Исходя из практических соображений, в расчёте плотины принимаем сжимающие напряжения со знаком «–», растягивающие – со знаком «+»
Для удобства расчёта составим таблицу 8, в которую занесем все нагрузки, умноженные на коэффициент надежности по нагрузке [4]
Точки приложения равнодействующих все сил рассчитаны с помощью программы КОМПАС 3D V14.
Таблица 8 . Нагрузки действующие на плотину
| Нагрузки | gf | Направ- ление | Основное сочетание н. и в. | Особое сочетание н. и в. | ||||
| Сила, кН | Плечо, м | Момент, кНм | Сила, кН | Плечо, м | Момент, кНм | |||
| 1.00 | ® | 6552,2 | 12,73 | 83409,51 | 7296,2 | 12,73 | 92880,63 |
| 1.00 | 627,2 | 3,63 | -2276,74 | 1445 | 3,63 | -5245,35 | |
| 1.00 | ¯ | 2785,2 | 10,75 | -29940,9 | 2993,4 | 10,75 | -32179,05 |
| 1.00 | ¯ | 307,4 | 13,61 | -4183,71 | 853,2 | 12,22 | -10426,1 |
| 0,95 | ¯ | 7927,14 | 0,75 | -5945,36 | 7927,14 | 0,75 | -5945,36 |
| 0,95 | ¯ | 5540,58 | 2,82 | -15624,44 | 5540,58 | 2,82 | -15624,44 |
| 1.00 | ® | 3651,2 | 0 | 0 | 5542 | 0 | 0 |
| 1.00 | ® | 1219,2 | 9,59 | 11692,13 | 1037,1 | 9,59 | 9945,79 |
| 1.20 | ® | 209,03 | 3,34 | 698,16 | 209,03 | 3,34 | 698,16 |
| 1.20 | 2445,86 | 3,23 | -7900,13 | 2445,86 | 3,23 | -7900,13 | |
| 1.00 | ® | 92,06 | 2,81 | 258,69 | 3,95 | 0,70 | 2,77 |
| 0,95 | ¯ | 518,07 | 4,07 | -2108,54 | 777,42 | 4,07 | -3164,1 |
| 0,95 | ¯ | 56,81 | 4,07 | -231,22 | 56,81 | 4,07 | -231,22 |
| ∑N | ↑↓ |
| 22005.6 | 24727,65 |
| |||
| ∑M | 27847.45 |
| ||||||
|
| 22811,6 |
| ||||||
Расчёт краевых напряжений для основного случая в горизонтальном сечениях плотины (при расчете на 1 погонный метр длины) выполняется по формулам:
1) Для верховой грани:
где 
– сумма вертикальных сил, действующих на плотину;
– сумма моментов всех сил, действующих на плотину;
– ширина подошвы плотины.
где 
кН/м3 – удельный вес воды;
– напор над расчётным
сечением со стороны верхнего бьефа;
, где 
– угол между напорной гранью и вертикалью.
Так как у водосливной плотины напорная грань вертикальна, то 
.
;
2) Для низовой грани:
где 
, где 
– угол между низовой гранью и вертикалью 
, 
– напор над расчётным сечением со стороны нижнего бьефа;
.
Расчёт краевых напряжений сведу в таблицу 9 :
Таблица 9. Краевые напряжения действующие на плотину
| Напряжение | Основной случай | |
| Напорная грань | Низовая грань | |
| 
| 
|
| 
| 
|
| 0 | 
|
|
| 
|
|
| 
|
Расчёт краевых напряжений для особого случая в горизонтальным сечениях плотины (при расчете на 1 погонный метр длины) выполняется по формулам:
3) Для верховой грани:
где – сумма вертикальных сил, действующих на плотину;
– сумма моментов всех сил, действующих на плотину;
– ширина подошвы плотины.
где 
кН/м3 – удельный вес воды;
– напор над расчётным сечением со стороны верхнего бьефа;
, где – угол между напорной гранью и вертикалью. Так как у водосливной плотины напорная грань вертикальна, то .
;
4) Для низовой грани:
где , где – угол между низовой гранью и вертикалью ,
– напор над расчётным сечением со стороны нижнего бьефа;
.
Расчёт краевых напряжений сведу в таблицу 10:
Таблица 10. Краевые напряжения действующие на плотину
| Напряжение | Особый случай | |
| Напорная грань | Низовая грань | |
|
| -629,73 | -758,52 |
|
| -382 | -367,98 |
|
| 0 | 
|
|
| -629,73 | 
|
|
| -382 | 
|
8.1. Критерии прочности плотины
После определения напряжений для основного и особого сочетания нагрузок, необходимо проверить сооружение на прочность, должны выполняться следующие условия:
Основное сочетание нагрузок и воздействий :
1) Во всех точках плотины:
,
где 
– коэффициент надежности по назначению в зависимости от класса сооружения;[4]
– коэффициент сочетания нагрузок, для основного расчетного случая 
;[4]
– коэффициент условий работы, для основного расчетного случая 
;[9]
Таким образом, принимаю бетон класса В5 с расчётным сопротивлением бетона на сжатие 
,[8]
Особое сочетание нагрузок и воздействий:
– коэффициент сочетания нагрузок, для особого расчетного случая 
;[4]
– коэффициент условий работы, для особого расчетного случая
;[9]
Таким образом, принимаю бетон класса В5 с расчётным сопротивлением бетона на сжатие ,[8]
2) На верховой грани плотины не должно быть растягивающих напряжений:
Основное сочетание нагрузок и воздействий:
,
Особое сочетание нагрузок и воздействий:
,
3) В зоне верховой грани плотины:
Основное сочетание нагрузок и воздействий:
.
Особое сочетание нагрузок и воздействий:
Все условия выполняются, сооружение удовлетворяет условиями прочности.
Занесем результаты в таблицу 11.
Таблица 11. Основные критерии прочности
| Основное сочетание нагрузок и воздействий | Особое сочетание нагрузок и воздействий | |
|
| ||
|
| 
| |
|
| ||
|
| 
| |
|
| ||
|
| |
9. Расчёт устойчивости плотины
Устойчивость бетонных плотин на скальных основаниях определяется несущей способностью основания, то есть его сопротивлением сдвигу сооружения. Плотины рассчитывают на сдвиг по первому предельному состоянию – по потере несущей способности.
Основное сочетание нагрузок и воздействий:
Расчёт устойчивости гравитационных сооружений, основания которых сложены песчаными, крупнообломочными, твердыми и пылевато- глинистыми полутвёрдыми грунтами, следует производить только по схеме плоского сдвига при выполнении условия:
,
где: 
число моделирования
максимальное нормальное напряжение в угловой точке под подошвой сооружения
ширина подошвы
удельный вес грунта основания во взвешенном состоянии
безразмерное число, для суглинка 
,
.
Условие выполнено.
При поступательной форме сдвига плотина будет устойчива, если выполняется условие
где 
– внутреннее трение для грунта основания, суглинок;
– сцепление для скалы;
– горизонтальная проекция площади подошвы плотины, при расчёте на 1 погонный метр.
.
Таким образом условие на сдвиг:
Сооружение удовлетворяет условиям устойчивости.
Особое сочетание нагрузок и воздействий:
Условие плоского сдвига:
,
где: число моделирования
максимальное нормальное напряжение в угловой точке под подошвой сооружения
ширина подошвы
удельный вес грунта основания во взвешенном состоянии
безразмерное число, для суглинка
,
.
Условие выполнено.
При поступательной форме сдвига плотина будет устойчива, если выполняется условие
где – внутреннее трение для грунта основания, суглинок;
– сцепление для скалы;
– горизонтальная проекция площади подошвы плотины, при расчёте на 1 погонный метр.
.
Таким образом условие на сдвиг:
Сооружение удовлетворяет условиям устойчивости.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проделанной работы в условиях данного курсового проекта рассчитаны основные элементы и размеры водосливной плотины.
Плотина высотой 41,56 м относится ко третьему классу капитальности.
В результате расчетов приняты основные размеры водосливной плотины:
· ширина подошвы 32,6 м;
· отметка подошвы 168,8м;
· отметка гребня водосливной плотины 199 м;
· количество пролетов 5;
· ширина пролета 20 м;
· Отметка пола водобоя 173,64 м;
· Отметка гребня плотины 210,36 м;
· Основание суглинок;
В результате статического расчета были собраны все нагрузки, действующие на плотину, произведен расчет по критериям прочности. В результате расчета устойчивости было установлено, что плотина подвержена схеме плоского сдвига, найденные для расчетных случаев коэффициенты надежности удовлетворяют нормативным. Сооружение удовлетворяет требованиям надежности и прочности.
Список литературы
1. П.Г Киселев. Справочник по гидравлическим расчетам . "Энергия", Москва, 1972 г.
2. Р.Р. Чугаев "Гидравлика" . "Энергоиздат", 1982 г.
3. СНиП 2.06.04-82 "Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения"
4. СНиП 33.01.2003 "Гидротехнические сооружения. Основные положения"
5. Л.Н. Рассказов "Гидротехнические сооружения" часть 1, Москва 2008
6. Методические указания по проектированию "Бетонной водосливной плотины на нескальном основании"
7. СНиП 2.08.03-85 Мелиоративные системы и сооружения/Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР. 1986.
8. СНиП 2.06.08 – 87 Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений/ Минэнерго СССР.1988. – 32с.
9. СНиП 2.06.06-85 "Плотины бетонные и железобетонные" Москва 1986