Υδραυλικές κατασκευές - φράγματα

Transcript

1 Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος Υδραυλικές κατασκευές - φράγματα Φράγματα βαρύτητας Ν.Ι.Μουτάφης, Λέκτορας Καθηγητής ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών

2 Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 Σχολή Πολιτικών Μηχανικών - Τ.Υ.Π.&Περ. Κεφ. 3 ΦΡΑΓΜΑΤΑ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ Μάθημα : Υδραυλικές Κατασκευές Φράγματα 9ο Εξάμηνο Ν. Ι. Μουτάφης Αλεξάνδρεια 3

4 ΑΞΟΝΑΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Φράγματα που δεν ολισθαίνουν και δεν ανατρέπονται λόγω του ιδίου βάρους 0,80 Ανάπτυξη τριβών στο σώμα και στη θεμελίωση. Ανάπτυξη σταθεροποιητικής ροπής Σχήμα : Τυπική διατομή φράγματος βαρύτητας 4

5 Τύποι φραγμάτων βαρύτητας Εικόνα : Συμπαγή Εικόνα 2: Αντηριδωτά 5

6 Συμπαγή φράγματα Λιθοδομής (χτιστά) (Masonry) Σκυροδέματος Εικόνα 3: Φράγμα Proserpina Ισπανία (Ρωμαϊκό) Εικόνα 4: Φράγμα Καμαρών - Σίφνου 6

7 Συμπαγή φράγματα Συμβατικά δονούμενου σκυροδέματος (CVC : Conventionally Vibrated Concrete) Κυλινδρούμενου σκυροδέματος : Roller Compacted Concrete RCC Υψηλής περιεκτικότητας σε κονίες (High paste) Ισχνού σκυροδέματος (Lean Concrete) Αξονοσυμμετρικά Κυλινδρούμενου Σκληρού Επιχώματος (ΑΚΣΕ) - (HardFill) 7

8 Φράγμα Grand Dixence Ελβετία 96 YHE Ύψος 285m Μήκος στέψης 695 m Όγκος φράγματος 6 *0 6 m 3 Όγκος ταμιευτήρα 40*0 6 m 3 Εικόνα 5: Φράγμα Grand Dixence Λεκάνη απορροής 43,6 km 2 8

9 Εικόνα 6: Φράγματα αντηριδωτά - Επίπεδη πλάκα στεγάνωσης 9

10 Εικόνα 7: Φράγματα αντηριδωτά - Κυλινδρική πλάκα στεγάνωσης 0

11 Εικόνα 8: Φράγμα Μαραθώνα 926 Κυκλώπειο σκυρόδεμα

12 Εικόνα 9: Φράγμα Λούρου Ήπειρος - CVC 2

13 ΑΞΟΝΑΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ 0,80 Σχήμα 2: Τυπική διατομή φράγματος βαρύτητας με κατακόρυφη ανάντη παρειά 3

14 Εικόνα 0: Φράγμα Grand Dixence - Ανάντη κατακόρυφη παρειά φράγματος 4

15 Εικόνα : Φράγμα Ιωαν. Μουτάφη - Στύψη - Λέσβου 5

16 Εικόνα 2: Κάτω Φράγμα Sennacherib Ιράκ 700 π.χ. Από : A History of Dams N. Smith 6

17 Εικόνα 3: Φράγμα Μαραθώνα - ανάντη παρειά 7

18 Αξονας φράγματος Ονομαστική στέψη φράγματος Αρχική επιφάνεια εδάφους Σχήμα 3: Τυπική διατομή φράγματος βαρύτητας με κεκλιμένη ανάντη παρειά 8

19 Σχήμα 4: Φράγμα Μαραθώνα 9

20 Εικόνα 4: Υπερχειλιστής σε φράγμα βαρύτητας 20

21 Εικόνα 5: Υπερχειλιστής & Λεκάνη Ηρεμίας σε φράγμα βαρύτητας 2

22 Χ.Θ. 0+00,00 Χ.Θ. 0+08,00 Χ.Θ. 0+3,75 Χ.Θ. 0+20,00 Χ.Θ. 0+3,00 Χ.Θ. 0+38,25 Χ.Θ. 0+50,25 Α. Σ/Δ Σ.Τ. Α. Σ/Δ Σ.Τ. Α. Σ/Δ Σ.Τ. Α. Σ/Δ Σ.Τ. Α. Σ/Δ Σ.Τ. Α. Σ/Δ Σ.Τ. Χ.Θ. 0+6,42 A ΣΤΕΨΗ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ A ΜΗΚΟΤΟΜΗ ΣΤΟΝ ΑΞΟΝΑ ΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Σχήμα 5: Μηκοτομή φράγματος βαρύτητας CVC Μονόλιθοι αρμοί Σ/Δ 22

23 ΑΞΟΝΑΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Πάγος 0,75 0 Σεισμός Νερό Βάρος Υδροδυναμικό Νερό Φερτά Τριβές Συνάφεια Νερό Νερό Σχήμα 6: Φορτία 23

24 Έλεγχοι ευστάθειας φράγματος Έλεγχος ανατροπής Έλεγχος ολίσθησης Έλεγχος τάσεων 24

25 ΑΞΟΝΑΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ 0 0,75 Phd 0 Pwu Wu W Pwu Wu Psu Pwd ΣΑ,50 Psu U Σχήμα 7: Έλεγχος ανατροπής 25

26 ΑΞΟΝΑΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Συντελεστής ολίσθησης 0,75.. H V Phd 0 Σεισμός Σ.Ο.<0,75 Pwu Wu W Psu Συντελεστής τριβής διάτμησης R C Pwd c* A V H tan U Σχήμα 8: Έλεγχος ολίσθησης Σ.Τ.Δ. > 3 έως 4 26

27 Έλεγχος τάσεων Όπου y : η απόσταση από τον ουδέτερο άξονα I : ροπή αδρανείας z V A M I * y ' Ελάχιστοι συντελεστές ασφάλειας ως προς τις θλιπτικές τάσεις Συνδυασμοί φόρτισης ΣΑ σκυροδέματος ΣΑ βράχου Συνήθεις 3,0 4,0 Σπάνιοι 2,0 2,7 Ακραίοι,0,3 27

28 Επιφάνεια Α Επιφάνεια Α2 Κλείδες Α = Α2 Σχήμα 9: Κλείδες 28

29 Σχήμα 0: Κλείδες - Λεπτομέρειες 29

30 Εικόνα 6: Κλείδες - Λεπτομέρειες 30

31 Εικόνα 7: Καθαρισμός θεμελίωσης με νερό και πεπιεσμένο αέρα 3

32 Εικόνα 8: Σκυροδέτηση στρώσης θεμελίωσης 32

33 Εικόνα 9: Κατασκευή στρώσης RCC Φρ. Πλατανόβρυσης 33

34 Εικόνα 20: Διάστρωση RCC 34

35 Εικόνα 2: Συμπύκνωση RCC 35

36 Εικόνα 22: Ανύψωση φράγματος Πλατανόβρυσης Ανάντη όψη 36

37 Εικόνα 23: Ανύψωση φράγματος Πλατανόβρυσης Κατάντη όψη 37

38 ΑΞΟΝΟΣΥΜΜΕΤΡΙΚΑ ΚΥΛΙΝΔΡΟΥΜΕΝΟΥ ΣΚΛΗΡΟΥ ΕΠΙΧΩΜΑΤΟΣ (HARDFILL) 38

39 ΑΞΟΝΑΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Συμβατικό σκυρόδεμα 0,70 0,70 Κυλινδρούμενο σκληρό επίχωμα Σχήμα : Τυπική διατομή φράγματος βαρύτητας από κυλινδρούμενο σκληρό επίχωμα 39

40 Dam axis Dam axis Before reservoir filling After reservoir filling Normal stresses on any horizontal plane Σχήμα 2: Ορθές τάσεις σε οριζόντια τομή, πριν και μετά την πλήρωση του ταμιευτήρα 40

41 Dam axis Dam axis Earthquake Earthquake Σχήμα 3: Κατανομή ορθών τάσεων στη θεμελίωση Σύγκριση CVC & ΑΚΣΕ 4

42 Εικόνα 24: Φράγμα βαρύτητας ΑΚΣΕ Φράγμα Μαράθι Μυκόνου 42

43 Εικόνα 25: Φράγμα σκληρού επιχώματος Φρ. Κόρης Γεφύρι 43

44 CVC RCC HARDFILL Σχήμα 4: Σύγκριση απαιτήσεων εκσκαφής θεμελίωσης 44

45 Α. Σ/Δ Σ.Τ. Α. Σ/Δ Σ.Τ. Α. Σ/Δ Σ.Τ. Α. Σ/Δ Σ.Τ. Α. Σ/Δ Σ.Τ. Α. Σ/Δ Σ.Τ. Α. Σ/Δ Σ.Τ. Α. Σ/Δ Σ.Τ. Α. Σ/Δ Σ.Τ. Α. Σ/Δ Σ.Τ. Α. Σ/Δ Σ.Τ. Α. Σ/Δ Σ.Τ CVC RCC HARDFILL Σχήμα 5: Σύγκριση απαιτήσεων διάστρωσης και αρμών 45

46 Εικόνα 26: Εκφόρτωση, διάστρωση συμπύκνωση υλικού 46

47 Εικόνα 27: Στρώσεις σκληρού επιχώματος 47

48 Εικόνα 28: Συμπυκνωμένο υλικό σκληρού επιχώματος 48

49 Εικόνα 29: Διαμόρφωση ανάντη παρειάς σκληρού επιχώματος 49

50 Εικόνα 30: Διαμόρφωση ανάντη παρειάς σκληρού επιχώματος 50

51 Εικόνα 3: Πλίνθος φράγματος Κόρης Γεφύρι - Χίου 5

52 Εικόνα 32: Αποστράγγιση κατάντη πρανούς 52

53 Εικόνα 33: Διαπερατότητα υλικού Σ.Ε. σχετικά υψηλή 53

54 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ (/2) Εικόνα 2: Αντηριδωτά, F.B. Samani CC: BY-NC-SA Εικόνα 3: Φράγμα Proserpina Ισπανία (Ρωμαϊκό), "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Εικόνα 5: Φράγμα Grand Dixence, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Εικόνα 6: Φράγματα αντηριδωτά - Επίπεδη πλάκα στεγάνωσης, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Εικόνα 7: Φράγματα αντηριδωτά - Κυλινδρική πλάκα, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας."στεγάνωσης 54

55 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ (2/2) Εικόνα 8: Φράγμα Μαραθώνα 926 Κυκλώπειο σκυρόδεμα, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Εικόνα 0: Φράγμα Grand Dixence - Ανάντη κατακόρυφη παρειά φράγματος, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Εικόνα 2: Κάτω Φράγμα Sennacherib Ιράκ 700 π.χ., A History of Dams N. Smith, CC: BY-NC-SA 55

56 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.