Устойчивость гидротехнических сооружений

Наиболее трудоемким элементом инженерных расчетов при проверке выполнения критериального соотношения является определение величины F - реакции сооружения на внешние нагрузки и воздействия. Собственно они являются расчетами сооружений на устойчивость, механическую и фильтрационную прочность.

Известно, что все тела имеют дискретную структуру и состоят из отдельных частиц - молекул. Размер молекул очень мал. Например, в одном кубическом сантиметре воздуха содержится 2,687-10,9 молекул. Гидротехнические сооружения имеют размеры в десятки и сотни метров. «Уследить» за поведением такого количества молекул невозможно, поэтом) для оценки прочности и устойчивости гидротехнических сооружении используются упрощенные модели для твердых тел и жидкостей игнорирующие их молекулярную структуру.

Устойчивость - это свойство сооружения находиться в равновесии по, действием приложенных сил (не сдвигаться и не опрокидываться).

На описательном уровне проверка устойчивости заключается следующем:
- внешние силы (как активные, так и реактивные), действующие на сооружение, делятся на две группы - сдвигающие (опрокидывающие) и удерживающие;
- для обеспечения устойчивости необходимо, чтобы равнодействующая сдвигающих (опрокидывающих) сил была меньше максимально возможных удерживающих.

При оценке устойчивости ПС используется простейшая модель абсолютно твердого тела. Абсолютно твердое- это такое тело, которое ни при каких условиях (нагрузках, температурах) не меняет своей формы и объема. Лвижение и равновесие абсолютно твердых тел изучается в курсах теоретической и аналитической механики. (Равновесие - частный случай движения при нулевом ускорении и нулевой начальной скорости).

В действительности все реальные тела деформируемы, то есть меняют форму и объем под действием сил и температур. Однако имеются задачи, где телу при его движении не угрожает разрушение, тогда его деформируемостью можно пренебречь. Например, при изучении движения свободно падающего тела до столкновения его с твердой преградой тело можно считать абсолютно твердым. Однако то же тело при столкновении с другим телом меняет объем и форму и может разрушиться. В этой ситуации модель абсолютно твердого тела, которое сохраняет форму и объем, неприменима. Абсолютно твердое тело отличается тем, что система нескольких сил. действующих на него, может быть заменена равнодействующей. Сила - величина векторная, и нахождение равнодействующей нескольких сил производится по правилам сложения векторов.

Силовое воздействие воды на плотину и ее основание имеет сложную (физическую природу. Здесь принята простейшая модель. Считается, что тело плотины водонепроницаемо, и гидростатическое давление к плотине приложено как поверхностная нагрузка.

Для грунтовых сооружений проверяется на сдвиг не только все сооружение в целом, но и отдельные его конструктивные элементы, в первую очередь откосы плотин на плоский сдвиг или сдвиг по круглоцилиндрическим поверхностям.

В.И. Брызгалов, Л.А. Гордон, "Гидроэлектростанции", Красноярск, 2002г.