Υδραυλικές κατασκευές - φράγματα

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

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.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Μάθημα : Υδραυλικές Κατασκευές Φράγματα 9ο Εξάμηνο Σχολή Πολιτικών Μηχανικών - Τ.Υ.Π.& ΠΕΡ. Λίμνη Καστρακίου

Φράγμα Ορολογία Τεχνικό έργο με στόχο τη δημιουργία «κλειστής» κοιλότητας για αποθήκευση νερού ή συγκράτηση υλικών Αντερείσματα : Δεξιό Αριστερό Τμήμα των πρανών της κοιλάδας στο οποίο «στηρίζεται» το φράγμα Δ ή Α ορίζονται βλέποντας προς την κατεύθυνση της ροής του ποταμού. 4

Εικόνα 1: Φράγμα Φανερωμένης Νάξου Τύπου ΛΑΠΣ 5

Εικόνα 2: Φράγμα Πουρναρίου Χωμάτινο με κεντρικό πυρήνα 6

ΠΡΕΒΕΖΑ ΒΟΝΙΤΣΑ ΛΕΥΚΑΔΑ ΑΜΦΙΛΟΧΙΑ ΠΑΛΑΙΡΟΣ N. ΛΕΥΚΑΔΑ ΚΑΝΔΗΛΑ ΦΡΑΓΜΑ ΑΛΥΖΙΑΣ ΜΥΤΙΚΑΣ Ν. ΚΑΛΑΜΟΣ ΑΓΡΙΝΙΟ ΑΣΤΑΚΟΣ π. ΑΧΕΛΩΟΣ Ν. ΙΘΑΚΗ ΜΕΣΟΛΟΓΓΙ ΙΘΑΚΗ Σχήμα 1: Θέση φράγματος Αλυζίας στον χάρτη 7

200-5 -4 800-3 -2 Βάρνακας 600-1 0 1 400 2-3 400 Τείχη Αλυζίας 200 Φράγμα -4 600 400 200 Ανω Κανδήλα 100 Κανδήλα 100 200 Γεωργουλαίικα Παναγούλα -5 60 200-6 100 40-7 100 20-8 Ορμος Μύτικα Μύτικας Ορμος Βούρκος -9 100 Σχήμα 2: Τοπογραφικός χάρτης με το φράγμα Αλυζίας -10 200-11 8

Εικόνα 3: Φράγμα Αλυζίας (450-30 π.χ.) 9

Εικόνα 4: Όψη φράγματος Αλυζίας 10

Εικόνα 5: Πλευρική όψη φράγματος Αλυζίας 11

Εικόνα 6: Φυσικός υπερχειλιστής φράγματος Αλυζίας 12

Εικόνα 7: Κατάντη όψη υπερχειλιστή φράγματος Αλυζίας 13

Ορολογία : Φράγμα Στέψη φράγματος Το ανώτερο υψομετρικά τμήμα του αναχώματος, η κορυφή του (ονομαστική στέψη) χωρίς την υπερύψωση Ύψος φράγματος Η κατακόρυφη απόσταση μεταξύ του βαθύτερου σημείου της θεμελίωσης και της στέψης του φράγματος. 14

Σχήμα 3: Τυπική Διατομή Γεωφράγματος με Κεντρικό Πυρήνα 15

ΜΕΛΕΤΕΣ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ Π.Δ. 541/1978 Κάτοχοι μελετητικού πτυχίου : «Υδραυλικών Μελετών» (Κατηγορία 13) Συνεργασία με κατόχους μελετητικού πτυχίου: «Γεωτεχνικές Έρευνες και Μελέτες» (Κατηγορία 21) «Στατικές Μελέτες» - (Κατηγορία 8) «Μελέτες Μηχανολογικές Ηλεκτρολογικές Ηλεκτρονικές» - (Κατηγορία 9) «Μελέτες Συγκοινωνιακών Έργων» - (Κατηγορία 10) «Μελέτες Τοπογραφίας» - (Κατηγορία 16) «Μελέτες και Έρευνες Γεωλογικές, Υδρογεωλογικές και Γεωφυσικές» (Κατηγορία 20) 16

ΦΑΣΕΙΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ Οι μελέτες φραγμάτων διακρίνονται σε τέσσερα (πέντε) στάδια : (Αναγνωριστική Μελέτη) 1) Προκαταρκτική Μελέτη 2) Προμελέτη 3) Οριστική Μελέτη 4) Μελέτη Εφαρμογής 17

ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ Προσδιορισμός : αναγκών, προοπτικών, βοηθητικών εργασιών κλπ ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ Διερεύνηση διαφόρων λύσεων ως προς : τον τύπο του έργου, τη γενική διάταξη, τον τύπο και το ύψος του φράγματος και τη μορφή των συναφών έργων. 18

Σκοπός είναι : ΠΡΟΜΕΛΕΤΗ η διερεύνηση εναλλακτικών λύσεων διάταξης έργου και τύπου φράγματος η επιλογή και ο καθορισμός της προτιμητέας τεχνικο-οικονομικά λύσης ως προς την έκταση και τη μορφή των έργων η επίλυση όλων των βασικών προβλημάτων για την υλοποίηση του έργου 19

Σκοπός είναι: ΟΡΙΣΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ επίλυση προβλημάτων που έχουν επισημανθεί στο στάδιο της Προμελέτης, με εκτέλεση συμπληρωματικών ερευνών και με εκπόνηση πρόσθετων μελετών, σύνταξη οριστικών σχεδίων και σχεδίων λεπτομερειών, επίλυση προβλημάτων κατασκευής των έργων, σύνταξη ειδικών Τεχνικών Προδιαγραφών για τις μεθόδους κατασκευής και τον έλεγχο της ποιότητας των υλικών (εάν δεν καλύπτονται από τις Τ.Π. του ΥΠΕΧΩΔΕ) 20

ΔΙΑΡΘΡΩΣΗ ΜΕΛΕΤΗΣ 1. Ειδικές (βοηθητικές) Μελέτες 2. Τεχνική Μελέτη 21

Ειδικές Μελέτες 1. Τοπογραφική αποτύπωση (κατάλληλες κλίμακες) 2. Υδρολογική Μελέτη 3. Γεωλογική Μελέτη 4. Υδρο-γεωλογική Μελέτη 5. Μελέτη Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων 6. Μελέτη Σεισμικής Επικινδυνότητας 7. Ενεργειακή Μελέτη 8. Μελέτη Προσδιορισμού άλλων Χρήσεων Νερού 22

Τεχνική Έκθεση Σχέδια Τεύχη Μελέτης - Α Τεύχος Γεωτεχνικών Ερευνών και Ερευνών Υλικών Κατασκευής Τεύχος Υδραυλικών Υπολογισμών Τεύχος Στατικών Υπολογισμών Τεύχος Γεωτεχνικών Υπολογισμών Τεύχος Μελέτης Σεισμικής Απόκρισης Τεύχος Η/Μ Εξοπλισμού 23

Τεύχη Μελέτης - Β Τεύχος Προμετρήσεων Τεύχος Ανάλυσης Τιμών Τεύχος Προϋπολογισμού 24

Τεύχη Δημοπράτησης Τεύχος Ειδικών Τεχνικών Προδιαγραφών Τεύχος Προτάσεων για πρόσθετες Έρευνες και Εργασίες Τεύχος Χώρων Κατάληψης και Απαλλοτριώσεων 25

Τύποι φραγμάτων (κυρίως προσωρινών) Απλά αναχώματα γεωυλικά Απλές κατασκευές από σκυρόδεμα Πασσαλοσανίδες Πασσαλοστοιχίες Πλαστικά (φουσκωτά) 26

Τύποι φραγμάτων (μόνιμων) ΓΕΩΦΡΑΓΜΑΤΑ (embankment dams) (εύκαμπτα) Χωμάτινα (earthfill) Λιθόρριπτα (rockfill) με πυρήνα Λιθόρριπτα με ανάντη πλάκα σκυροδέματος ΛΑΠΣ-CFRD Λιθόρριπτα με ασφαλτικό στοιχείο (εξωτερικό ή εσωτερικό) ΦΡΑΓΜΑΤΑ ΑΠΌ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ (concrete dams) (άκαμπτα) Βαρύτητας (gravity) Αντηριδωτά (buttress) Τοξωτά (arch) Μικτά 27

Γεωφράγματα Χωμάτινα Κατασκευάζονται από γαιώδη υλικά Αργιλικά Αμμοχάλικα ποταμών Αποσαθρωμένο βράχο Πλευρικά κορήματα Ομοιογενή Τύποι Διαζωνισμένα Λιθόρριπτα Κατασκευάζονται από βραχώδη υλικά Προϊόντα εκσκαφών βράχου Προϊόντα λατομείου Τύποι Με αργιλικό πυρήνα Με ανάντη πλάκα σκυροδέματος Με ανάντη ασφαλτικό τάπητα Με κεντρικό ασφαλτικό τάπητα 28

Φράγματα από Σκυρόδεμα Βαρύτητας Αντηριδωτά Τοξωτά Συμβατικού σκυροδέματος Κυλινδρούμενου σκυροδέματος Κυλινδρούμενου σκληρού επιχώματος Με αντηρίδες συμβατικού σκυροδέματος Με αντηρίδες λεπτών στοιχείων Πολλαπλών τόξων Μονής καμπυλότητας Διπλής καμπυλότητας Κυλινδρούμενου σκυροδέματος 29

Αστοχούν τα φράγματα; Άμεση απάντηση: ΟΧΙ. Τα σχεδιάζουμε τόσο καλά που δεν αστοχούν!!! Τι συμβαίνει στην πραγματικότητα Φράγματα αστοχούν. Γιατί; Αντιμετώπιση ακραίων καταστάσεων Έντονες βροχοπτώσεις Σεισμοί Περιορισμένη γνώση των συνθηκών Ανθρώπινος παράγοντας 30

Εικόνα 8: Φράγμα Teton Idaho USA 31

Εικόνα 9: Αστοχία φράγματος Teton (αρχή) 32

Εικόνα 10: Αστοχία φράγματος Teton (συνέχεια) 33

Εικόνα 18: Αστοχία φράγματος Teton (τέλος) 41

Εικόνα 19: Φράγμα Teton μετά την αστοχία 42

Εικόνα 20: Φράγμα Shih Kang Σεισμός Chi-Chi Σεπτ. 1999, (Φωτογραφία : Tim Little BC Hydro) 43

Εικόνα 21: Φράγμα Καμάρων Σίφνου 44

Εικόνα 22: Φράγμα Καμάρων Σίφνου 45

Φράγμα Καμάρων Σίφνου Εικόνα 23: Φράγμα Καμάρων Σίφνου 46

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ (1/2) Εικόνα 8: Φράγμα Teton Idaho USA, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Εικόνα 9: Αστοχία φράγματος Teton (αρχή), (Φωτογραφία : Mrs. Eunice Olson, 5 June 1976), CC: BY-NC-SA Εικόνα 10: Αστοχία φράγματος Teton (συνέχεια), (Φωτογραφία : Mrs. Eunice Olson, 5 June 1976), CC: BY-NC-SA Εικόνα 11: Αστοχία φράγματος Teton (συνέχεια), (Φωτογραφία : Mrs. Eunice Olson, 5 June 1976), CC: BY-NC-SA Εικόνα 12: Αστοχία φράγματος Teton (συνέχεια), (Φωτογραφία : Mrs. Eunice Olson, 5 June 1976), CC: BY-NC-SA Εικόνα 13: Αστοχία φράγματος Teton (συνέχεια), (Φωτογραφία : Mrs. Eunice Olson, 5 June 1976), CC: BY-NC-SA Εικόνα 14: Αστοχία φράγματος Teton (συνέχεια), (Φωτογραφία : Mrs. Eunice Olson, 5 June 1976), CC: BY-NC-SA 47

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ (2/2) Εικόνα 15: Αστοχία φράγματος Teton (συνέχεια), (Φωτογραφία : Mrs. Eunice Olson, 5 June 1976), CC: BY-NC-SA Εικόνα 16: Αστοχία φράγματος Teton (συνέχεια), (Φωτογραφία : Mrs. Eunice Olson, 5 June 1976), CC: BY-NC-SA Εικόνα 17: Αστοχία φράγματος Teton (συνέχεια), (Φωτογραφία : Mrs. Eunice Olson, 5 June 1976), CC: BY-NC-SA Εικόνα 18: Αστοχία φράγματος Teton (τέλος), (Φωτογραφία : Mrs. Eunice Olson, 5 June 1976), CC: BY-NC-SA Εικόνα 19: Φράγμα Teton μετά την αστοχία, "Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας." Εικόνα 20: Φράγμα Shih Kang Σεισμός Chi-Chi Σεπτ. 1999,(Φωτογραφία : Tim Little BC Hydro), CC: BY-NC-SA 48

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.