Transcript سدهای بتنی وزنی - Webengineers.ir

‫بسمه تعالی‬
‫‪ ‬درس‪:‬بناهای آبی‬
‫‪ ‬موضوع‪:‬سدهای بتنی وزنی‬
‫‪ ‬استاد محترم‪:‬دکتر رضاپور‬
‫‪ ‬گردآورنده‪:‬یاسر آبرود‬
‫سد هاي وزني‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫این سدها كه معموالً با مقطع مثلثي یا ذوزنقه اي ساخته مي شوند‪ ،‬در باال دست تقریبا ً به‬
‫صورت قائم و در پایين‬
‫دست با شيب تندي ساخته مي شوند‪ .‬پایداري این سدها تنها از طریق نيروي وزن آن ها‬
‫تأمين مي گردد‪ .‬گاهي اوقات این سدها در‬
‫طول به صورت قوسي اجرا شده تا عالوه بر زیبایي‪ ،‬در پایداري سد نيز كمك كرده و‬
‫در نتيجه سد وزني قوسي را به وجود آورند‪ .‬در‬
‫این حالت معموالً ضخامت سد نسبت به حالت اول الغرتر مي شود‬
‫شكل ‪:‬نما ‪ ،‬پالن و مقطع عرضي سدهاي بتني وزني‬
‫‪ 1- ‬اصول طراحي ‪:‬‬
‫‪ ‬شكل سدهاي وزني تقریبا ٌ مثلثي است ‪ .‬برآیند وزن سد‪ ،‬همراه با سایر‬
‫نيروهاي وارده خارجي‪ ،‬بایستي بتواند در مكان‬
‫‪ ‬مخصوصي در پایه سد قرار گيرد ‪ .‬به منظور اطمينان از پایداري سد‪،‬‬
‫الزم است برایند نيروهاي مختلف استاتيكي و دیناميكي از‬
‫‪ ‬یك سوم مياني پي سازه بگذرد ‪ .‬زماني كه برایند نيروهاي اشاره شده در‬
‫یك سوم پي سد در پایاب قرار بگيرد‪ ،‬تعادل كلي‬
‫‪ ‬برقرار نگشته و فشار در نوك پایاب سازه افزایش مي یابد و سازه‬
‫واژگون مي گردد‪.‬‬
‫‪ 2‬حاالت گسيختگي بالقوه‪:‬‬‫و یا واژگوني در كل سازه یا در تعدادي از بلوكهاي آن ظاهر ‪SLIDING‬گسيختگي هاي سد هاي‬
‫وزني عموما ٌ همراه با لغزش‬
‫مي شود ‪ .‬وقوع لغزش ممكن است در امتداد سطح تماس بين بتن و سنگ یا داخل توده پي‪ ،‬در امتداد‬
‫سطوح كم مقادیر از‬
‫قبيل درزها یا الیه ها ي مصالح پي اتفاق افتد ‪ .‬در طراحي سازه ها این سطوح بایستي مد نظر قرار‬
‫گرفته و رفتارشان با ابزار‬
‫گذاري مخصوصي ردیابي گردد‪ .‬گسيختگي هاي لغزشي ممكن است زماني بوقوع بپيوندند كه‬
‫فرضيات طراحي مطابق وضع‬
‫واقعي نباشد ‪ .‬وجود مناطقي با مقاومت برشي كم كه در تحقيقات صحرائي ردیابي نشده اند مي تواند‬
‫در زمان وقوع سيالبهاي‬
‫بزرگتر از حداكثر پيش بيني شده و ظرفيت ناكافي سرریز و بوجود آمدن نيروهاي هيدرو استاتيكي‬
‫عامل گسيختگي لغزشي‬
‫باشد و یا افزایش زیر فشار ( به علت عدم كارائي زهكش ها و سطوح نفوذ ناپذیركه مانعي در مقابل‬
‫نشت آب فرسایشي افقي‬
‫هستند ) ممكن است موجب فرسایش توده پي در نوك پایاب سد گردد و مي تواند یكي از عوامل‬
‫گسيختگي پي باشد ‪.‬‬
‫سد هاي بتني تحكيم – غلطكي‬
‫سدهاي بتني تحكيم – ( ) ‪RCC) ROLLER - COMPACTED CONCRETE‬سد هاي وزني‬
‫غلطكي (آر‪-‬سي‪-‬سي‬
‫هستند كه تفاوتشان با سدهاي سنتي بتني در روش بتن ریزي است ‪ .‬اكثر حجم بتن این نوع سازه ها‬
‫را الیه هاي بتن كه‬
‫توسط غلطك تحكيم مي یابند تشكيل مي دهد ‪ .‬اختالت بتن از یك سازه به سازه دیگر متفاوت است‬
‫ولي خصوصيات مشترك‬
‫آنها شامل موارد زیر است ‪:‬‬
‫مقدار كم سيمان كه در ان خاكستر باقيمانده از سوخت جامد ‪FLY ASH -‬افزوده شده باشد ‪.‬‬
‫ مقدار كم رطوبت‬‫‪ -‬توزیع یكنواخت اندازه دانه بندي متشكل از انواع مختلف مصالح‬
‫‪ 1‬اصول طراحي ‪:‬‬‫پایداري این نوع سازه ها توسط وزن آنها‪ ،‬منتج از شكل ذوزنقه اي یا مثلثي آنها است ‪ .‬معيارهاي‬
‫طراحي این سد ها به لحاظ‬
‫برایند نيروهاي وارده‪ ،‬همانند سدهاي وزني است ‪.‬‬
‫مزایا و محاسن سدهاي بتني‪:‬‬
‫‪- ‬برخالف سدهاي خاكي‪ ،‬این سدها در مقابل روگذري سيل از خود‬
‫مقاومت نشان داده و حتي سرریز مي تواند بر روي تاج سد در‬
‫‪ ‬نظر گرفته شود كه در برخي موارد این سرریز تمام طول سد را در بر‬
‫مي گيرد‪.‬‬
‫‪- ‬تجهيزات هيدروليكي مثل لوله هاي آبگير از مخزن‪ ،‬دریچه ها‪ ،‬شير‬
‫آالت و تجهيزات و تأسيسات مربوطه را مي توان در اتاقك هاي‬
‫‪ ‬مناسب یا داالن هاي احداث شده در بدنه سد بتني در نظر گرفت‪.‬‬
‫‪- ‬در هنگام زلزله‪ ،‬مقاومت سدهاي بتني بدون وجود خطر فروپاشي عمده‪،‬‬
‫بيشتر از سدهاي دیگر است‪.‬‬
‫‪- ‬به جز سدهاي تك قوسي و دو قوسي به شرط وجود بستر سنگي در‬
‫ساختگاه‪ ،‬احداث انواع دیگر سدهاي بتني در دره هاي عریض‬
‫‪ ‬و باریك قابل اجراست‪.‬‬
‫معایب سدهاي بتني‪:‬‬
‫‪- ‬ساختگاه سدهاي بتني باید از بستر سنگي با مقاومت كافي تشكيل شده‬
‫باشد‪.‬‬
‫‪- ‬مصالح مورد نياز مانند مصالح طبيعي‪ ،‬شن و ماسه و نيز مصالح‬
‫مصنوعي مثل سيمان باید از نظر كيفيت در حد قابل قبول بوده و‬
‫‪ ‬به اندازه كافي نزدیك به محل اجرا‪ ،‬انبار و نگهداري شود‪.‬‬
‫‪- ‬عمليات بتن ریزي در سدها پيوسته نبوده و به تخصص هاي مختلفي مثل‬
‫قالب بندي‪ ،‬بتن سازي بتن ریزي و ‪ ...‬نياز دارد‪.‬‬
‫‪- ‬از نظر هزینه تمام شده‪ ،‬هزینه سدهاي بتني به مراتب بيشتر از سدهاي‬
‫خاكي است‪.‬‬
‫تأسيسات جانبي مهم سدها‪:‬‬
‫‪ ‬سرريزها‪ :‬سرریزها تأسيساتي مي باشند كه در هنگام سيالب كه سطح‬
‫تراز آب پشت بند از حد نرمال بيشتر مي شود‪ ،‬شروع به كار‬
‫‪ ‬كرده‪ ،‬آب اضافه را به خارج دریاچه سد انتقال مي دهند‪.‬‬
‫‪ ‬در سدهاي بتني مي تواند‬
‫‪ ‬بر روي بدنه اصلي سد به صورت یك لبه آبریز‪ ،‬ادغام گردد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫سرریزها معموالً شامل دو قسمت عمده مي باشند‪ .‬یكي قسمت كنترل و یا آستانه كنترل‬
‫كننده است كه كار كنترل جریان ورودي‬
‫سرریز را بر عهده داشته و پس از آن ممكن است بالفاصله جریان آب را به قسمت بعد‬
‫انتقال دهد و یا به كمك دریچه هاي كنتر‬
‫جریان ورودي به سرریز را كنترل و نگهداري نماید و پس از این قسمت‪ ،‬آبراهه‬
‫سرریز وجود دارد كه ممكن است به صورت مصنوعي‬
‫ساخته شود و یا از مسيرهاي طبيعي استفاده شود و در پایان این مسير ممكن است براي‬
‫مهار فشار آب از تأسيسات استهالك كننده‬
‫انرژي آب مثل حوضچه هاي آرامش استفاده شود‪ .‬در كنار این سرریزها ممكن است‬
‫سرریزهاي دیگري مثل سرریزهاي خاكي به عنوان‬
‫كمك به سرریز اصلي در مواقع اضطراري‪ ،‬طراحي و اجرا گردد‪.‬‬
‫آبگيرها‪ :‬از مهمترین اهداف ساخت سدها‪ ،‬آبگيري از آن ها‬
‫پس از بهره برداري جهت مصارف كشاورزي و شرب مي‬
‫باشد كه این عمل‬
‫توسط پستانك ها و لوله هاي تخليه به همراه شيرهاي كنترل‬
‫و تأسيسات وابسته آن ها صورت مي گيرد‪ ،‬در سدهاي خاكي‬
‫جهت‬
‫بازرسي و كنترل بهتر این تأسيسات معموالً برج هایي به نام‬
‫برج هاي ميزان یا آبگير در ابتداي این تأسيسات و در خارج‬
‫از بدنه سد‬
‫احداث مي شود‪.‬‬
‫تونل هاي انحراف‪ :‬قبل از شروع اجراي بدنه سد‪ ،‬الزم است‬
‫مسير رودخانه به طریقي منحرف شود تا محل اجراي سد‬
‫كامالً خشك‬
‫باشد و جهت دست یابي به این امر معموالً از تونل هاي‬
‫انحراف كه در دیواره هاي كناري ساختگاه سد حفر مي‬
‫شود‪ ،‬استفاده شده و‬
‫آب به پایين دست منتقل مي گردد تا كار اجراي بدنه سد‬
‫دچار مشكل نگردد و پس از اجراي سد‪ ،‬از تونل هاي ذكر‬
‫شده مي توان‬
‫به عنوان تخليه كننده نيز در زمان بهره برداري استفاده‬
‫نمود‪.‬‬
‫پرده آب بند يا كليد مهاري‪ :‬این المان را كه مي توان الماني‬
‫از بدنه اصلي سد نيز در نظر گرفت‪ ،‬در زیر بدنه اصلي‬
‫جهت جلوگيري‬
‫از نشت آب از بستر‪ ،‬ساخته مي شود و به صورت پرده‬
‫ناتراوا جلوي نفوذ آب را مي گيرد‪.‬‬
‫گالري بازديد و داالن ها‪ :‬در سدهاي بتني جهت انتقال زه و‬
‫امكان بازرسي داخلي و در سدهاي خاكي جهت بازدید و‬
‫تزریق بتن‪،‬‬
‫داالن ها و گالري هایي تأسيس مي گردد‪ .‬این داالن ها در‬
‫سدهاي بتني در گاهي اوقات مكان مناسبي براي جایگيري‬
‫دریچه ها و‬
‫شيرآالت به عنوان شيرخانه‪ ،‬محسوب مي شوند‪.‬‬
‫بارگذاري سدها و انواع بارهاي وارده‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫الف) بار هاي اصلي‪:‬‬
‫بار آب‪ :‬بار آب به صورت یك فشار هيدرواستاتيك بر سطح باال دست سد وارد‬‫مي شود كه برآیند آن به صورت یك نيروي افقي قابل‬
‫محاسبه مي باشد‪ .‬در صورتي كه سطح باال دست داراي شيب باشد‪ ،‬برآیند‬
‫مذكور عالوه بر برآیند افقي‪ ،‬شامل یك برآیند قائم نيز بر‬
‫روي سطح شيب دار باال دست نيز مي گردد‪.‬‬
‫بار وزن جسم سد‪ :‬بار وزن جسم نيز به عنوان یك نيرو‪ ،‬با برآیند قائم قابل‬‫بررسي است كه بر مركز ثقل مقطع مورد بررسي وارد‬
‫مي گردد‪.‬‬
‫بار زه آب‪ :‬به دليل نشت آب به درون سد‪ ،‬یكسري بار ناشي از زه آب در بدنه‬‫به وجود مي آید كه ناشي از فشار منفذي آب در خلل‬
‫و فرج مي باشد‪ .‬این بار كه به صورت قائم مي باشد‪ ،‬به طرف باال بوده و بر‬
‫خالف بار وزن بر مقاطع مختلف وارد مي شود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫ب) بارهاي ثانويه‪:‬‬
‫بار رسوب‪ :‬در اثر گذشت زمان‪ ،‬مقداري رسوب از مواد معلق موجود در آب‬‫دریاچه‪ ،‬در پشت سد جمع شده و یك نيروي افقي بر‬
‫سطح باال دست وارد مي نماید‪- .‬بار هيدروديناميكي موج‪ :‬بار ناشي از ضربه‬
‫موج به بدنه سد نيز ممكن است حائز اهميت باشد‪ ،‬ولي معموالً در طراحي سدها‬
‫ممكن است تنها تأثير امواج بر روي پوشش باال دست بررسي شود‪.‬‬
‫بار ناشي از يخ‪ :‬این نوع بار تنها در مناطق سردسير مد نظر مي باشد كه به‬‫صورت یك بار متمركز در قسمت فوقاني وارد مي شود‪.‬‬
‫بار حرارتي‪ :‬این نوع بار كه معموالً در سدهاي بتني مطرح مي باشد‪ ،‬در اثر‬‫انبساط و انقباض حجمي بدنه سد‪ ،‬تحت تأثير تغيير دماي‬
‫محيط و یا دماي ناشي از فرآیند آبگيري سيمان به وجود مي آید‪.‬‬
‫اثرات اندركنشي‪ :‬این بار بيشتر ناشي از سختي نسبي بدنه سد و تغيير شكل‬‫هاي غير یكنواخت سد و پي آن مي باشد‪.‬‬
‫بار هيدرواستاتيك تكيه گاهي‪ :‬این بار كه بيشتر در سدهاي قوسي و گنبدي‬‫مطرح مي باشد‪ ،‬بار زه دروني در توده سنگ بستر‬
‫مي باشد‪.‬‬
‫‪ ‬برای شنا کردن به سمت مخالف رودخانه‪ ،‬قدرت و جرات الزم است ‪.‬‬
‫وگرنه هر ماهی مرده ای هم‬
‫می تواند از طرف موافق جریان آب حرکت کند‪.‬‬