Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Διευθέτησης Ορεινών Υδάτων και Διαχείρισης Κινδύνου Προπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών ΟΡΕΙΝΗ ΥΔΡΟΝΟΜΙΚΗ ΙΙ ΥΔΡΟΝΟΜΙΚΑ ΕΡΓΑ ΦΡΑΓΜΑ ΔΟΚΟΣ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ, ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ Φώτης Μάρης Αναπλ. Καθηγητής Δ.Π.Θ.
Γενικά Ως φράγματα δοκοί χαρακτηρίζονται οι ευθύγραμμες φραγματικές κατασκευές με ή χωρίς οπλισμό, οι οποίες μεταφέρουν τις δυνάμεις που δέχονται, στα πρανή, όπου αυτές εξουδετερώνονται από τις εκεί αντιστάσεις. Η μεταφορά γίνεται διαμέσου ενός συνόλου δοκών, από τις οποίες θεωρείται, ότι συγκροτείται το σώμα κάθε φράγματος. 2 Πλεονεκτήματα Τα φράγματα δοκοί πλεονεκτούν ως προς τα αντίστοιχα φράγματα βάρους, επειδή απαιτούν μικρότερες διαστάσεις, πράγμα που κάνει την κατασκευή τους ιδιαίτερα οικονομική.
Στατικό σύστημα των δοκών Κάθε φράγμα θεωρείται, ότι αποτελείται από αλλεπάλληλες, οριζόντιες λωρίδες, οι οποίες εκτείνονται σε όλο το ανάπτυγμά του και λειτουργούν ως δοκοί. Κύρια αποστολή κάθε δοκού είναι η παραλαβή των φορτίων, που δέχεται και η μεταφορά τους στα πρανή. Επομένως: Οι διαστάσεις της δοκού πρέπει να είναι τέτοιες, ώστε να εξουδετερώνουν τις τάσεις, που δημιουργούνται στο εσωτερικό της κατά τη φόρτιση και Οι αντιστάσεις, οι οποίες αναπτύσσονται στα πρανή της κοίτης, πρέπει να εξουδετερώνουν τις δυνάμεις, που η δοκός μεταφέρει εκεί. 3
4
Λειτουργία των δοκών Κάθε δοκός λειτουργεί ως εξής: Υπό την επίδραση μιας εξωτερικής δύναμης P κάμπτεται η δοκός, οπότε αναπτύσσονται στο εσωτερικό της τάσεις καμπτικής θλίψης (σ bd ) και καμψεφελκυσμού (σ bz ) σε μέγεθος τέτοιο, ώστε να αποκαθίσταται ισορροπία μεταξύ αυτών και της εξωτερικής αιτίας, που τις προκαλεί. Εάν αρθεί το εξωτερικό αίτιο, παύουν και οι εσωτερικές τάσεις, εφόσον βέβαια, δεν έχει υπερβληθεί το όριο παραμόρφωσης του δοκού, οπότε οι τάσεις αυτές γίνονται μόνιμες. 5
Λειτουργία των δοκών 6 Μια δοκός μπορεί να είναι πλήρως πακτωμένη στα άκρα της, εν μέρει πακτωμένη, ή να εδράζεται ελεύθερα σ αυτά. Στην περίπτωση των κοινών φραγμάτων δοκών παίρνεται συνήθως υπόψη (για μεγαλύτερη ασφάλεια) η ελεύθερη έδραση. Ελεύθερη έδραση δημιουργείται, όταν τα πέρατα της δοκού δεν εισέρχονται, αλλά εφάπτονται στο εσωτερικό των εκατέρωθεν πρανών. Στην περίπτωση αυτή η κατανομή των ροπών λόγω της φόρτισης είναι πάντα θετική, οι ροπές στα πέρατα της δοκού μηδενίζονται, η δε μέγιστη ροπή αναπτύσσεται στο μέσο του συνολικού μήκους της Β και έχει τιμή: Όπου: Β: Το μήκος της δοκού (m) P: το ασκούμενο φορτίο (t) M max P B 8 2
Λειτουργία των δοκών 7 Η δοκός αντιδρά στη φόρτισή της. Η δε ροπή αντίστασης που δημιουργείται σε δοκό ορθογωνικής διατομής είναι: M w d D 2 i 6 Όπου: d: Το ύψος της δοκού (m) D i : το πάχος της δοκού (m) Για πρακτικούς λόγους γίνεται αποδεκτό ότι d = 1,o m.
Λειτουργία των δοκών Σ όλα τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή συμπαγών φραγμάτων (σκυρόδεμα, λιθόδεμα, λιθοδομή). Η αντοχή σε θλίψη είναι πάντοτε πολύ μεγαλύτερη της αντοχής σε εφελκυσμό. Για το λόγο αυτό η διαστασιολόγηση μιας δοκού καθορίζεται από τις τάσεις καμψεφελκυσμού σ bz που αναπτύσσονται στο εσωτερικό της, οι οποίες παρέχονται από το λόγο της ροπής φόρτισης M max προς τη ροπή αντίστασης M w ως εξής: bz Για τη μέγιστη τιμή της ροπής φόρτισης σε περίπτωση ελεύθερης έδρασης: P B 8 M 2 i 2 2 M max 8 w H A H si d Bi 6 Bi bz, f 0.75 2 2 H A H si 2 M w Di D i d 8 Di 6 M max w
Διαστάσεις ελεύθερα εδραζόμενης φραγματικής κατασκευής Το μήκος B i της δοκού είναι: 9 B i 2 4 bz Di 3 H H w A si Το πάχος D i της δοκού είναι D i 3 2 B w H A H si 4 bz
Διατμητικές τάσεις 10 Καθοριστικές είναι και οι διατμητικές τάσεις, που αναπτύσσονται στο εσωτερικό των δοκών. Οι επιτρεπόμενες τάσεις σε διάτμηση ανέρχονται σε: τ max 6 kg / cm 2 Το δε μέγεθος της μέγιστης διατμητικής τάσης σε μια φραγματικής δοκό δίνεται από τη σχέση: Όπου 3 K max 2 F K max : η μέγιστη εγκάρσια δύναμη στη δοκό (t) F: η επιφάνεια της διατομής της δοκού (m 2 ) max 1 K d H H B 2 max, i w A Si i max 3 4 H H B A Si w i D i
Δοκοί και αντίσταση πρανών Το γεωυλικό των πρανών πρέπει να είναι σε θέση από εδαφομηχανική άποψη να παραλαμβάνει και να εξουδετερώνει τις δυνάμεις που δέχεται. Διατομές με κλίσεις πρανών 1:1 και 1:3 Το βάρος του φράγματος αναλύεται σε δύο συνιστώσες, κάθε μια από τις οποίες εξουδετερώνονται στο αντίστοιχο πρανές από την αντίσταση του γεωυλικού. 11 Η υδροστατική δύναμη τείνει να μετακινήσει τις φραγματικές δοκούς προς τα κατάντη. Έτσι αναπτύσσονται στον πρανικό χώρο, αντιστάσεις, οι οποίες στην περίπτωση γεωδών πρανών αποτελούνται από την παθητική γεωώθηση Ep και την τριβή Rφ μεταξύ των πρανών και του φράγματος.
Δοκοί και αντίσταση πρανών Το συνολικό μέγεθος (τιμή θραύσης) δίνεται για κάθε πρανές ως εξής: 12 WF Ep R Για συμμετρικά φράγματα: WFl,r Ep G l,r (t) WF 2 Ep G l,r (t) Η συνήθης τιμή της γωνίας τριβής ανέρχεται σε φ=37 Ο, οπότε εφφ=0,75. Όταν τα υλικά των πρανών δεν έχουν συνοχή: φ=20 Ο, δηλαδή εφφ=0,30.
Δυνατότητες, πλεονεκτήματα και προϋποθέσεις Κατασκευάζονται σε στενές κοίτες. Δεν κινδυνεύουν με υποσκαφή, εκτός και αν αυτή συνοδευτεί με κατάρρευση πρανών. Κατασκευάζονται με μικρό βάθος θεμελίωσης και δεν απαιτούν έργα προστασίας (προφράγματα, κοιτόστρωση, κλπ.). Υποκαθιστούν τα ογκώδη φράγματα βάρους σε δευτερεύουσες κοίτες (στενές κοίτες και κεκλιμένα πρανή). Το συνολικό ανάπτυγμα δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 28m για σκυρόδεμα και τα 16m για λιθόδεμα σε φραγματικές κατασκευές με ύψος μέχρι 10m. Το μέγιστο επιτρεπτό πλάτος της κοίτης στο ύψος της στέψης ενός φράγματος δοκού δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 20m. Κατασκευάζονται σε διατομές οποιασδήποτε μορφής με περιορισμένο όμως πλάτος πυθμένα. 13 Λόγω της κλίσης των πρανών το ανάπτυγμα των φραγματικών δοκών αυξάνεται από τον πυθμένα προς τα άνω, ενώ ταυτόχρονα ελαττώνεται το υδροστατικό φορτίο. Η αντίθετη επίδραση μεταξύ των παραγόντων αυτών, σ ότι αφορά το πάχος D της δοκού, επιβάλλει, η δοκός με το μεγαλύτερο πάχος να κατασκευάζεται στην υψηλότερη θέση και όχι στη βάση του φράγματος.
Διαστασιολόγηση Φραγμάτων - Δοκών Φράγματα δοκοί, χωρίς οπλισμό και με συνολικό ύψος H s + H A 6,0m και άνοιγμα κοίτης έως 20m. 1. Καθορισμός των διαστάσεων και των υλικών δόμησης το άοπλου φράγματος δοκού. Σκυρόδεμα B160 (C12/15) ή B225 (C16/20) με γ b = 2,4t/m 3 Λιθόδεμα με ένθεση λίθων εντός του σκυροδέματος έως 25% και γ λ,δ = 2,3 ~ 2,4 t/m 3. Λιθοδομή (με τσιμεντοκονίαμα ή ασβεστοκονίαμα) Προσδιορίζονται ή επιλέγονται τα μεγέθη των εξής διαστάσεων ύψους του φράγματος: H h, H A, H f, H s = H f + H h και H s + H A (Περιορισμός H s + H A 6,0m 14 Καθορίζονται τα βάθη Τ1 και Τ2 της θεμελίωσης του φράγματος στα πρανή (Βραχώδες πρανές Τ 0,70m, Συμπαγές έδαφος Τ 2,00m, Χαλαρό έδαφος Τ 3,50m Στατικός έλεγχος ο οποίος μπορεί να παραλείπεται όταν Hs + HA είναι μικρότερο: Από 6,0m σε βραχώδες πρανές, από 5,0m σε ημιβραχώδες, από 4,0m σε συμπαγές γεώδες και από 3,0m σε χαλαρό έδαφος.
2. Έλεγχος δυνατότητας ίδρυσης άοπλου φράγματος δοκού 15 Σχεδιάζεται η διατομή της κοίτης στην θέση ίδρυσης του φράγματος Με βάση το πλάτος της κοίτης I s που αντιστοχεί στο συνολικό ύψος του φράγματος H s + H A, ελέγχεται κατά πόσο το συνολικό ανάπτυγμα του φράγματος I s + (T 1 +T 2 ), είναι μικρότερο από το μέγιστο επιτρεπτό ανάπτυγμα, δηλαδή πρέπει να ισχύει: I s + (T 1 +T 2 ) = max B Hs+HA Καθορίζεται η κλίση των δύο πρανών (π.χ. 1:1, 2:3, κλπ.) Αποφασίζεται εάν θα κατασκευαστεί θεμέλιος υδατοχετός και με ποιες διαστάσεις.
3. Σχεδιασμός της πρόσοψης του φράγματος 16 Γίνεται με βάση τη διατομή της κοίτης. Συνολικό ύψος Η S +H A (m) Μέγιστο επιτρεπτό ανάπτυγμα του φράγματος δοκού max B Hs +HA Σκυρόδεμα και λιθόδεμα Λιθοδομή 2,0 12,85 7,41 3,0 15,73 9,08 4,0 18,17 10,48 5,0 20,31 11,72 6,0 22,25 12,84
4. Καθορισμός των δοκών 17 Διαιρείται η πρόσοψη του φράγματος σε λωρίδες (δοκούς) ύψους d = 1,0m με τη βοήθεια ευθειών, που άγονται οριζοντίως από τη στέψη προς τη βάση και υπολογίζονται τα αναπτύγματα Β στο μέσο κάθε λωρίδας συμπεριλαμβανομένου πάντοτε και του ημίσεως του βάθους της θεμελίωσής τους στα πρανή. Προσδιορίζεται το ύψος από το μέσο κάθε δοκού έως την ελεύθερη στάθμη του νερού, οπότε συντάσσεται το πρώτο μέρος του παρακάτω πίνακα Δοκός H s +H A (m) B i (m) D i (m) (1) (2) (3) (n)
5. Υπολογισμός του πάχους των δοκών Υπολογίζονται τα αναγκαία πάχη D 1, D 2,.D n των λωρίδων δοκών (ύψους d = 1,0m). 18 D i 3B H H 2 i A si 4 bz Όπου B i : το ανάπτυγμα της δοκού (m) Η Α : το βάθος του διάρρου (m) Η si : το ύψος του νερού υπεράνω της δοκού μέχρι τη στέψη (m) σ si : η επιτρεπτή τάση καμψεφελκυσμού του υλικού της τοιχοποιϊας με τιμές: για Β160 (C12/15): 100t/m 2 Για B225 (C16/20): 120 t/m 2 για Β300 (C20/25): 150t/m 2 Για λιθοδομή: 50 t/m 2
19 Κατά τον υπολογισμό λαμβάνεται υπόψη το μήκος της κάθε δοκού Β i και η υδροστατική πίεση (H A + H si ) στο μέσο κάθε λωρίδας.
6. Επιλογή του πάχους της βάσης, σχεδιασμός: 20 Σχεδιάζεται η διατομή του φράγματος δοκού με βάση τα πάχη D 1, D 2, D 3,.,D n των επιμέρους δοκών, που υπολογίστηκαν. Το τελικό πάχος του φράγματος, που θα κατασκευασθεί καθορίζεται θεωρώντας ότι D δ max D i Οπότε στο ίδιο σχέδιο αποδίδεται η ορθογωνική διατομή του φράγματος με πάχος κατασκευής D δ (άναντες και κάταντες πρανές κατακόρυφα).
7. Έλεγχος οικονομικότητας: 21 Ελέγχεται η οικονομικότητα του φράγματος δοκού ως προς το αντίστοιχο φράγμα βάρους ως εξής: Με βάση τη σχέση που διαμορφώνουν τα αντίστοιχα πάχη D δ (φράγμα δοκός) και D β (φράγμα βάρους) στη βάση της κατασκευής: Όπου D Με βάση τη σχέση των διατομών τους: b D 1 D HA H S (m) F D H H (m) A F 1 2 D HA H S (m) 2 S F F
8. Υπολογισμός του πάχους D της στέψης: 22 2 1 u 0 D H A (m) 2 g b Όπου u: η ταχύτητα προσπέλασης του διάρρου από το νερό, (συνήθως u = 2,0 ~ 3,0 m/s) Γίνεται παραδεκτό πάχος στέψης: D Αλλιώς απορρίπτεται το υπολογιζόμενο και λαμβάνεται ως πάχος στέψης D D D
9. Υπολογισμός του πάχους D των πτερυγίων: 23 D D Εάν τα πτερύγια κατασκευάζονται αυτοτελώς (δημιουργία αρμού), πρέπει για την καλύτερη σύνδεσή τους με το σώμα του φράγματος, να τοποθετείται οπλισμός StI στο άναντες μέτωπο τους με επικάλυψη 5cm ως εξής: Κύριος οπλισμός: 5Φ12, Φ12/20, διάταξη κατακόρυφη, βάθος αγκύρωσης 0,80m. Οπλισμός διανομής: 5Φ10, Φ10/20, διάταξη οριζόντια. Εάν η κατασκευή των πτερυγίων γίνεται ταυτόχρονα με την υψηλότερη δοκό, στην οποία αυτά επικάθονται (ταυτόχρονη έγχυση σκυροδέματος), δεν απαιτείται οπλισμός.
10. Πάχος θεμελίωσης D f του φράγματος στον πυθμένα: 24 Όπου η μορφή της διατομής της κοίτης τείνει προς υοειδή, συνίσταται να γίνεται διεύρυνση της βάσης του φράγματος δοκού στον θεμέλιο χώρο και σε βάθος Η f 1,0m ως εξής: Σε συμπαγή, βραχώδη πυθμένα (δεν απαιτείται διεύρυνση) Df Σε μη βραχώδη πυθμένα: Γίνεται διεύρυνση σε βάθος μικρότερο του βάθους θεμελίωσης του φράγματος, όχι όμως και μικρότερο του 1m. Το πάχος της διεύρυνσης ανέρχεται σε: f Και διατάσσεται με ομοιόμορφη κατανομή στο άναντες και κάταντες μέτωπο και με κεκλιμένες τις επιφάνειες προσαρμογής προς τον κορμό του φράγματος υπό γωνία 45 Ο. D D 1,5 ~ 2, 0 D
11. Πρόβλεψη υδατοχετών: 25 Είδος και διαστάσεις υδατοχετών (πλευρικοί, θεμέλιοι) και Διάταξη υδατοχετών: ποτέ στο κέντρο του σώματος του φράγματος.
12. Έλεγχος της ευστάθειας: 26 Εφόσον τηρούνται όσα αναφέρθηκαν, δεν απαιτείται έλεγχος της ευστάθειας του φράγματος δοκού. Σε ειδικές περιπτώσεις πάντως, και ιδίως σε διατομές με σχετικά απότομα πρανή (υοειδής διατομή), μπορεί κατά την κρίση του ο μελετητής να ελέγχει τη συνθήκη θλίψης του φράγματος στον πυθμένα, με βάση όμως μόνο το βάρος της διατομής. Ο έλεγχος γίνεται, όπως και στα φράγματα βάρους. Σε περίπτωση που το φράγμα ιδρύεται σε γεώδη ή κινητό πυθμένα, συνίσταται να γίνεται έλεγχος και της υδραυλικής θραύσης του εδάφους (ιδίως σε φράγματα με HS + HA 4,0m), ως εξής: i Όπου n g 1,2 σε πυθμένες με πολλούς χονδρούς λίθους n g 2,5 σε πυθμένες με χάλικες έως αμμώδη υλικά v H Hh S H D H v f f i 1,17 k ng 1, 2 i v i v
27 Εάν η συνθήκη δεν πληρείται, τότε για την πλήρωση της γίνεται ο εξής υπολογισμός: 1,17 i v 1, 2 1,17 1, 2 0,975 H 0,975 S S v v H 0,975 S 2 H D v f Hf Sv D 2 Αυξάνεται το βάθος H f ή το πάχος D της θεμελίωσης, σύμφωνα με το αποτέλεσμα, ώστε να πληρούται η συνθήκη.
13. Μορφοποίηση της τελικής πρόσοψης και διατομής του φράγματος: 28 Γίνεται με βάση τη στέψη και τα λοιπά δεδομένα (υδατοχετοί). Η θεμελίωση του φράγματος στα πρανή, είναι δυνατό να διαμορφώνεται και βαθμιδωτή αντί κεκλιμένη, συνίσταται όμως να αποφεύγεται. Στην περίπτωση αυτή όμως η βαθμίδωση δεν πρέπει να εισέρχεται λιγότερο στο κάθε πρανές από το μέσο βάθος της θεμελίωσής του ( >Τ/2).
Διαστασιολόγηση Φραγμάτων - Δοκών Φράγματα δοκοί, με οπλισμό και με συνολικό ύψος H s + H A 6,0m και άνοιγμα κοίτης έως 20m. 1. Καθορισμός των διαστάσεων και των υλικών δόμησης το άοπλου φράγματος δοκού. Σκυρόδεμα B225 (C16/20) με γ b = 2,4t/m 3 Οπλισμός StIII (S fe = 2400t/m 3 ), δηλ. S400 Προσδιορίζονται ή επιλέγονται τα μεγέθη των εξής διαστάσεων ύψους του φράγματος: H h, H A, H f, H s = H f + H h και H s + H A (Περιορισμός H s + H A 6,0m) 29 Καθορίζονται τα βάθη Τ1 και Τ2 της θεμελίωσης του φράγματος στα πρανή (Βραχώδες πρανές Τ 0,75m, Συμπαγές έδαφος Τ 2,00m, Χαλαρό έδαφος Τ 3,00m Στατικός έλεγχος ο οποίος μπορεί να παραλείπεται όταν Hs + HA είναι μικρότερο: Από 6,0m σε βραχώδες πρανές, από 5,0m σε ημιβραχώδες, από 4,0m σε συμπαγές γεώδες και από 3,0m σε χαλαρό έδαφος.
2. Έλεγχος δυνατότητας ίδρυσης οπλισμένου φράγματος δοκού 30 Σχεδιάζεται η διατομή της κοίτης στην θέση ίδρυσης του φράγματος Με βάση το πλάτος της κοίτης I s που αντιστοχεί στο συνολικό ύψος του φράγματος H s + H A, ελέγχεται κατά πόσο το συνολικό ανάπτυγμα του φράγματος I s + (T 1 +T 2 ), είναι μικρότερο από το μέγιστο επιτρεπτό ανάπτυγμα, δηλαδή πρέπει να ισχύει: I s + (T 1 +T 2 ) = max B Hs+HA Καθορίζεται η κλίση των δύο πρανών (π.χ. 1:1, 2:3, κλπ.) Αποφασίζεται εάν θα κατασκευαστεί θεμέλιος υδατοχετός και με ποιες διαστάσεις.
3. Σχεδιασμός της πρόσοψης του φράγματος 31 Γίνεται με βάση τη διατομή της κοίτης. Συνολικό ύψος Η S +H A (m) Μέγιστο επιτρεπτό ανάπτυγμα του φράγματος δοκού max B Hs +HA Σκυρόδεμα και λιθόδεμα Λιθοδομή 2,0 12,85 7,41 3,0 15,73 9,08 4,0 18,17 10,48 5,0 20,31 11,72 6,0 22,25 12,84
4. Καθορισμός των δοκών 32 Διαιρείται η πρόσοψη του φράγματος σε λωρίδες (δοκούς) ύψους d = 1,0m με τη βοήθεια ευθειών, που άγονται οριζοντίως από τη στέψη προς τη βάση και υπολογίζονται τα αναπτύγματα Β στο μέσο κάθε λωρίδας συμπεριλαμβανομένου πάντοτε και του ημίσεως του βάθους της θεμελίωσής τους στα πρανή. Προσδιορίζεται το ύψος από το μέσο κάθε δοκού έως την ελεύθερη στάθμη του νερού, οπότε συντάσσεται το πρώτο μέρος του παρακάτω πίνακα Δοκός H s +H A (m) B i (m) D i (m) (1) (2) (3) (n)
5. Υπολογισμός του πάχους των δοκών 33 Το στατικό πάχος h D κάθε δοκού του φράγματος με ορθογωνική διατομή υπολογίζεται με τη βοήθεια του τύπου: Όπου B i : το ανάπτυγμα της δοκού (m) h Di Η Α : το βάθος του διάρρου (m) k h Η si : το ύψος του νερού υπεράνω της δοκού μέχρι τη στέψη (m) Το πάχος αυτό προσαυξάνεται κατά 0,05 m, για την επικάλυψη του οπλισμού. B H H 3 i A si 8
6. Προσδιορισμός του αναγκαίου οπλισμού στον κορμό του φράγματος 34 Προσδιορισμός του πάχους Fe του κύριου οπλισμού: Γίνεται με τη βοήθεια διαγράμματος. Προσδιορισμός του πάχους Fe διαν του οπλισμού διανομής: Καθορίζεται με βάση το πάχος του κύριου οπλισμού Fe ως εξής: Fe διαν = 0,20 H Fe Καθορισμός των ράβδων του οπλισμού (ελάχιστη διάμετρος ράβδου οπλισμού): Για κύριο οπλισμό Φ12 Για τον οπλισμό διανομής Φ10
6. Προσδιορισμός του αναγκαίου οπλισμού στον κορμό του φράγματος 35 Υπολογισμός του οπλισμού που πρέπει να καμφθεί: Η κάμψη γίνεται υπό γωνία 45 ο κοντά στα πρανή προς το άναντες μέτωπο με σκοπό την ανάληψη των αρνητικών τάσεων, ως εξής: Δοκός Καμπτόμενη διατομή οπλισμού Απόσταση του σημείου κάμψης στο άναντες μέτωπο κάθε δοκού από το πρανές Αμφίπακτη Ο,67 Fe 0,20 Β Μονόπακτη Ο,67 Fe 0,25 Β Αμφιημίπακτη Ο,50 Fe 0,15 Β Μονοημίπακτη Ο,50 Fe 0,18 Β Ελεύθερα εδραζόμενη Ο,30 ~ 0,50 Fe 0,05 Β Β : Το ανάπτυγμα της κοίτης σε ύψος φράγματος H s + H A
6. Προσδιορισμός του αναγκαίου οπλισμού στον κορμό του φράγματος 36 Διάταξη του οπλισμού: Ο κύριος οπλισμός τοποθετείται οριζόντια στο κάταντες μέτωπο του κορμού (όχι στα πτερύγια και στη θέση του υδατοχετού) με επικάλυψη 5cm και επεκτείνεται σ όλο το μήκος των δοκών ακόμη και στη θεμελίωση τους στα πρανή, όπου και αγκυρώνεται στο εξωτερικό ήμισυ του βάθους θεμελίωσης (Τ/2) Το καμπτόμενο μέρος του κύριου οπλισμού οδηγείται στα πέρατα του ανάντη μετώπου, σε καθένα από τα οποία πρέπει να καταλαμβάνει μήκος 0,15 Β Ο οπλισμός διανομής τοποθετείται κατακόρυφος και παρακολουθεί την πορεία του κύριου οπλισμού στο κάταντες όσο και το άναντες μέτωπο.
7. Επιλογή του πάχους της βάσης, σχεδιασμός: 37 Το τελικό πάχος του φράγματος που θα κατασκευασθεί καθορίζεται μετά από αποστρογγύλωση του D προς τα άνω, δηλ. D δ D Οπότε στο ίδιο σχέδιο αποδίδεται η ορθογωνική διατομή του φράγματος με πάχος κατασκευής D δ (άναντες και κάταντες πρανές κατακόρυφα).
8. Υπολογισμός του πάχους D της στέψης: 38 2 1 u 0 D H A (m) 2 g b Όπου u: η ταχύτητα προσπέλασης του διάρρου από το νερό, (συνήθως u = 2,0 ~ 3,0 m/s) Γίνεται παραδεκτό πάχος στέψης: D Αλλιώς απορρίπτεται το υπολογιζόμενο και λαμβάνεται ως πάχος στέψης D D D
9. Υπολογισμός του πάχους D των πτερυγίων: 39 D D Εάν τα πτερύγια κατασκευάζονται αυτοτελώς (δημιουργία αρμού), πρέπει για την καλύτερη σύνδεσή τους με το σώμα του φράγματος, να τοποθετείται οπλισμός StI στο άναντες μέτωπο τους με επικάλυψη 5cm ως εξής: Κύριος οπλισμός: 5Φ12, Φ12/20, διάταξη κατακόρυφη, βάθος αγκύρωσης 0,80m. Οπλισμός διανομής: 5Φ10, Φ10/20, διάταξη οριζόντια. Εάν η κατασκευή των πτερυγίων γίνεται ταυτόχρονα με την υψηλότερη δοκό, στην οποία αυτά επικάθονται (ταυτόχρονη έγχυση σκυροδέματος), δεν απαιτείται οπλισμός.
10. Πάχος θεμελίωσης D f του φράγματος στον πυθμένα: 40 Όπου η μορφή της διατομής της κοίτης τείνει προς υοειδή, συνίσταται να γίνεται διεύρυνση της βάσης του φράγματος δοκού στον θεμέλιο χώρο και σε βάθος Η f 1,0m ως εξής: Σε συμπαγή, βραχώδη πυθμένα (δεν απαιτείται διεύρυνση) Df Σε μη βραχώδη πυθμένα: Γίνεται διεύρυνση σε βάθος μικρότερο του βάθους θεμελίωσης του φράγματος, όχι όμως και μικρότερο του 1m. Το πάχος της διεύρυνσης ανέρχεται σε: f Και διατάσσεται με ομοιόμορφη κατανομή στο άναντες και κάταντες μέτωπο και με κεκλιμένες τις επιφάνειες προσαρμογής προς τον κορμό του φράγματος υπό γωνία 45 Ο. D D 1,5 ~ 2, 0 D
11. Πρόβλεψη υδατοχετών: 41 Είδος και διαστάσεις υδατοχετών (πλευρικοί, θεμέλιοι) και Διάταξη υδατοχετών: ποτέ στο κέντρο του σώματος του φράγματος.
12. Έλεγχος της ευστάθειας: 42 Εφόσον τηρούνται όσα αναφέρθηκαν, δεν απαιτείται έλεγχος της ευστάθειας του φράγματος δοκού. Σε ειδικές περιπτώσεις πάντως, και ιδίως σε διατομές με σχετικά απότομα πρανή (υοειδής διατομή), μπορεί κατά την κρίση του ο μελετητής να ελέγχει τη συνθήκη θλίψης του φράγματος στον πυθμένα, με βάση όμως μόνο το βάρος της διατομής. Ο έλεγχος γίνεται, όπως και στα φράγματα βάρους. Σε περίπτωση που το φράγμα ιδρύεται σε γεώδη ή κινητό πυθμένα, συνίσταται να γίνεται έλεγχος και της υδραυλικής θραύσης του εδάφους (ιδίως σε φράγματα με HS + HA 4,0m), ως εξής: i Όπου n g 1,2 σε πυθμένες με πολλούς χονδρούς λίθους n g 2,5 σε πυθμένες με χάλικες έως αμμώδη υλικά v H Hh S H D H v f f i 1,17 k ng 1, 2 i v i v
43 Εάν η συνθήκη δεν πληρείται, τότε για την πλήρωση της γίνεται ο εξής υπολογισμός: 1,17 i v 1, 2 1,17 1, 2 0,975 H 0,975 S S v v H 0,975 S 2 H D v f Hf Sv D 2 Αυξάνεται το βάθος H f ή το πάχος D της θεμελίωσης, σύμφωνα με το αποτέλεσμα, ώστε να πληρούται η συνθήκη.
13. Μορφοποίηση της τελικής πρόσοψης και διατομής του φράγματος: 44 Γίνεται με βάση τη στέψη και τα λοιπά δεδομένα (υδατοχετοί). Η θεμελίωση του φράγματος στα πρανή, είναι δυνατό να διαμορφώνεται και βαθμιδωτή αντί κεκλιμένη, συνίσταται όμως να αποφεύγεται. Στην περίπτωση αυτή όμως η βαθμίδωση δεν πρέπει να εισέρχεται λιγότερο στο κάθε πρανές από το μέσο βάθος της θεμελίωσής του ( >Τ/2).
45