Analiza metodą elementów skończonych wielołukowej zapory wykonanej z murowanego betonu gruzowego – zapora Olifantspoort

Podczas webinaru została przedstawiona analiza metodą elementów skończonych południowej części zapory Olifantspoort. Zapora obejmuje zbiornik, który ma zostać zbudowany w pobliżu ujęcia wody Olifanstpoort na rzece Olifants w Polokwane w RPA.

Zapora została zaprojektowana jako konstrukcja pierścieniowa. Składa się z pięciu ścian obudowy, które zamykają dolinę na zachód od jazu.

Najwyższym elementem pierścienia jest wykonana z murowanego betonu gruzowego południowa część zapory. Ma wysokość 22 metrów oraz długość 230 metrów.

Część południowa zapory składa się z łuków o różnej wartości promienia. Zróżnicowane rozmiary łuków zostały wprowadzone w celu uwzględnienia zmiennych warunków posadowienia pod stopą fundamentową zapory. Część przyporowa zapory przenosi większość obciążeń na fundamenty. W związku z tym uznano, że przypory należy umieścić na najbardziej obciążonych częściach stopy fundamentowej. W tym celu przyjęto indywidualne wartości dla rozpiętości i promieni łuków pomiędzy przyporami.

Łuki i przypory zostały zaprojektowane pod kątem stabilności na skutek poślizgu i wywrócenia. Założono zachowanie sztywności korpusu zapory. W celu określenia wymaganej grubości łuków i przypór przyjęto teorię łuku cylindrycznego i belki elementarnej.

Założenia dotyczące sztywnego korpusu nie uwzględniają wpływu elastyczności konstrukcji, która może spowodować skrócenie żeber lub inne zmiany geometryczne wynikające z ugięcia konstrukcji pod wpływem obciążenia.

Analiza MES przeprowadzona w programie Midas FEA NX umożliwia poprawne zamodelowanie elastycznego zachowania sprężystego, które nie jest uwzględnione w analizie sztywnego korpusu zapory.

Ryan Cassells
Structural dams engineer | ARQ Consulting Engineers