Расчет бетонной плотины. Построение эпюр избыточного гидростатического давления для граней плотины
Информация - Архитектура
Другие материалы по предмету Архитектура
i>a :
(эп) Px = H2/2 = 3.22/2= 5.12 м2 ;
Px = 5.12 .1 .104 = 5.12.104 Н .
Величину вертикальной составляющей силы избыточного гидростатического давления находим по формуле ( 1.3 ) .Площадь эпюры равна площади криволинейной трапеции 0a0 :
(эп) Pz = 2.07 м2 ; ( расчет см. в примечании )
Pz= 2.07 .1.104 = 2.07 .104 Н .
Величину силы избыточного гидростатического давления находим по формуле ( 1.4 ) , а угол наклона линии действия этой силы - по формуле ( 1.5 ) . Так как затвор представляет собой круглоцилиндрическую поверхность , то результирующая сила избточного гидростатического давления проходит через центр окружности , являющейся направляющей линией поверхности .
Р=((5.12 .104)2+( 2.07 .104)2) = 5.52 .1 .104 H ;
tg = 2.07 .104/ 5.12 .104 = 0.4 ;
22 .
2. Расчет автоматического затвора .
2.1 Определение величины силы , действующей на затвор .
Сила избыточного гидростатического давления , действующей на обшивку затвора расчитвается по формуле :
P = Pc . S , ( 2.1 )
где Pc - абсолютное гидротатическое давление в точке , являющейся центром тяжести затвора , Н/м2 ; S - площадь затвора , м2.
Площадь затвора равна площади овала и определяется по формуле :
S = .ab = 3.14 .1.2 .0.84 = 3.17 м2 .
Давление в центре тяжести затвора находится по формуле :
Pc = .g .hc , ( 2.2 )
где - плотность жидкости , кг/м3 ; g - ускорение свободного падения , м/с2; hc - - заглубление центра тяжести затвора под свободной поверхностью воды , м .
Pc = 1000 . 9.81 . 1.2 = 1.18 . 104 .
Сила , действующая на затвор будет равна :
P = 1.18 . 104 . 3.17 = 3.74 . 104 Н .
2.2 Определение положения горизонтальной оси затвора .
Для того , чтобы затвор был неподвижен при данном уровне воды ( горизонте жидкости ) , горизонтальная ось затвора должна проходить через центр давления . ( рис. 2.1 )
Центр давления будет иметь координату :
yD = yC + e , ( 2.3 )
где yD - координата центра давления , м ; yC - координата центра тяжести , м ; e - эксцентриситет , м .
Эксцентриситет определяется по формуле :
e = Ic / S . yC , ( 2.4 )
где Ic - момент инерции затвора относительно горизонтальной оси , проходящей через центр тяжес-ти , м4 .
Момент инерции сечения будет равен моменту инерции овала и ищется по формуле :
Ic = . a3b / 4 = 3.14 . 1.23 . 0.84 / 4 = 1.14 м4 .
Указанные выще параметры затвора будут равны :
e = 1.14 / 3.17 . 2.4 = 0.15 м ;
yD = 2.4 + 0.15 = 2.55 м .
Примечание: 1. нахождение площади эпюры вертикальной составляющей силы избыточного гидростатического давления , действующей на затвор плотины (эп) Pz .
SOBa = (эп) Pz = SABCD - SOAD - SDaC - SDOa
SABCD= AB .AD
AB = OB + OA
OB = H = 3.2 м
OA = a = 0.64 м
AB = 3.2 + 0.64 = 3.84 м
AD = ( OD2 - OA2)
OD = R = 4.8 м
AD = ( 4.82 - 0.642) = 4.76 м
SABCD= 3.84 . 4.76 = 18.27 м2
SOAD= OA . AD . 0.5 = 0.64 . 4.76 . 0.5 = 1.52 м2
SDaC= DC . aC
DC = AB = 3.84 м
aC = ( aD2 - DC2)
aD = R = 4.8 м
aC = ( 4.82 - 3.842) = 2.88 м
SDaC= 3.84 . 2.88 = 5.53 м2
SDOa= . DO2 . / 360
= aDO = 90 - -
= aDC = arcsin( aC / aD)= arcsin(2.88 / 4.8)= arcsin(0.6) 36.87
= ODA = arcsin(OA / OD)= arcsin(0.64 / 4.8)= arcsin(0.13) 7.66
= 90 - 36.87 -7.66 = 45.47
SDOa= 3.14 . 4.82 . 45.47 / 360 = 9.14 м2
SOBa = 18.27 - 1.52 - 5.53 - 9.14 = 2.07 м2
(эп) Pz = 2.07 м2