Fotosprężyste badania przekroju poprzecznego zapory filarowej

Przy projektowaniu konstrukcji budowli wodnych decydujące znaczenie dla wyboru najbardziej ekonomicznej konstrukcji i najwłaściwszego kształtu ma prawidłowa ocena stanu jej naprężenia. Jednakże do chwili obecnej nie znamy jeszcze takich metod obliczenia naprężeń, które by umożliwiały dostatecznie dokładne i jednocześnie szybkie wyznaczanie ich w konstrukcjach o bardziej skomplikowanych kształtach. Istotną pomocą przy rozwiązywaniu tego rodzaju zagadnień są doświadczalne, w szczególności modelowe metody analizy naprężeń [1]. Głównym celem omawianego etapu badań zapory filarowej była weryfikacja doświadczalna ustalonych przez projektantów przekrojów poprzecznych sekcji zapory: nieprzelewowej oraz przelewowej. Badania objęły: a) określenie wartości naprężeń na brzegach odwodnym i odpowietrznym zapory jak również wartości spiętrzeń naprężeń w punktach załamania ścian zapory; b) sprawdzenie czy w korpusie zapory nie występują naprężenia rozciągające (pod obciążeniem, składającym się z parcia wody i ciężaru własnego naprężenia te w zaporze nie powinny wystąpić); c) wyznaczenie trajektorii naprężeń głównych oraz trajektorii maksymalnych naprężeń stycznych; d) określenie punktów słabych, niebezpiecznych dla wytrzymałości zapory oraz obecności ewentualnych zbędnych zapasów wytrzymałości. W celu uzyskania wyników odpowiadających bardziej trójwymiarowemu stanowi naprężenia występującemu w obiekcie, zamiast traktowania go jako zadanie płaskie, badania tego przekroju przeprowadzono na modelu „półprzestrzennym”. Umożliwiło to prawidłowsze wyznaczenie naprężeń dla interesujących nas szczególnie obszarów płasko-równoległych sekcji zapory. Na podstawie badań tego przekroju określono wartości maksymalnych naprężeń na brzegu odwodnym i odpowietrznym.

PHOTOELASTIC INVESTIGATION OF THE CROSS-SECTION OF BUTTRESS DAM

First the application of the two basic types of models is described and the range of applicability of the photoelastic methods in investigations of water dams is presented. An example is given of the application of photoelasticity to experimental verification of the cross-sections of a buttress dam as determined by the designers. A “semi-spatial” model made of hard resin was investigated in two cases: loading only a) by its own weight, b) by its own weight and hydrostatic pressure. The state of stress due to its own weight was modelled by the method of rotation making use of the “frozen-stress” method. The photoelastic picture of stresses due to case b) was obtained by loading the model with the “frozen” state of stress due to the weight of the sample by a hydrostatic pressure; to obtain the latter a hydraulic device was employed which was designed for this experiment. To ilustrate the results the isochromes, boundary stresses and the employed apparatus are presented. Finally the results of the investigations are given as well as conclusions and suggestions concerning the design. The investigations constitute a part of the work of the Stress Analysis Division, on photoelastic investigations on two dams: a buttress and a gravity dam.