Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
STATECZNOŚĆ BUDOWLI PI
TRZ
CYCH
Fundamentowanie Budowli Hydrotechnicznych
Bezpieczeństwo budowli piętrzących
Podstawowe przyczyny uszkodzeń zapór:
 brak dostatecznej znajomości zjawisk przyrodniczych i własności
materiałowych zapory i podłoża,
 brak odpowiedniej wiedzy lub pomyłki techniczne popełnione
przez osoby odpowiedzialne,
 niefrasobliwość osób odpowiedzialnych za eksploatację
(bezpieczeństwo) budowli.
Czynniki te mogą zaistnieć na każdym etapie prac, związanych z
powstawaniem (badania przedprojektowe, projektowanie, budowa)
i eksploatacją obiektu (wstępna i stała eksploatacja).
2
Bezpieczeństwo budowli piętrzących
Bezpośrednimi przyczynami awarii i katastrof budowli piętrzących mogą być:
 niedostateczna zdolność przepustowa urządzeń upustowych (błędne ich
zwymiarowanie);
 nieosiągnięcie obliczeniowej zdolności przepustowej urządzeń upustowych wskutek
mankamentów urządzeń sterujących lub nieumiejętności ich obsługi;
 filtracja, ciśnienie wody w porach, niewłaściwa praca drenaży w zaporach lub ich
podłożu oraz wymywanie i wynoszenie materiału gruntowego z zapór lub ich
podłoża;
 odkształcenia i przemieszczenia zapór lub podłoża, nierównomierne osiadanie,
przekroczenie dopuszczalnych stanów naprężeń i spękania konstrukcji zapór;
 dynamiczne oddziaływanie wody przepuszczanej przez urządzenia upustowe,
wibracje zamknięć, drgania konstrukcji, trzęsienia ziemi, tąpnięcia;
 długotrwałe lub ekstremalne zjawiska klimatyczne (wahania temperatur, mrozy,
opady, falowanie itp.);
3
Bezpieczeństwo budowli piętrzących
Bezpośrednimi przyczynami awarii i katastrof budowli piętrzących mogą być:
 długotrwałe lub ekstremalne zjawiska klimatyczne (wahania temperatur, mrozy,
opady, falowanie itp.);
 szkodliwe oddziaływanie wahań poziomów wody, częste lub szybkie zmiany obciążeń
budowli lub ich elementów,
 czynniki subiektywne, takie jak:
" błędy w obliczeniach,
" zła jakość wykonawstwa,
" niedostateczna kontrola jakości wykonawstwa,
" nieprzestrzeganie przepisów technicznych,
" niedostateczne kwalifikacje pracowników,
" nieuzasadnione przyspieszanie robót,
" poszukiwanie zysków kosztem jakości,
" nieuzasadnione wprowadzanie zmian do ustalonych rozwiązań konstrukcyjnych
lub technologicznych itp.
4
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
BEZPIECZEC
STWO BUDOWLI
W PRZEPISACH TECHNICZNYCH
Bezpieczeństwo budowli w przepisach technicznych
Prawo budowlane  reguluje podstawowe wymagania, takie jak:
 prawa i obowiązki uczestników procesu budowlanego,
 budowa i oddanie do użytku obiektów budowlanych,
 utrzymanie obiektów budowlanych (bezpieczna eksploatacja),
 przepisy dotyczÄ…ce katastrofy budowlanej,
 przepisy karne i odpowiedzialności zawodowej.
RozporzÄ…dzenie Ministra Åšrodowiska z dnia 20 kwietnia 2007 r. w sprawie
warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle hydrotechniczne
i ich usytuowanie. Dz. U. nr 86, poz. 579 reguluje przepisy dotyczÄ…ce:
 obliczeń stateczności budowli piętrzących,
 przyjmowania stanów obliczeniowych i przepływów wezbraniowych,
 przepuszczania wód,
 bezpiecznego wzniesienia koron budowli,
 wyposażenia budowli w urządzenia do przepuszczania wody,
 wyposażenia w urządzenia technicznej kontroli zapór.
6
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
ZASADY OCENY STATECZNOÅšCI
BUDOWLI PI
TRZ
CYCH
Zasady oceny stateczności budowli piętrzących
Obliczenia stateczności i wytrzymałości budowli wodnych należy wykonywać
metodami:
 stanów granicznych zgodnie z polskimi normami,
 naprężeń dopuszczalnych zgodnie z obowiązującymi wytycznymi resortowymi.
Stosując metody stanów granicznych do wyznaczania obciążeń obliczeniowych
należy użyć współczynnika konsekwencji zniszczenia budowli łn, zależnego od
klasy budowli wodnej.
Klasa budowli I II III IV
1,30 1,20 1,15 1,10
Å‚n
8
Zasady oceny stateczności budowli piętrzących
Wielkości współczynników łn należy stosować w odniesieniu do budowli, których
awaria może spowodować przerwanie obiektu piętrzącego i wskutek nagłego
opróżnienia zbiornika wywołać falę.
W przypadku budowli wchodzących w skład obiektu gospodarki wodnej, których
awaria nie spowoduje fali powodziowej, współczynnik łn przyjmuje się
zmniejszony o jedną klasę, ale nie mniejszy niż dla klasy IV.
W wyjątkowym układzie obciążeń (stany wyższe od MaxPP lub NPP) oraz do
obciążeń w przypadku budowlanym należy stosować dodatkowy współczynnik
układu obciążeń:
Å‚Lc = 0,9
9
Zasady oceny stateczności budowli piętrzących
Warunki stateczności budowli, wymagają spełnienia zależności:
Edest d" m Å" Estb
gdzie:
Estab - efekty obliczeniowe oddziaływania stabilizującego, takie jak:
" obliczeniowy opór graniczny podłoża gruntowego,
" suma rzutów na płaszczyznę ścięcia wszystkich sił obliczeniowych
przeciwstawiających się przesunięciu,
" moment wszystkich sił obliczeniowych przeciwstawiających się obrotowi
(moment utrzymujÄ…cy),
Edest - efekty obliczeniowe oddziaływania destabilizującego, takie jak:
" wartość obciążenia przekazywanego przez fundament na podłoże gruntowe,
" obliczeniowa wartość składowej wszystkich obciążeń, mogących
spowodować przesunięcie w płaszczyz
nie ścięcia,
" moment wszystkich sił obliczeniowych, mogących spowodować obrót
budowli (moment wywracajÄ…cy);
10
Zasady oceny stateczności budowli piętrzących
Warunki stateczności budowli, wymagają spełnienia zależności:
Edest d" m Å" Estb
gdzie:
m - współczynnik zależny od rodzaju sprawdzanego warunku stateczności,
rodzaju konstrukcji i przyjętej metody obliczeń;
m = 0,9  przy sprawdzaniu przekroczenia obliczeniowego oporu
granicznego podłoża (nośności gruntu) za pomocą teorii
granicznych stanów naprężeń;
m = 0,8  przy sprawdzaniu przekroczenia obliczeniowego oporu
granicznego podłoża (nośności) z zastosowaniem przybliżonych
metod oznaczania parametrów gruntu,
 przy sprawdzaniu poślizgu po podłożu,
 przy sprawdzaniu poślizgu w podłożu, gdy stosuje się kołowe linie
poślizgu w gruncie,
 przy sprawdzaniu stateczności na obrót,
m = 0,7  przy sprawdzaniu poślizgu w gruncie, gdy zamiast linii
kołowych przyjmuje się inne, uproszczone metody obliczeń.
11
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
OBCI
ŻENIA BUDOWLI PI
TRZ
CYCH
Obciążenia budowli piętrzących
Podstawowy układ obciążeń budowli piętrzącej
Obciążenia występujące przy pełnej sprawności urządzeń (upusty, drenaże
itp.) i maksymalnym poziomie eksploatacyjnym.
W przypadku zapór ze zbiornikami retencyjnymi jest to maksymalny poziom
piętrzenia (MaxPP). W przypadku innych budowli piętrzących jest to normalny
poziom piętrzenia (NPP).
Obciążenia wyjątkowe
Obciążenia występujące, gdy poziom piętrzenia przekracza poziom ustalony
dla podstawowego układu obciążeń z powodu:
" przechodzenia szczytu fali powodziowej lub przepływu kontrolnego (Qk),
" zdarzeń losowych (np. nieprzewidzianych spiętrzeń lodu),
" niesprawności części urządzeń upustowych.
W przypadku jazów będzie to NPP podwyższony o dopuszczalne
nadpiętrzenie, a w przypadku zapór nadzwyczajny poziom piętrzenia (NadPP),
występujący przy retencji powodziowej forsowanej (Rf).
13
Obciążenia budowli piętrzących
Obciążenia stałe
Obciążenia, których wartości, kierunki i punkty przyłożenia nie ulegają zmianom.
Do obciążeń tych należą siły spowodowane:
- ciężarem konstrukcji budowlanych oraz urządzeń i elementów trwałych,
- ciężarem gruntu w budowlach ziemnych łub parciem gruntu wywieranym na
konstrukcje budowlane.
Obciążenia zmienne długotrwale
Obciążenia, dla przejęcia których budowla jest projektowana lub które wynikają
ze sposobu jej użytkowania. Do obciążeń tych należą:
 parcie hydrostatyczne i hydrodynamiczne przy normalnym poziomie piętrzenia lub
przepływie miarodajnym (jazy), albo też maksymalnym poziomie piętrzenia (zapory);
 parcie wód filtracyjnych przy prawidłowo działających drenażach i uszczelnieniach,
normalnym (jazy) lub maksymalnym (zapory) poziomie piętrzenia i najniższym
obliczeniowym poziomie parcia wody dolnej;
 parcie gruntów podłoża i namułów;
 obciążenie przez dz
wigi i środki transportu;
 obciążenie wywołane przez zmiany temperatury i skurcz.
14
Obciążenia budowli piętrzących
Obciążenia zmienne krótkotrwałe
Obciążenia działające krótko i w rzadko powtarzających się okresach. Do obciążeń
tych należą:
 obciążenia wywołane przez falę, lód i obiekty pływające oraz obciążenia przez tłum;
 parcie wody w rurociÄ…gach i sztolniach przy uderzeniu hydraulicznym;
 obciążenie wiatrem;
 obciążenia występujące w czasie transportu i montażu konstrukcji budowlanych.
Obciążenia wyjątkowe
Obciążenia występujące rzadko, w wyjątkowych stanach pracy budowli. Do
obciążeń tych należą:
 parcie hydrostatyczne i hydrodynamiczne przy przepływach nadzwyczajnych
(kontrolnych);
 obciążenia wywołane przez fale przy przepływie kontrolnym;
 parcie wód filtracyjnych przy nieprawidłowo działających drenażach lub
uszczelnieniach, przy normalnym poziomie piętrzenia oraz najniższym poziomie
obliczeniowym wody dolnej.
15
Obciążenia budowli piętrzących
Zasadnicze obciążenia budowli piętrzących:
a) ciężar własny konstrukcji (G),
b) obciążenie użytkowe (Gu),
c) parcie wody, lodu i gruntu (w, En, Ep),
d) obciążenie specjalne, np. od zamknięć, siły sejsmiczne lub termiczne,
e) wypór wody (v).
W budownictwie wodnym ciężar własny konstrukcji jest zwykle bardzo duży,
obciążenie użytkowe pionowe zaś porównywalnie małe. Zawsze natomiast są
bardzo duże siły poziome wywołane parciem wody oraz parciem lodu.
16
Obciążenia budowli piętrzących
F
h
P.
G
Ep
En
a a
h h
V
Obciążenie budowli piętrzących
17
Obciążenia budowli piętrzących
s
Pf
h
P
Parcie wody
18
W
S
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
STATECZNOŚĆ BETONOWYCH BUDOWLI
PI
TRZ
CYCH
Stateczność betonowych budowli piętrzących
Rozporządzenie w odniesieniu do obliczeń stateczności budowli
betonowych podzieliło wymagania zależnie od rodzaju podłoża na:
 podłoże nieskalne,
 podłoże skalne.
20
Stateczność betonowych budowli piętrzących
Podłoże nieskalne
Przy obliczaniu stateczności budowli betonowych, żelbetowych i kamiennych
(jazy, upusty, elektrownie, mury oporowe itp.), posadowionych na podłożu
nieskalnym, należy sprawdzić, czy nie zachodzi niebezpieczeństwo:
a) przekroczenia obliczeniowego oporu granicznego podłoża gruntowego lub
naprężeń dopuszczalnych,
b) poślizgu po podłożu lub w podłożu,
c) przekroczenia dopuszczalnych wartości osiadań, różnicy osiadań lub przechyleń
budowli,
d) wypłynięcia (dot. płyt wypadowych i małych budowli melioracyjnych),
e) przebicia hydraulicznego i sufozji gruntu podłoża i przyczółków.
Należy także sprawdzić naprężenia w podłożu wywołane obciążeniami od budowli
wraz z obciążeniami powstałymi od spiętrzonej wody.
21
Stateczność betonowych budowli piętrzących
Podłoże skalne
Przy obliczeniach stateczności budowli betonowych, posadowionych na skałach
(zapory ciężkie, półciężkie i lekkie, bloki upustowe zapór ziemnych, jazy,
elektrownie, mury oporowe itp.) należy sprawdzić, czy nie zachodzi
niebezpieczeństwo:
a) przekroczenia obliczeniowego oporu granicznego podłoża lub naprężeń
dopuszczalnych,
b) przesunięcia (poślizgu) po podłożu lub w podłożu,
c) obrotu (wywrócenia),
d) wystąpienia naprężeń rozciągających od strony odwodnej zarówno w konstrukcji
jak i na styku ze skałą,
e) wystąpienia nadmiernych ciśnień filtracyjnych (wyporu) w podstawie budowli oraz
w podłożu,
f) przebić hydraulicznych w szczelinach podłoża skalnego i przyczółków.
22
Stateczność na przesunięcie
Obliczenia polegają na sprawdzeniu, czy siła tarcia istniejąca w
płaszczyz
nie poślizgu jest większa od sumy sił poziomych, mogących
spowodować przesunięcie budowli piętrzącej.
Stateczność jest zapewniona, jeśli siła tarcia, będąca iloczynem sumy sił
pionowych (N) (normalnych do przekroju) i współczynnika tarcia
konstrukcji po podłożu (f), jest większa od sumy sił poziomych (Px),
powiększonych o współczynnik pewności (np), zależny od klasy budowli.
"N Å" f e" "P Å" np
x
23
Stateczność na przesunięcie
Współczynniki pewności (stateczności) np
Klasa budowli
Układy obciążeń I II III IV
Współczynnik stateczności np
podstawowy 1,3 1,2 1,15 1,1
wyjÄ…tkowy 1,1 1,1 1,05 1,05
24
Stateczność na przesunięcie
Stateczność na przesunięcie można także sprawdzać przez obliczenie
wskaz
nika stateczności (n) jako ilorazu siły tarcia i sumy sił przesuwających
w celu stwierdzenia czy (i o ile) jest on większy od współczynnika
pewności (stateczności).
"Nf = n e" np
"P
x
Suma sił dociskających (N) jest sumą obciążeń pionowych, takich jak:
ciężar budowli, urządzeń, mostu itp., ciężar wody leżącej na konstrukcji,
ciężar wody wypełniającej przewody w budowli, zmniejszoną o wartość
parcia filtracyjnego (wyporu).
"N = "(Q - U)
25
Stateczność na przesunięcie
Podłoże nieskalne
1. Budowla ma poziomÄ… podstawÄ™
P
t
1
W
z
"N Å" f + Epd + c Å" F = n e" nP
W
xg
(Wxg + Eag)- (Wxd + Ead )
2
W
W
xd
z
Q E
Ä…d
O
E
Ä…g
E
P
U
Układ sił oddziałujących na budowlę piętrzącą o poziomej podstawie,
posadowioną na nieskalnym podłożu
Q  ciężar budowli, Wz  ciężary wody (parcia pionowe), U  parcie filtracyjne
(wypór), Wx  parcia poziome, Ea - parcia czynne gruntu, Ep - parcia bierne (odpór)
gruntu, g  od górnej wody, d  od dolnej wody
26
Stateczność na przesunięcie
Podłoże nieskalne
2. Budowla ma ząb od strony wody górnej
Pt
Wz
Wzg
Wzd
Wz2
EÄ…d
Q
EÄ…g
EP
²
"N Å" tgĆ + Epd + c Å" F = n e" nP
"P
x
U
Układ sił przy obliczaniu stateczności na przesunięcie budowli z zębem od strony
wody górnej
²  kÄ…t nachylenia pÅ‚aszczyzny Å›ciÄ™cia
²
²
²
27
Stateczność na przesunięcie
Podłoże nieskalne
Pt
3. Budowla ma płaszczyznę
podstawy nachylonÄ…
Wz1
Wzg
Wzd
Wz2
EÄ…d
EÄ…g
Q
EP
²
U
c Å" F
["N Å" cos ² + (Wxg + Eag -Wxd - Epd )Å" sin ²]Å" f + Epd cos ² +
cos ²
= n e" nP
[(Wxg + Eag)- (Wxd + Ead )]Å" cos ² -
"N Å" sin ²
Układ sił dla budowli piętrzącej o nachylonej płaszczyz
nie podstawy
²  kÄ…t nachylenia pÅ‚aszczyzny Å›ciÄ™cia
²
²
²
28
Stateczność na przesunięcie
Podłoże nieskalne
Wzory te mogą ulegać uproszczeniom:
1. Nie należy uwzględniać siły związanej ze spójnością gruntu (cF), gdy w
podłożu przeważają grunty niespoiste.
2. Można pominąć siły od parcia czynnego gruntu (Eą), gdy budowla jest
Ä…
Ä…
Ä…
płytko posadowiona w stosunku do dna rzeki.
3. Należy pominąć siłę odporu gruntu (Ep), gdy budowla jest płytko
posadowiona w stosunku do dna od strony wody dolnej i jeśli przy tym
zachodzi niebezpieczeństwo powstania wyboju za budowlą.
29
Stateczność na przesunięcie
Podłoże nieskalne
Po uproszczeniach wzory odpowiednio przybierają postać:
"N Å" f = n e" nP "N Å" f e" "P Å" nP
1.
x
"P
x
"N Å"tgĆ = n e" nP "N Å" tgĆ e" "P Å" nP
2.
x
"P
x
("N Å" cos ² +
"P Å" sin ²)Å" f = n e" nP
x
3.
"P Å" cos ² - "N Å" sin ²
x
30
Stateczność na przesunięcie
Podłoże skalne
P
X
Q
B
A
"N Å" f + c Å" F = n e" nP
O
"P
x
U
Schemat sił dla zapory betonowej ciężkiej, o poziomej podstawie
Q  ciężar zapory, U  wypór, Px  suma sił poziomych, w tym parcie wody,
c  przyczepność betonu do skały
31
Stateczność na przesunięcie
Podłoże skalne
W przypadku jazów i innych budowli niskich (do 15 m) oraz zapór posadowionych
na słabych skałach najczęściej pomija się przyczepność betonu do skały.
"N Å" f = n e" nP"N Å" f e" "P nP
x
"P
x
32
Stateczność na przesunięcie
Podłoże skalne
Zapora z nachyloną płaszczyzną fundamentową.
a)
("N Å" cos ² +
"P Å" sin ²)Å" f + c Å" F = n e" nP
x
"P Å" cos ² - "N Å" sin ²
x
P
x
Ncos²
Ncos²
N
P sin²
x
A
² - kÄ…t nachylenia podstawy do pÅ‚aszczyzny
²
²
²
²
B
poziomej.
b)
²
²
Dla budowli niskich lub posadowionych na słabym podłożu można pominąć silę
przyczepności betonu do skały.
33
²
s
o
c
P
x
²
n
i
s
N
Sprawdzenie wartości i rozkładów naprężeń
Sprawdzenie wartości naprężeń polega na porównaniu, czy maksymalne
naprężenia są mniejsze od dopuszczalnych dla danego podłoża.
Ãmax d" k
Konstrukcje powinny być tak zaprojektowane, aby w każdym przypadku
naprężenia minimalne były równe lub większe od zera:
à e" 0
min
Jest to warunek bardzo istotny z punktu widzenia filtracji. WystÄ…pienie
pod fundamentem naprężeń rozciągających ułatwia filtrację pod budowlą,
co jest niedopuszczalne.
34
Sprawdzenie wartości i rozkładów naprężeń
Podłoże skalne
à e" 0
Warunek min  wypadkowa wszystkich sił (pionowych i poziomych) musi
znajdować się w rdzeniu przekroju. Warunek ten można przedstawić w postaci:
1
x d" b
6
gdzie:
x - odległość wypadkowej od środka pola podstawy,
b  szerokość podstawy.
Warunek ten dotyczy podstawowego układu obciążeń. Dla obciążeń wyjątkowych
dopuszcza się okresowe wyjście wypadkowej poza rdzeń, przy spełnieniu
warunku:
1
x d" b
3
35
Sprawdzenie wartości i rozkładów naprężeń
Podłoże skalne
Wykresy naprężeń dla warunków brzegowych (rozkłady graniczne).
b  szerokość podstawy, część środkowa 1/3b jest rdzeniem przekroju
1/6b
0
A
B
Rozkład naprężeń w przypadku
Ã=0
eksploatacyjnym (zbiornik napełniony do
Ãmax
MaxPP).
1/6b
0
Rozkład naprężeń w przypadku
Ã=0
Ãmax
budowlanym (pusty zbiornik, brak
wyporu).
1/3b
0
Chwilowy, dopuszczalny rozkład
naprężeń przy przechodzeniu szczytu fali
powodziowej (w zbiorniku występuje
0
nadpiętrzenie do NadPP).
1/3b
1/3b
1/3b
36
Sprawdzenie wartości i rozkładów naprężeń
Podłoże nieskalne
Większe wymagania są stawiane w przypadku posadowienia budowli piętrzących
na gruntach nieskalistych, a więc na gruntach podlegających osiadaniom.
Budowla powinna być tak zaprojektowana (rozmieszczenie masywów
betonowych, zamknięć, mechanizmów, generatorów itp.), aby przynajmniej w
jednym z przypadków eksploatacyjnych naprężenia na podłoże miały rozkład
równomierny.
Przedstawione rozkłady naprężeń powinny zapewnić w miarę równomierne
osiadanie poszczególnych bloków.
37
Sprawdzenie wartości i rozkładów naprężeń
Podłoże nieskalne
0
B Optymalne rozkłady naprężeń dla
A
a)
ÃA = ÃB
budowli piętrzących posadowionych na
0
podłożu nieskalnym:
b)
Ãmax = 1,3 Ãmin
a) rozkład równomierny,
0
b) rozkład naprężeń zalecany dla budowli
c)
Ãmax = 2 Ãmin
wrażliwych na nierównomierne
osiadania,
0
d)
Ãmax
d" 1,3 i Ãmax d" 1,3 Å"Ãmin
Ãmax = 3 Ãmin
Ãmin
c) dla budowli średnio wrażliwych,
Ãmax
d" 3 i Ãmax d" 3 Å"Ãmin
Ãmin
d) dla budowli mało wrażliwych
Ãmax
d" 2 i Ãmax d" 2 Å"Ãmin
Ãmin
38
Sprawdzenie wartości i rozkładów naprężeń
Obliczanie wartości naprężeń
Wypadkowa obciążeń podstawowych musi znajdować się w rdzeniu przekroju, do
obliczenia rozkładu naprężeń [kN/m2] można stosować wzór:
"N Ä… "M Ä… "M
x y
à =
F Wx Wy
gdzie:
N  wypadkowa obciążeń normalnych wywieranych na podłoże [kN],
F  powierzchnia podstawy fundamentu [m2],
Mx, My  sumy momentów względem osi x lub osi y [kNm],
Wx, Wy  wskaz
niki wytrzymałości pola podstawy fundamentu względem osi x lub
osi y [m3].
W przypadku obliczeń naprężeń, wywieranych na podłoże przez bloki zapór
betonowych i jazów, ze względu na symetrię obciążeń względem osi x, wzór ma
postać:
"N Ä… "M
y
à =
F Wy
39
Stateczność na wywrócenie (obrót)
Warunek należy sprawdzić w przypadku zapór betonowych lub
bloków upustowych, posadowionych na podłożu skalnym.
Obliczenia przeprowadza siÄ™ za pomocÄ… wzoru:
u
"M = n e" np lub "M e" "M Å" np
A u w
A A
w
"M
A
gdzie:
MAU  suma momentów utrzymujących obliczona względem
krawędzi odpowietrznej fundamentu A;
MAW  suma momentów wywracających obliczona względem
krawędzi A;
n  wskaz
nik stateczności;
np  współczynnik pewności (stateczności).
40
Stateczność na wypłynięcie
Jeśli budowla piętrząca spełnia warunek stateczności na przesunięcie, to
tym samym spełnia warunek stateczności na wypłynięcie.
Obliczenia stateczności na wypłynięcie jest jedynym warunkiem
koniecznym do ustalenia stateczności małych budowli melioracyjnych,
takich jak zastawki.
Stateczność na wypłynięcie należy obliczać w celu określenia stateczności
płyt wypadowych za przelewami jazów. Należy sprawdzić, czy ciężar płyty
(Q) jest odpowiednio większy od siły parcia filtracyjnego (U),
zmniejszonego o ciężar wody (Wz) lezącej na płycie:
Q
= n e" np Q e" (U -Wz)np
U -Wz
41
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
STATECZNOŚĆ ZIEMNYCH
BUDOWLI PI
TRZ
CYCH
Stateczność ziemnych budowli piętrzących
W celu zapewnienia stateczności ziemnych budowli piętrzących
powinny być sprawdzone:
a) stateczność skarp,
b) gradienty ciśnień filtracyjnych do oceny możliwości przebicia
hydraulicznego lub sufozji,
c) ciśnienie spływowe,
d) chłonność (wydajność) drenaży,
e) wartość osiadań korpusu i podłoża budowli, w tym wartości
naprężeń w korpusie i w podłożu,
f) niebezpieczeństwo przesunięcia (poślizgu) po podłożu i w
podłożu,
g) niebezpieczeństwo wyparcia słabego gruntu spod budowli.
43
Stateczność ziemnych budowli piętrzących
Analizy stateczności przeprowadzane są łącznie dla korpusu i
podłoża, ponieważ rozkłady naprężeń i odkształceń tych obu
elementów są ściśle od siebie uzależnione. Ustalenie stateczności
zapory polega na sprawdzeniu stateczności skarp. Obliczenie
wymaga sprawdzenia stateczności na poślizg w wybranych
przekrojach poprzecznych zapory. Najczęściej analizuje się warunki
równowagi skarp wraz z podłożem. Kształt powierzchni
oddzielającej rozpatrywany wycinek przyjmowany jest najczęściej
wg powierzchni uprzywilejowanego poślizgu. Powierzchnie te
powinny przechodzić przez miejsca, gdzie występują grunty o
gorszych właściwościach wytrzymałościowych.
44
Stateczność ziemnych budowli piętrzących
Sprawdzenie stateczności polega na ustaleniu najniekorzystniejszej
powierzchni poślizgu, tzn. takiej, dla której wartość współczynnika
stateczności jest najmniejsza. Do najpopularniejszych metod
obliczeniowych należą: metoda szwedzka, metoda Bishopa, metoda
Bishopa-Janbu, metoda Morgensterna-Price'a.
45