Рекомендуемые схемы производства ремонтных работ должны быть предусмотрены в проектах гидротехнических сооружений.
6.15. Напряженное состояние в каждом сечении конструкции определяется суммой напряжений, полученных из расчетов на общую и местную прочность.
6.16. Температурные и влажностные воздействия на бетонные и железобетонные конструкции сооружений необходимо учитывать в следующих случаях:
при расчете конструкций, свобода перемещений которых обеспечена в любых случаях;
при расчете несущей способности статически неопределимых железобетонных конструкций;
при расчете напорных элементов, находящихся в зоне переменного уровня воды и подвергающихся периодическому замораживанию и оттаиванию, а также элементов, к которым предъявлено требование водонепроницаемости (расчет раскрытия трещин);
при определении деформаций и перемещений элементов сооружений для назначения конструкций температурно-усадочных швов и противофильтрационных уплотнений.
6.17. С целью снижения влияния объемных деформаций на напряженное состояние сооружения необходимо предусматривать конструктивные и технологические мероприятия, к которым относятся:
разрезка сооружения постоянными и временными швами;
применение теплоизоляции на наружных бетонных поверхностях, особенно в зонах переменного уровня воды;
применение низкотермичных марок цемента, уменьшение расхода цемента за счет использования пластифицирующих добавок;
регулирование температурного и влажностного режимов поверхностей бетонных массивов, регулирование температуры бетонной смеси, повышение однородности бетона;
замыкание статически неопределенных конструкций, а также омоноличивание массивных конструкций при температурах бетона, близких к его минимальным эксплуатационным температурам.
6.18. Расчетная схема сооружения должна отвечать следующим основным требованиям:
отражать с целесообразной степенью точности действительные условия работы сооружения;
упрощения и допущения, вводимые в расчетную схему, не должны искажать действительных величин несущей способности и деформаций, поскольку занижение расчетных величин может вести к разрушению сооружения, а завышение - к неоправданно высоким коэффициентам запаса;
учитывать последовательность возведения сооружения и его загружения, если это существенно отражается на напряженном состоянии основания и возводимых конструкций.
Расчетные схемы необходимо составлять таким образом, чтобы была возможность использовать ЭВМ. При отсутствии надежных теоретических методов расчета или проверенных ранее аналогичных решений для сооружений I и II классов следует выполнять специальные теоретические и экспериментальные (модельные и натурные) исследования напряженного состояния сооружения.
6.19. Расчетную схему следует приводить к стержневой системе, как правило, балочной, рамной или к плитам с различными схемами опирания. Расчет таких схем следует проводить методами строительной механики.
6.20. При расчете гидротехнических сооружений на общую прочность расчетная схема должна быть принята в зависимости от показателя гибкости t:
при t < 1 сооружение с достаточной степенью точности может быть рассчитано как абсолютно жесткая балка или полоса;
при 1 ≤ t ≤ 10 сооружение рассчитывается как короткая полоса, имеющая конечную жесткость;
при t > 10 сооружение с достаточной степенью точности может быть рассчитано как бесконечно длинная полоса.
При этом ширина полосы может быть принята равной:
1 м, если сечение плиты и нагрузки по ширине практически неизменно;
ширине агрегатного блока (секции);
полной ширине сооружения, если нельзя выделить отдельные полосы с одинаковыми нагрузками и сечениями.
Нагрузки, воздействия и их сочетания
6.21. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения насосных станций, их классификация (постоянные, временные длительного действия, то же кратковременные и особые), а также коэффициенты перегрузок следует принимать в соответствии со следующими главами СНиП:
«Гидротехнические сооружения» - СНиП 2.06.01-86;
«Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения волновые, ледовые и от судов» - СНиП 2.06.04-82;
«Нагрузки и воздействия» - СНиП 2.01.07-85;
«Основная гидротехнических сооружений» - СНиП 2.02.02-85;
«Строительная климатология и геофизика» - СНиП 2.01.01-82;
«Определение расчетных гидрологических характеристик» - СНиП 2.01.14-83;
«Фундаменты машин с динамическими нагрузками» - СНиП II.19.79;
«Основания зданий и сооружений» - СНиП 2.02.01-83;
«Строительство в сейсмических районах» - СНиП II-7-81;
«Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений» - СНиП 2.06.08-87;
«Подпорные стены, проходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения» - СНиП 11.55.79.
6.22. При выборе расчетных схем и методики расчета гидротехнических сооружений, определении расчетных нагрузок и их сочетаний следует учитывать все возможные реальные случаи работы сооружений, которые могут возникнуть во время строительства и всего срока эксплуатации проектируемого сооружения. При этом строительные конструкции сооружения должны обеспечить надлежащую прочность и устойчивость сооружения при поярусном возведении протяженных (длинных) сооружений, возможность эксплуатации при незавершенном строительстве, изменение уровенного режима поверхностных и грунтовых вод в процессе эксплуатации, возможность отказа дренажных устройств и т.д.
6.23. Расчет на прочность и устойчивость сооружений IV класса разрешается выполнять только на основное сочетание нагрузок.
6.24. Учет динамических нагрузок от оборудования в сочетании с другими нагрузками устанавливается СНиП II-19-79 по проектированию фундаментов и несущих конструкций зданий и сооружений под машины с динамическими нагрузками.
6.25. Одними из основных нагрузок, определяющих напряженное состояние гидротехнического сооружения, являются контактные напряжения.
Для сооружений III и IV классов на скальных основаниях контактные напряжения следует определять по формулам внецентренного сжатия.
При определении контактных напряжений для сооружений на нескальных основаниях следует учитывать их показатель гибкости и модуль деформации основания.
6.26. Рекомендации по определению нормальных контактных напряжений:
для сооружений на скальных основаниях и для жестких сооружений с плоской подошвой на однородных нескальных основаниях, сложенных несвязанными грунтами с относительной плотностью Д < 0,5 - по формулам внецентренного сжатия;
для жестких сооружений при относительной плотности грунтов основания Д > 0,5 и плоском основании, а также для сооружений, имеющих подошву ломаного очертания, при любой плотности грунтов - по формулам внецентренного сжатия и по методу теории упругости с условным ограничением глубины сжимаемого слоя до 0,3 В для песчаных грунтов и 0,7 В - для глинистых грунтов. Для сооружений III и IV классов, возводимых на несвязных грунтах, и IV класса - на связных грунтах, нормальные контактные напряжения допускается определять только по формулам внецентренного сжатия.
6.27. При определении контактных напряжений с учетом гибкости сооружения допускается применять метод коэффициента постели и метод теории упругости с условным ограничением глубины сжимаемой толщи. При расчете сложных пространственных сооружений (здания насосных станций, водоприемники и т.д.) вместо решения пространственной задачи следует использовать решение плоской задачи, рассматривая независимо два взаимно перпендикулярных направления.
6.28. Боковое давление грунта следует определять в зависимости от условий работы конструкции и вида ее предельного состояния:
при расчетах устойчивости - принимая грунт в состоянии предельного равновесия (давление грунта передается на расчетную поверхность);
при расчетах прочности, перемещений и деформаций - принимая грунт в допредельном состоянии (давление передается непосредственно на поверхность контакта грунта с сооружением).
6.29. Предельное значение бокового давления грунта, соответствующее стадии образования поверхности обрушения (активное давление) или поверхности выпора (пассивное давление), следует, как правило, определять методом предельного равновесия с учетом трения грунта по расчетной поверхности и сцепления.
6.30. Боковое давление грунта, находящееся в допредельном напряженном состоянии следует, как правило, определять как сумму составляющих:
бокового давления в состоянии покоя от собственного веса грунта и нагрузок на его поверхность;
дополнительного реактивного давления при перемещении контактной поверхности в сторону грунта.
6.31. При расчете гидротехнических сооружений IV класса, а также при предварительных расчетах сооружений I, II и III классов допускается пользоваться упрошенными формулами и графиками.
6.32. Волновые нагрузки следует учитывать в расчетах устойчивости и прочности, а также для определения верха сооружений, расположенных на открытых водоемах, а также на реках и каналах, расчетный расход которых превышает 100 м3/с.
6.33. Расчетные нагрузки на перекрытия машинных залов, монтажных площадок, служебных помещений и мостиков следует определять на основании рационально запроектированных схем монтажа и раскладки монтируемого оборудования. Перекрытие монтажных площадок должно быть проверено на въезд транспортных средств (автомашины, трейлеры), если в здании станции установлено оборудование единичным весом более 0,5 т.
6.34. При расчете опорных конструкций агрегатов вертикального исполнения кроме массы электродвигателя следует учитывать вес вращающихся частей насоса и осевое давление воды.
6.35. При установке электродвигателей мощностью более 2000 кВт проверять прочность рамных и балочных опор на динамический крутящий момент, возникающий при токах короткого замыкания.
6.36. Опорные балки и рамы под оборудование мощностью более 1000 кВт необходимо проверять на резонанс; частота собственных колебаний фундамента должна отличаться от колебаний возмущающих сил не менее, чем на 20 ÷ 30 %.
6.37. Объемный вес бетонов и железобетонов сооружений I, II и III классов следует принимать по данным испытаний бетона, состав которого подобран на заполнителях карьера строительства проектируемого объекта. На предварительных стадиях проектирования и при расчетах сооружений IV класса объемный вес бетона разрешается принимать равным 2,2 т/м3, а железобетона - 2,4 т/м3.
Гидравлические расчеты
6.38. Гидравлические расчеты, а в необходимых случаях исследования водозаборных, водовыпускных и водосбросных сооружений, аванкамер, проточного тракта в пределах зданий насосных станций, водоводов (каналы, лотки, трубопроводы) и вентиляционных систем следует выполнять для:
определения потерь напора (местных и по длине водоводов) и экономичного диаметра (габариты, сечения) водовода;
назначения габаритов вентиляционных каналов и выбора оборудования (вентиляторов, заслонок, фильтров и т.д.);
определения времени и габаритов устройств, применяемых для опорожнения емкостей и трубопроводов насосных станций;
определения регулирующей способности комплекса сооружений водовод-насосы-водовод и необходимости строительства дополнительной регулирующей емкости (расчет вести исходя из допустимой частоты включения-отключения основных насосов и допустимой скорости сработки емкости);
составления оптимальных схем маневрирования затворами при пуске осевых и диагональных насосов на закрытый затвор;
назначения очертаний и конструкций русловых сооружений и береговых открылков, раздельных стен и бычков, конструкций крепления дна, откосов и т.д.;
установления вероятного режима переформирования русла реки или водохранилища в створе водозаборного сооружения; оценка возможности общего понижения уровня воды в источнике в связи с увеличением водоотбора или размывам русла реки;
определения ширины водозаборного и водосливного фронтов гидротехнических сооружений, отметок гребня водослива и профиля водосливной поверхности;
выбора оптимального режима работы и конструкций сопрягающих сооружений;
обоснования формы и габаритов проточной части сооружений (сифонов, всасывающих труб насосов, всасывающих и напорных трубопроводов, аванкамер и т.д.);
определения режима работы подводящих и отводящих каналов при включении и отключении насосов (волны пуска и остановки);
определения высотной компоновки насосов (для обоснования правильности выбора и установки насоса по отношению к уровням воды в нижнем бьефе) должен быть построен график совместной работы насосов на один трубопровод; на график необходимо нанести характеристики насосов (Q - H; Q - η; Q - ∆hдоп; Q - N) и потерь напора в трубопроводах (для новых и старых труб).
Гидравлический удар
6.39. Определение величины гидравлического удара необходимо для расчета водоводов и трубопроводной арматуры на прочность и плотность, а также для назначения мероприятий для снижения величины гидравлического удара. Гидравлический удар может сопровождаться повышением давления сверх рабочего и понижением давления ниже атмосферного (вакуум).
6.40. Гидравлический удар необходимо рассчитывать для всех насосных станций, имеющих напорные трубопроводы длиной свыше 600 м на следующие возможные расчетные случаи:
гидравлический удар при остановке одного из насосов, оборудованного обратным клапаном, при нормальной работе остальных насосов;
то же, но при отсутствии обратного клапана (проверяются параметры реверса);
то же, при внезапной остановке всех насосов, оборудованных запорными устройствами с гидроприводном или иным независимым приводом (для определения режима закрытия затвора);
то же, при отсутствии запорных устройств (определение параметров удара и реверса);
то же, при внезапной остановке всех насосов, оборудованных обратными клапанами.
