Результаты расчетных исследований русловых зданий гидроэлектростанций при сейсмических воздействиях

Введение. Рассматриваются русловые напорные здания гидроэлектростанций (ГЭС). В состав таких зданий входят железобетонные бычки, напорные стены совместно с перекрытиями машинных залов, фундаментные плиты др. Они имеют межблочные строительные швы. В процессе многолетней эксплуатации возникают проблемы, из-за которых происходит снижение эксплуатационных характеристик железобетонных конструкций зданий ГЭС.

Материалы и методы. Железобетонная конструкция руслового напорного здания ГЭС Тишрин моделировалась в объемной постановке в рамках метода конечных элементов для определения напряженно-деформированного состояния (НДС) при сейсмическом воздействии интенсивностью более 8 баллов. Соответствующие расчеты проводились на основе динамической теории с использованием акселерограмм.

Результаты. Расчеты НДС железобетонного руслового напорного здания ГЭС Тишрин показали, что под действием растягивающих напряжений происходит раскрытие межблочных строительных швов, контактного шва между подошвой здания ГЭС и основанием, а также образование трещин в монолитной части.

Выводы. С учетом полученных результатов расчетов возникла необходимость усиления железобетонных конструкций здания ГЭС Тишрин, например, с применением предварительно напряженной композитной арматуры.

1. Raja A.K., Srivastava P.A., Dwivedi M. Power Plant Engineering. New Delhi, New Age International, 2006. 354 p.

2. Lenkov A.Y., Fisenko V.F. Experience gained from operation of the hydraulic structures of the Votkinsk hydroelectric power plant // Power Technology and Engineering. 2017. Vol. 51. Issue 1. Pp. 33–39. DOI: 10.1007/s10749-017-0779-y. EDN XNDQPU.

3. Vasilevskaya L.S., Anufrenkova P.S., Gracheva D.A. Evaluation of Concrete Structure Condition of the Volzhskaya Hydroelectric Power Plant // Power Technology and Engineering. 2018. Vol. 52. Issue 2. Pp. 181–184. DOI: 10.1007/s10749-018-0929-x. EDN YBPZOH.

4. Rodrigues R.V. Structural Design of a Surface HydroPower Plant. Lisbon : Technical University of Lisbon, 2014. Pp. 1–9.

5. Rubin O.D., Lisichkin S.E., Bakliukov I.V., Almasri A. Objectives of the Computational Studies of the Long-term Operational Run-of-River Buildings of Tishrin and Baath HPPs Located in Seismic Areas of Syria // AIP Conference Proceedings. 2025. Vol. 3286. P. 040003. DOI: 10.1063/5.0279432

6. Басевич А.З. Восстановление массивности и прочности бетонных гидротехнических сооружений // Известия ВНИИГ. 1948. Т. 35. С. 141–156.

7. Rubin O.D., Kozlov D.V., Antonov A.S., Almasri A., Zhang J. Design and experimental studies of strengthening of backwater type hydraulic structures with composite materials // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2024. Vol. 20. Issue 4. Pp. 119–140. DOI: 10.22337/2587-9618-2024-20-4-119-140

8. Рубин О.Д., Умнова Р.В., Ни В.Е. Анализ работы и усиления доковых стен шлюзов // Гидротехническое строительство. 1988. № 8. С. 47–49.

9. Левачев С.Н., Мельник Г.В., Даревский В.Э., Федорова Т.С. Напряженно-деформированное состояние стен камеры шлюза № 2 канала им. Москвы // Гидротехника. 2012. № 4 (29). С. 85–90.

10. Левачев С.Н., Федорова Т.С. Напряженно-деформированное состояние бетона стен камер шлюзов канала имени Москвы // Вестник МГСУ. 2013. № 8. С. 137–149. EDN RAFVNN.

11. Левачев С.Н., Федорова Т.С. Развитие системы мониторинга безопасности на гидротехнических сооружениях канала имени Москвы // Вестник МГСУ. 2015. № 5. С. 73–85. EDN RTCLHW.

12. Тернавский С.В., Жуков В.Н., Зальцман Ю.О., Любомиров А.А. Усиление стен шлюза № 8 канала имени Москвы предварительно-напряженными анкерами // Гидротехническое строительство. 1996. № 11. С. 8–15.

13. Zaki M., Tobaa A., Shehata A., Mohamed F., Khalef R., Hagras Y. et al. Potential advantages of basalt FRP bars compared to carbon FRP bars & conventional steel // Australian Journal of Civil Engineering. 2020. Vol. 19. Issue 1. Pp. 107–122. DOI: 10.1080/14488353.2020.1816638

14. Subramanian N. Sustainability of RCC Structures using Basalt Composite Rebars. The Masterbuilder. 2010. Pp. 156–164.

15. Elamathi E., Priyanka R., Sangeetha V. Flexural Study on Basalt Rebar Reinforced Concrete Beams // Journal of Engineering. 2018. Vol. 8. Issue 1. Pp. 1–5.

16. Elgabbas F., Ahmed E.A., Benmokrane B. Flexural Behavior of Concrete Beams Reinforced with Ribbed Basalt-FRP Bars under Static Loads // Journal of Composites for Construction. 2017. Vol. 21. Issue 3. DOI: 10.1061/(asce)cc.1943-5614.0000752

17. Tharanitharan G., Ibrahim M.A., Issa M.A. Serviceability and Ultimate Load Behavior of Concrete Beams Reinforced with Basalt Fiber-Reinforced Polymer Bars // ACI Structural Journal. 2016. Vol. 113. Issue 4. Pp. 757–768. DOI: 10.14359/51688752

18. Pavlović A., Donchev T., Petkova D., Limbachiya M., Almuhaisen R. Pretensioned BFRP reinforced concrete beams: Flexural behaviour and estimation of initial prestress losses // MATEC Web of Conferences. 2019. Vol. 289. P. 09001. DOI: 10.1051/matecconf/201928909001

19. Sokairge H., Elgabbas F., Elshafie N. Structural behavior of RC beams strengthened with prestressed near surface mounted technique using basalt FRP bars // Engineering Structures. 2022. Vol. 250. P. 113489. DOI: 10.1016/j.engstruct.2021.113489

20. Thorhallsson E.R., Zhelyazov T., Gunnarsson A., Snaebjornsson J.T. Concrete beams reinforced with prestressed basalt bars // Concrete-Innovation and Design, fib Symposium. 2015.

21. Thorhallsson E.R., Gunnarsson A., Snaebjornsson J.T. Simulation of Experimental Research of Concrete Beams Prestressed with BFRP Tendons // Nordic Concrete Research Symposium. 2014.

22. Thorhallsson E.R., Gudmundsson S.H. Test of prestressed basalt FRP concrete beams with and without external stirrups // Proceedings from fib Symposium. 2013. Pp. 393–396

23. Рубин О.Д., Лисичкин С.Е., Зюзина О.В. Влияние базальтокомпозитной предварительно напряженной арматуры на работу малоармированных железобетонных конструкций с межблочными строительными швами // Природообустройство. 2020. № 5. С. 50–58. DOI: 10.26897/1997-6011/2020-5-50-59. EDN EKKAFC.

24. Зюзина О.В. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, усиленных предварительно напряженной поперечной арматурой // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2020. Т. 16. № 6. С. 504–512. DOI: 10.22363/1815-5235-2020-16-6-504-512. EDN AENPPF.

25. Беллендир Е.Н., Рубин О.Д., Лисичкин С.Е., Зюзина О.В. Экспериментальные исследования потерь предварительного напряжения базальтокомпозитной арматуры в составе бетонного элемента // Гидротехническое строительство. 2020. № 7. С. 2–6. EDN BZEIZF.

26. Зюзина О.В., Беллендир Е.Н. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций гидротехнических сооружений с межблочными швами, усиленных предварительно-напряженной базальтокомпозитной арматурой // Гидротехническое строительство. 2021. № 2. С. 41–47. EDN LCFFYH.

27. Рубин О.Д., Лисичкин С.Е., Зюзина О.В. Прочность малоармированных железобетонных конструкций с межблочными строительными швами, усиленных предварительно напряженной базальтокомпозитной арматурой // Природообустройство. 2021. № 1. С. 53–62. DOI: 10.26897/1997-6011-2021-1-53-62. EDN ZHAYMH.

28. Зюзина О.В., Беллендир Е.Н., Рубин О.Д. Усиление железобетонных конструкций эксплуатируемых гидротехнических сооружений предварительно напряженной базальтокомпозитной арматурой // Сб. тез. докл. IV Всеросс. науч.-практ. семинара. 2021. С. 35.