ВОДОСБРОСНОЕ СООРУЖЕНИЕ

Водосбросное сооружение
Предлагаемое конструктивное решение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при гашении избыточной энергии потока в нижнем бьефе гидротехнических сооружений с помощью водобойного колодца.
Известны водосбросные сооружения, содержащие водобойный колодец с днищем в виде бетонной плиты (см., например, патент РФ №17421408,опубликованный 23.06.92, БИ Хо23).
Эксплуатационная надёжность таких сооружений определяется многими факторами. Это объясняется тем, что на бетонную плиту днища водобойного колодца воздействуют пульсационные динамические нагрузки потока, а также взвешивающее давление воды, что иногда приводит к разрушению элементов плиты днища и вызывает необходимость выполнения ремонтно-восстановительных работ.
Для обеспечения устойчивой работоспособности бетонного днища водобойного колодца под действием разного рода расчётных нагрузок в практике гидротехнического строительства применяется несколько приёмов: подбираются толщина и вес бетонного днища, воспринимающего все взвешивающие нагрузки, для уменьшения толщины днища водобойного колодца производится крепление его анкерами к скальному основанию; устраиваются дренажные системы, обеспечивающие снижение противодавления воды на бетонные плиты колодца.
Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому является водосбросное сооружение, содержащее водобойный колодец с днищем в виде бетонной плиты (см. прилагаемые чертежи Ленгидропроекта № 1047-10-762 и № 1747-10-763 за 1973 г.), которая в прототипе выполнена не монолитной, а разрезанной температурно-усадочными швами на отдельные бетонные элементы, каждый из которых самостоятельно воспринимает действующую на него нагрузку. Температурно-усадочные швы снабжены шпоночными
2 0 (J 0  2я - Ffil tp.il
EO2B 8/06
уплотнениями из нержавеющей стали или латуни с тем, чтобы пульсационное воздействие водного потока сквозь швы не распространялось на смежные элементы плиты и не могло оказывать дополнительного разрушительного воздействия на них. Необходимость устройства температурно-усадочных швов с уплотнениями вызывает удорожание и увеличение сроков строительства водосбросного сооружения по прототипу и не всегда обеспечивает эксплуатационную надежность сооружения.
Это особенно ощутимо при возведении водосбросных сооружений с гашением энергии водного потока в водобойных колодаах в Северной строительно-климатической зоне с отрицательными среднегодовыми температурами воздуха (до ). В этом случае технология сооружения бетонных плит днища колодца значительно усложняется, т.к. необходимо жестко выдерживать предельный температурный режим в бетоне, не допускающий образования трещин и позволяющий сохранить водонепроницаемыми контактные (температурно-усадочные) щвы между отдельными элементами плиты днища водобойного колодца.
Пульсационные нагрузки водного потока на днище колодца зависят от размеров отдельных плит. Чем больще площадь плиты в плане, тем меньше действующие Пульсационные нагрузки. С этой точки зрения размеры плит следует выбирать возможно большими. Однако при больших размерах плит в них при твердении бетона обьлно развиваются высокие температуры, приводящие к спонтанному образованию трещин, что в свою очередь ведет к нарушению целостности и в конечном итоге снижает эксплуатационную надежность водосбросного сооружения.
Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения эксплуатационной надежности водосбросного сооружения, а также удешевления и сокращения сроков строительства.
конструкцию, при этом размеры блоков в плане выбраны, исходя из предельно допустимых значений растягивающих напряжений в бетоне, возникающих при его остьгоании в конкретных климатических условиях.
Заявителю не известны конструктивные  решения, обладающие такой же совокупностью существенных признаков, как и заявляемое, что свидетельствует о соответствии заявляемого объекта критерию новизна.
Благодаря реализации отличительных признаков заявляемого конструктивного решения в совокупности с признаками, общими с прототипом, у заявляемого объекта появляется новый технический результат - единая монолитная конструкция днища водобойного колодца, обеспешвает устойчивость бетонной плиты к воздействию водного потока за счет эффективного усреднения и снижения гидродинамических и пульсационных нагрузок потока по всей площади плиты, что и позволяет решить поставленную задачу.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан поперечный разрез водосбросного сооружения, на фиг.2 - его план, на фиг.З - строительный щов между двумя смежными бетонными блоками плиты днища водобойного колодца.
Водосбросное сооружение включает водосброс 1, связанный с водобойным колодцем, днище которого выполнено из отдельных бетонных блоков 2, и водобойную стенку 3. Между смежными блоками 2 образованы строительные щвы 4, снабженные щтрабами 5 и цементационной щпонкой 6, выполненной, например, из оцинкованной стали.
Строительные швы 4 со щтрабами 5 заполнены специальным раствором, например, цементным, который заливается после естественного остывания бетона в воздушной и водной среде. Для снижения максимальной температуры разогрева бетона при экзотермии цемента бетонирование блоков 2 по высоте выполняется без перерыва в укладке бетона двумя неравновеликими слоями - в нижний, более толстый слой 7, укладывается бетонная смесь с пониженным содержанием цемента, а в тонкий верхний слой 8 - с увеличенным содержанием цемента. Размеры блоков бетонирования определяются требованиями температурного режима, не допускающими образования трещин при экзотермическом
разогреве и остывании бетона. Так, например, как показьгоает практика строительства гидросооружений в Северной строительно-климатической зоне, линейные размеры бетонных блоков, удовлетворяющие указанному условию, составляют  10-12 м.
Водосбросное сооружение работает следующим образом.
Водный поток через водосброс 1 поступает в водобойный колодец, где происходит гащение энергии потока. Возникающие при этом гидродинамические и пульсационные нагрузки воспринимаются не отдельными блоками 2 плиты днища колодца, а всей монолитной плитой, обеспечивающей эффективное снижение и усреднение гидродинамических и пульсационных нагрузок по площади плиты днища водобойного колодца.
Заполненные раствором строительные игаы обеспечивают герметичность плиты днища и не позволяют пульсационной составляющей давления распространиться на основание бетонного крепления.
Такие строительные щвы обеспечивают более высокую эксплуатационную надежность водосбросного сооружения, чем температурно-усадочные щвы в прототипе. Это объясняется тем, что в то время как в прототипе при кавитационных или абразивных нарущениях верхних листов металлических уплотнений температурно-усадочных щвов, носящих местный очаговый характер, сразу нарущается герметичность указанных щвов, в заявляемой полезной модели при местном очаговом разрущении строительных щвов герметичность последних не нарушается.
Таким образом, предлагаемое конструктивное рещение обеспечивает увеличение эксплуатационной надежности водосбросного сооружения за счет повышения устойчивости бетонной плиты водобойного колодца к воздействию водного потока, а также позволяет удешевить и сократить сроки строительства за счет отказа от температурно-усадочных швов, уменьшения толщины плиты или снижения количества анкеров, крепящих ее к основанию.
Полезная модель может быть применена в гидротехническом строительстве при сооружении водосбросных сооружений с водобойными колодцами; наиболее целесообразно использование ее в Северной строительно-климатической зоне.