s-a stabilit funcie de limea lamei deversante la partea superioar corespunztoare debitului maxim de calcul: Limea la baz a disipatoruluild = bd + 0,5=3.75+0.5ld=4.25 m Lungimea bazinului disipator se calculeaz cu urmtoarea relaie:LB=lb+*unde:lb-deprtarea la care cade vna deversant;ls-lungimea saltului reinut n bazin;-0,700,80LB=3,17+0,75*8,61=9,62 m Dimesionarea radieruluin avalul barajului s-a prevzut un radier cu perei laterali i pinten terminal.Energia specific n seciunea tranversal din avalul lucrrii se determin cu:E0=ym+H0 E0= 6+1.074=7,074 mE0=7.074 m > 4 m => pe radier se vor prevedea 2 rnduri de dini disipatori cu nalimea de 0.6 pentru rndul amonte si 0.4 pentru rndul aval, iar distana dintre rnduri de 0.8 m.Grosimea radierului s-a stabilit constructiv de 0,70 m, innd seama i de nlimea de cdere a lamei deversante. n scopul proteciei radierului mpotriva unor eventuale eroziuni regresive a curentului ce trece prin disipator, la captul aval al acestuia se va prevedea un pinten terminal, ncastrat n albie la 1,50 m adncime.Fig. 4.3.Dispunerea dinilor disipatori Lungimea radieruluilr=lb+ym(1+)+H0unde:lb- lungimea de btaie ( dup M.D. Certousov)Ym- diferena de nivel dintre radier i baza deversorului;lr =3.17+6(1-0,403)+1.074lr=7.77 m 0 01, 33 ( 0, 3 )b ml H y H + 1, 33 1, 074(6 0, 3 1, 074)bl + lb=3.17 mDinii disipatori sunt executai din beton de calitate superioar i bine fixai prin armtur pe radier pentru o disipare mai buna.Acetia au faa amonte vertical cu muchii nerotunjite,pentru a evita producerea cavitaiei.Deoarece s-au prevzut primul rand de dini cu suprafaa amonte nclinat,pe rndul al doilea s-au adaptat dini ptrai. Pereii laterali (de gard)Se cunoate nalimea stabilit n funcie de adncimea maxim a apei i de nlimea terenului care trebuie sprijinit.Dinii disipatori sunt dispui pe dou rnduri, n ah, avnd dimensiunile: rndul din amonte 0,6 m i rndul din aval 0,4 m.Ultimul rnd de dini disipatori se va amplasa la distana de 0,8 m fa de rndul din amonte i la 1,5 m de la extremitatea aval a radierului.yz(d+0.6H0) , unde:d- nlimea dinilor disipatori de energiedin primul rindH0-sarcina pe deversoryz=d+0.6H0=0.6+0.6+1.074yz=1.25 mGrosimea la coronament a zidurilor lateraleaz=0.4-0.6 m => az=0.5 mFig. 4.4.Elementele constructive ale pereilor laterali Calculul i dimensionarea rizbermeiRizberma reprezint o construie care protejeaz zona aval a bazinului disipator,zon n care are loc difuzare curentului de ap.Deoarece la captul aval al disipatorului de energie,energia curentului este nc mare, apar pulsaii i oscilaii, iar capacitatea de erodare este nc ridicat.Aadar, rizberma a fost realizat n scopul de areduce intensitatea de macroturbulen i debitele specifice pn la valori apropiate de cele de regim neamenajat.Rizberma se poate executa din anrocamente, saltea de gabioane, etc. Se va adopta construcie din saltea de gabioane.-Lungimea rizbermei lrlr=(2.5-3.0)ls =2.5*8.61lr=21,52 m-Lungimea saltului ls=6(h2-h1)=6(1.55-0.115)ls=8.61 mh1 - prima nlime conjugat a apeih2 a doua nlime conjugat a apei( )2 20 1 2 2 21 1 1 12 ( ) 2cc d dQ QE hg l h m h g l h m h + + + + ( )2 21 2 2 21 1 1 11,1 5, 26 5, 267, 074 0, 822 9, 81 0, 82 (4, 25 0, 2 ) 2 9, 81 4, 25 0, 2hh h h h + + + + Ecuaia se rezolv prin ncercri successive:h1=0.115 mPentru saltul reinut n bazin:11]1

+ 181231212h g q hh 5, 260,1 4, 25 0,1 3,17d bQql l + + q=1.15 ,3/s*m22 20,115 8 1,1 1,151 12 9,81 0,115h _ + ,4.1.3.Dimensionarea corpului i fundaiei barajului in zona deversat Determinarea nclinrii paramentului aval Barajul se va executa din zidrie de piatr cu mortar ciment M100 i va avea nlimea n zona deversat (Ym) de 6 m.Impunem grosimea la coronament a barajului n zona deversat (a); a = 0,8 m i determinm nclinarea paramentului aval cu relaia dedus din condiia de calcul la ntindere din compresiune excentric a seciunii C D, ce separ elevaia de fundaie, n ipoteza de solicitare ap + aluviuni submersate. x2(ym*z+c)+x*a(3*ym* z+2c)+a2(ym z+c )- 6 =0n care:- c = Rt = 2.70 tf/m3 efort maxim de ntindere pentru zidrie de piatr cu mortar de ciment M 100-z =2.5 tf/m3 - greutatea specific a zidriei- s =2.65 tf/m3 - greutatea aluviunilor n stare submers- w=1.0 tf/m3 - greutatea volumetric a apei- n = 0,4 porozitatea aluviunilor din aterisament - ( )( ) ( )( )3/ 99 . 0 4 , 0 1 10 5 , 26 1 m tf nw s greutatea aluviunilor n stare submers- 33 , 0245 tg K0 2a

,_

coeficientul mpingerii active a aluviunilor- 030 unghiul de frecare intern a aluviunilor din aterisament- Y = Yf + Ym Yf = 2.6 m = 0,3Y nlimea fundaieiYm=6,0 m - nlimea util a barajuluiY=8.6 m- nlimea total a barajului (fundaie+elevaie) - Hd = 1.0 m sarcina pe deversor h2=1.55 m3 21( 3 )6 m ps a m m dMR Y k y y H _ 1 + + ] ,3 216 0, 99 0, 33 6 (6 3 1)6MR _ 1 + + ] ,3 216 0, 99 0, 33 6 (6 3 1)6MR _ 1 + + ] ,=57.9 tf/m3x2(ym*z+c)+x*a(3*ym* z+2c)+a2(ym z+c )- 6=0x2(6*2.5+27)+x*0.8(3*6*2.5+2*27)+0.82(6*2.5+27)-6*57.96=042x2+79 x-320.88=0 =79.22+4 42 320.88=60180.481,242 245, 312 42X t x1=2.42 m x=*Hb => bxH =0.403Pentru dimensionarea barajului s-au luat n considerare urmtoarele date (fig.4.4.): nlimea barajului:Y = Yf + Ym = 8.6 m Elementele constructive ale elevaiei:-Grosimea la coronament a=0,6 m-nclinarea paramentului aval 403 , 0 -Limea la baz b=a+*y=4.25 m Elementele contructive ale fundaiei-Adncimea fundaiei n partea aval i n partea amonte :Yc1 = 2.6 mYc2 = 2.2 m-Dimensiunile consolelor n partea aval i amonte:hc1 = 0,4 mhc2 = 0,3 mC1 = 0,8 m C2 = 0,6 m -Limea fundaieiB=C1+C2+b=5.55 mFig. 4.4. Elementele constructive ale barajului de greutate cu fundaie evazatPentru dimensionarea static s-a procedat astfel:- s-au determinat sarcinile pe deversor care le suport barajul (corespunztor condiiilor concrete din teren) i s-au calculat n prim aproximaie valoarea acestora i a momentelor care solicit barajul;- s-a dimensionat corpul barajului fr consol, avnd deci seciunea trapezoidal, presupunnd stabilitatea sa la rsturnare i la alunecare este asigurat;- s-a determinat lungimea consolelor punnd condiia de a se realiza stabilitatea necesar la rsturnare KR = 1,3 i o presiune pe teren inferioar celei admisibile;- s-a stabilit nlimea consolelor punnd condiia de a se realiza stabilitatea necesar la rsturnare i ca eforturile ce iau natere datorit solicitrii la ncovoiere i la forfecare a consolelor s fie inferioare rezistenelor de calcul ale materialului de construcie folosit.Fig. 4.5. Schia forelor orizontale i verticale4.1.4.Calculul forelor i a momentelor de rsturnare n jurul muchiei aval Calculul forelor orizontale i a momentelor de rsturnare n jurul muchiei aval (punct A) mpingerea aluviunilor E02012 ps aE y k 2010, 99 8, 6 0, 332E E0=12.8 tfE0*=12.8*2.86=36.61 tf*m mpingerea apei P0P0= *y*w (y+2H)P0=*8.6*1*(8.6+2*1)=45.58 tf= (8,6+1,0)=3,2 m=*E0=3.2*45.58=145.85 tf*m0 0 P E R M M M + MR- momentul de rsturnareMR=145.85+36.61=182.46 tf*m Calculele forelor verticale i a momentelor de stabilitate fa de muchia aval (punct A) EV=H*C1*wEV=1*0.8*1=0.8 tf10,80,8 0, 403 8, 6 4, 642 2vE Cf a y m + + + + 0, 8 4, 64 3, 71v vE v EM E f tf m ( )112b Cv zH y h CP + ( ) 6 8, 6 0, 4 0,82, 5 14, 22vP tf+ 10, 80,8 0, 403 8, 6 4, 642 2vP Cf a y m + + + + 14, 2 4, 64 65, 88V VP V PM P f tf m G1=a*=0.8*2.5(8.6-2.2)G1=12.8 tf110, 84, 25 0,8 4, 652 2G af b C m + + G1=4.65*12.8=59.52 tf*m G2= =[0.8+0.4(8.6-2.2)]*2.5*2.2 G2=18.48 tf 2224, 25 0, 403 2, 20, 6 1, 542 2CGb yf C M + + = G2=1.54*18.48=28.46 tf*m113( )2, 6 0, 4 0, 82, 52 2f Czy h CG + + G3=3.65 tf131120, 8 2, 6 2 0, 45, 55 5,853 3 2, 6 0, 4f CGf Cy hCf B my h _ + + _ + + + + , ,= G3=5.85*3.65=21.35 tf*m G4=( =(0.3+2.2)[4.25-0.4(8.6-2.2)G4=4.225 tf2 2 242 2220, 6 0, 403 2, 2 2, 2 2 0,80, 5523 3 2, 2 0,8C C CGC CC y y hf my h _ + + _ + + _ _ + + , , , , = G4=0.552*4.225=2.33 tf*m ( ) ( )2 25 22, 5 0.48, 6 2, 22 2zCG y y G5=20.48 tf512 2 0.403 8, 60,8 3, 093 3G yf C m + + = G5=3.09*20.48=63.28 tf*mTabel 4.1.Centralizarea calculelorNr.crtFora Fi(tf)Braul forei fi(m)Moment M(tf*m)G112.8 4.65 59.52G218.48 1.54 28.46G33.65 5.85 21.35G44.225 0.552 2.33G520.48 3.09 63.28EV0.8 4.64 3.71PV14.2 4.64 65.88P045.58 3.2 145.85E012.8 2.86 36.614.1.5. Stabilitatea barajului la rsturnareStabilitatea barajului la rsturnare este asigurat atunci cnd KR , iar =1,3 pentru clasa IV de importan a lucrrii.nRRSR KMMK 30 , 1n care:Ms momentul forelor de stabilitate fa de extremitatea avalMs = =244.53 tf*mMR momentul forelor de instabilitate fa de extremitatea avalMR = 182.46 tf*m244, 531, 34182, 46RK 1.34>1.3 Verificare la rsturnare este satisfcut4.1.6.Verificare stabilitii la alunecare plan pe talpa fundaieiCondiia de verificare la alunecare:1 10v na aF fK KF f=0,67 pentru nisip amestecat cu prundi=91.25 tf10, 65 91, 2558, 38aK Kal=1,07- Verificarea la alunecare plan pe talpa fundaiei este satisfcut4.1.7. Presiunea pe talpa fundaiei( ) ( )2222 91, 252 244, 53 182, 46 3 vBS RFM M =38,19 tf/m=3,819 daN/cm2< 5 daN/cm2 Verificarea este satisfcut