معرفی و اجرای سدهای بتنی

معرفی و اجرای سدهای بتنی

اسلاید 1: شركت مهندسي مشاور مهاب قدس1

اسلاید 2: اصول سد سازی تعريف سد هر مانعي كه در مسير جريان آب قرار گيرد و باعث شود تا ارتفاع آب در بالادست آن افزايش يافته، مقداري آب ذخيره گردد، «سد» ناميده مي‌شود. پس «سد» عبارت است سازه‌اي كه در عرض رودخانه جهت ذخيره و افزايش ارتفاع آب ساخته مي‌شود. هدف از ساخت سد ساخت سد مي‌تواند به منظور يك هدف خاص (سدهاي تك‌منظوره) و يا تركيبي از چند هدف (سدهاي چند منظوره) ساخته شود. در يك تقسيم‌بندي هدف از ساخت سد مي‌تواند عبارت باشد از: 1- ذخيره آب، 2- افزايش ارتفاع آب و توليد انرژي و 3- كنترل سيلاب. در يك تقسيم‌بندي گسترده‌تر، هدف از ساخت را يك يا چند مورد از موارد زير تشكيل مي‌دهد: 1- كشاورزي (تأمين آب مورد نياز كشاورزي، احياء اراضي موات و نيمه موات) 2 - تأمين آب شرب و بهداشتي مردم 3 - مصارف صنعتي و رفع نيازهاي مربوط 4 - كنترل سيلاب و تنظيم جريان رودخانه‌ها و سيلاب 5 - نيروگاه‌هاي برق ـ آبي 6 - افزايش ارتفاع جهت انحراف آب 7 - كشتيراني و حمل و نقل 8 - حفظ محيط‌زيست حيوانات وحشي

اسلاید 3: انواع سدهاسدها را مي‌توان براساس معيارهاي مختلف تقسيم‌بندي نمود. از جمله اين معيارها عبارتند از: 1- نوع استفاده و بهره‌داري 2- طراحي هيدروليكي 3- مصالح بدنه، 4- سختي 5- رفتار سازه‌اي انواع سدها براساس نوع بهره‌برداريدر اين نوع تقسيم‌بندي، مي‌توان انواع سدهاي زير نام برد: سدهاي مخزني (ذخيره‌اي):آب را در موسم‌هاي باراني و در ززمان‌هاي پر‌آبي رودخانه كه آب مازاد بر مصرف در آن جاري است ذخيره كرده تا در طول سال به تناسب افزايش مصرف و نياز مورد استفاده قرار گيرد. اين نوع از سد، معمول‌ترين و رايج‌ترين انواع آنها بوده، خود مي‌تواند بر حسب هدف از ذخيره نظير، تأمين آب كشاورزي يا صنعت و شرب، پرورش ماهي و حفظ محيط زيست جيوانات وحشي، توليد برق آبي و ... طبقه‌بندي مي‌گردد. سدهاي انحرافي:در اين حالت با ايجاد سد و افزايش ارتفاع، امكان انحراف آب از يك مسير فعال به كانال يا مسير غير‌فعال مورد‌نظر را فراهم مي‌نمايند. عموماً براي توسعه كشاورزي و تأمين مصارف شهري و صنعتي به كار مي‌روند. سرريزها از جمله اين گروه هستند.

اسلاید 4: سدهاي انحرافي:در اين حالت با ايجاد سد و افزايش ارتفاع، امكان انحراف آب از يك مسير فعال به كانال يا مسير غير‌فعال مورد‌نظر را فراهم مي‌نمايند. عموماً براي توسعه كشاورزي و تأمين مصارف شهري و صنعتي به كار مي‌روند. سرريزها از جمله اين گروه هستند. سدهاي تأخيري :اين نوع سدها براي كنترل سيلاب و ايجاد تأخير و تعويق در جريان ساخته مي‌شوند. لذا با ذخيرة مقداري از سيلاب، مقدار دبي اوج سيلاب تقليل و زمان رسيدن آن به نقطه موردنظر را افزايش مي‌دهند. سدهاي تأخيري معمولاً داراري ارتفاع و حجم ذخيره كم بوده كه آب محبوس شده در بالادست آن‌ها از سازه‌اي خاص و يا نشست از داخل فونداسيون و بدنه سد به پايين‌دست منتقل شده، منطقه پايين‌دست از صدمات احتمالي سيلاب در امان مي‌ماند. سدهاي موقتي :سدهاي موقتي يا Coffer Dams در حقيقت عبارتند از يك حصار موقت در اطراف محوطة كارگاهي تا با جلوگيري از ورود آب و سيلاب‌هاي محتمل به محوطه كارگاه، بتواند محيطي خشك براي اجراي عمليات سد‌سازي را فراهم آورند. معمولاً اين نوع سدها تحت عنوان «فرازبند» در بالادست سد اصلي ( و گاه به عنوان قسمتي از سد اصلي) و جهت انحراف آب به داخل تونل (يا كانال) انحراف ساخته شده، گاه لازم است تا در پايين‌دست س اصلي نيز به منظور جلوگيري از برگشت آب به سمت بالادست در محوطه كارگاه، تحت عنوان «نشيب‌بند» ساخته شوند (شكل 1-1).در مواقعي كه در جريان رودخانه در زمان ساخت قابل ملاحظه نباشد، آب به وسيله يك مسير فرعي از كنار محوطه كارگاه و يا به وسيله يك فراز‌بند و پمپاژ، از منطقه خارج مي‌گردد.

اسلاید 5: MAHAB GHODSS CONSULTING ENGINEERSنمايي از قالب بندي در بلوكهاي سدهاي بتني معمولينمايي از مدل سد وسيستم انحراف سد جگين

اسلاید 6: MAHAB GHODSS CONSULTING ENGINEERSنمايي از مدل سد وسيستم انحراف سد جگين

اسلاید 7: MAHAB GHODSS CONSULTING ENGINEERS

اسلاید 8: انواع سدها براساس طراحي هيدروليكيسدها را مي‌توان به «سدهاي آبريز» و «سدهاي غير‌آبريز» تقسيم‌بندي نمود:سدهاي آبريز: كه در اين صورت اجازه داده مي‌شود تا آب از روي تاج سد عبور نمايد. اينچنين سدها بايستي از مصالحي ساخته شوند كه در اثر عبور جريان آب ‌شسته نشده، بتواند پايداري سد را حفظ نمايند نظير بتن، مصالح بنايي، فولاد و چوب. در اكثريت سدهاي وزني، قسمتي از ظول تاج به صورت آبريز (سرريز سد)،بقيه به صورت غير آبريز عمل مي‌نمايد. گاهي نيز در سدهاي كوتاه تمام طول تاج سد در حالت آبريز عمل مي‌كند. سدهاي غير آبريز: يك سد غير‌آبريز به گونه‌اي طراحي مي‌گردد كه آب از روي تاج آن عبور ننمايد و در اين صورت مي‌توان هر مصالحي نظير بتن، مصالح بنايي، خاك، سنگ‌ريزه و چوب (الوار) را در ساخت آن به كار برد. در اين حالت نيز برخي از سدها (نظير اكثريت سدهاي وزني) به گونه‌اي ساخته مي‌شوند كه قسمتي از آن‌ها غير‌آبريز و مابقي آبريز باشد. گاه طراحي سد به گونه‌اي انجام مي‌پذيرد كه تا طغيان‌هاي خاصي از رودخانه، فقط سرريز سد عمل نمايد و براي طغيان بالاتر سرريز و سد (تاج سد) توأماً آب را از روي تاج خود عبور دهند نظير برخي از سدهاي قوسي.

اسلاید 9: انواع سدها براساس نوع مصالح بدنه:در اين حالت كه يكي از رايج‌ترين انواع مهم تقسيم‌بندي مي‌باشد، انواع سدهاي زير معرفي مي‌شوند:1- سدهاي خاكي : كه از خاك ساخته شده‌اند.2- سدهاي سنگي (سنگريزه‌اي): كه مصالح تشكيل‌دهندة بدنه آن‌ها، سنگ‌هاي درشت‌دانه هستند.3- سدهاي بتني: در اين نوع، بدنه سد از بتن و يا بتن مسلح ساخته شده است.4- سدهاي با مصالح بنايي: كه از مصالح بنايي نظير سنگ و ملات ماسه سيمان و گاه روية بتني براي ساخت سد استفاده مي‌شود.5- سدهاي چوبي (الواري) و فولادي: كه به ندرت و براي ارتفاع‌هاي محدود با استفاده از مصالح چوب (الوار) و يا فولاد ساخته مي‌شوند.6- سدهاي لاستيكي: سدهاي با ارتفاع كم (تا حدود 6 متر) هستند كه اخيراً و به صورت محدود مورد استفاده قرار گرفته‌اند. سد لاستيكي از ورقه لاستيكي با مقاومت كششي بالا ساخته شده كه دميده شدن هوا و يا وارد كردن آب به داخل آن، متورم شده و به صورت مانعي جلو آب قرار مي‌گيرد و هر گاه سيال مذكور از داخل دو لايه لاستيكي خارج گردد، به صورت يك كفپوش در بستر رودخانه قرار مي‌گيرد (شكل 1-2).

اسلاید 10: سدهاي لاستيكي

اسلاید 11:

اسلاید 12: انواع سدها براساس سختيدر اين حالت، سدها به دو گروه «سخت» و «غيرسخت» تقسيم مي‌شوند:1-سدهاي سخت: بدنه اين سدها كاملاً سخت بوده، تغيير شكل آن‌ها در مقابل فشار آب و ساير نيروهاي وارده بر سد بسيار كم است. سدهاي سخت از مصالحي نظير بتن، مصالح بنايي، فولاد و الوار ساخته مي‌شوند.2-سدهاي غيرسخت: اين سدها در مقايسه با سدهاي سخت از تغيير شكل‌پذيري بيشتري در اثر نيروهاي وارده برخوردارند نظير سدهاي خاكي و سنگ‌ريزه‌اي. انواع سدها براساس رفتار سازه‌ايتقسيم‌بندي حاضر، مهمترين و معمولترين تقسيم‌بندي سدهاست كه در اين حالت انواع سدها عبارتند از:1- سدهاي خاكي : كه مقاومت برشي خاك، ايستايي آن را در مقابل نيروهاي وارده تأمين مي‌نمايد. عموماً براي جلوگيري از نشت آب از هسته‌هاي غير‌قابل نفوذ يا نيمه‌نفوذپذير نظير هسته‌هاي رسي در داخل بدنه سد استفاده مي‌كنند.2- سدهاي سنگ‌ريزه‌اي: كه مشابه سدهاي خاكي است با اين تفاوت كه ابعاد دانه‌ها به مراتب درشت‌تر و به صورت سنگ مي‌باشد. با توجه به هدف از ساخت سد، مي‌تواند در داخل بدنه يا روي وجه بالادست داراي يك پوسته مقاوم در مقابل نفوذ آب باشد و يا نباشد.

اسلاید 13: 3- سدهاي وزني : كه وزن بدنه سد تعادل آن را در مقابل مجموعة نيروهاي وارده حفظ مي‌نمايد.4- سدهاي پايه‌دار: كه بارهاي وارده بر سد توسط يك پوسته به پايه‌ها و از آنجا به پي و زمين منتقل مي‌گردد.5- سدهاي قوسي: كه نيروهاي وارده بر سد توسط يك بدنه انحناءدار به فونداسيون و سپس به سنگ زمين (كف و جناحين) منتقل مي‌گردد.6- سدهاي فولادي: كه از يك قاب فولادي و يك صفحة فولادي روي وجه بالادست آن تشكيل شده است. اين نوع سدها مي‌توانند در شكل‌هاي گوناگون سازه‌اي ساخته شوند.7-سدهاي چوبي (الواري): كه نظير سدهاي فولادي از يك قالب چوبي و يك صفحة ساخته شده از الوار تشكيل شده‌اند. براي انتقال نيروهاي وارد بر سد به زمين، از سيستم‌هاي مختلف مي‌تواند استفاده گردد.

اسلاید 14: انواع سدهاي بتنيسدهاي بتني را نيز مي‌توان براساس معيارهاي مذكور تقسيم‌بندي نمود كه چون كليات تقسيم‌بندي‌ها در مطالب قبل ذكر شده است، از تكرار آن خوردداري مي‌گردد. اما آنچه انواع سدهاي بتني را بيشتر از ساير موارد از يكديگر متمايز مي‌سازد، تقسيم‌بندي براساس نوع طراحي و رفتار سازه‌اي آنها كه ذيلاً به آن پرداخته مي‌شود:سدهاي بتني وزنياين نوع سدهاي بتني كه نيروهاي ثقلي در آن‌ها مقاومت لازم جهت حفظ تعادل و پايداري سد را تأمين مي‌نمايند و عموماً در پلان، در راستاي محور متصل‌كنندة جناحين، مستقيم هستند، خود به انواع زير تقسيم مي‌گردند:سد وزني توپر (يكپارچه): همانطور كه از نام اين سدها پيداست، بدنة آن‌ها به استثناء محل زهكش‌ها و گالري‌ها، توپر و يكپارچه مي‌باشد (شكل 1-3). بر اين اساس وزن آن‌ها نسبتاً سنگين‌تر اما اجراي ساده‌تري دارند. سد وزني با اين خصوصيات، مهمترين و معمولترين نوع سدهاي وزني بوده، كمترين هزينة تعميرات را لازم دارد. سدهاي وزني توپر براي هر موقعيت مكاني مناسب هستند ولي ارتفاع آن‌ها تابعي است از مقاومت سنگ كف.سد وزني تو خالي (مجوّف): گاه براي كاهش وزن بتن مصرفي در سد و در مناطقي از بدنة سد وزني كه تنش كمتري به آن وارد مي‌شود، فضاهاي خالي نظير شكل 1-4 ايجاد مي‌كنند كه در اين صورت سد را، «سد وزني توخالي يا مجوّف» مي‌نامند. اين نوع سدها شبيه سدهاي شبيه سدهاي پايه‌دار بوده، بيشترين آن‌ها از بتن مسلح ساخته شده‌اند. فضاي خالي موجود در بدنه (يا پايه‌ها) مي‌تواند براي قرار دادن دستگاه‌ها و سيستم‌هاي احتمالي نظير توربين‌ها و... مورد استفاده قرار گيرد. اگر چه سدهاي وزني مجوّف، بتن كمتري در مقايسه با سدهاي وزني توپر نياز دارند، اما مسائل اجرايي و امكان‌پذير به مسلح كردن بتن (به دليل مسائل سازه‌اي)، نسبت به سدهاي وزني توپر، هزينة بيشتري را در بر دارد و لذا لازم است تا جهت مقايسه اين دو نوع، بررسي‌هاي كافي و كامل انجام پذيرد.

اسلاید 15: انواع سدهای بتنی

اسلاید 16: سدهاي پايه‌دار (پشت‌بند‌دار)اگر بال‌هاي پايين‌دست سد وزني توخالي يا هسته‌دار را حذف كنند، سد پايه‌دار يا پشت‌بند‌دار تكيل مي‌گردد. اين نوع سد، مركب است از يك دال (پوستة) بتني (مسطح يا چند‌قوسي) و تعدادي پايه كه بارهاي وارده بر دال يا پيوسته را به فونداسيون و سنگ كف منتقل مي‌كنند. اگر چه بتن مصرفي در اين سدها در حدود 60 درصد بتن مصرفي در سدهاي وزني توپر است اما هزينه‌هاي ساخت و مسلح كردن بتن و مشكلات سازه‌اي، معمولاً جايگزين مصرف كمترين مي‌گردد. اين سدها بخصوص براي مناطقي كه سنگ كف از مقاومت يكپارچه برخوردار نيست مناسب هستند. انواع و جزئيات بيشتر سدهاي پايه‌دار در فصل مربوط توضيح داده مي‌شود. شكل 1-6، مقطع و پلان سدهاي پايه‌دار را به صورت تقريبي نشان مي‌دهد. سدهاي قوسيسدهاي قوسي در پلان داراي انحناء بوده به گونه‌اي كه تحدّب منحني به سمت بالادست مي‌باشد. اين نوع سدها كه براي درّه‌هاي تنگ بسيار مناسب هستند، عموماً بيشترين نيروهاي وارده بر سد را جناحين و قسمت كمي از آن‌ها را به سنگ كف در بستر رودخانه منتقل مي‌نمايند. سدهاي قوسي داراي انواع مختلف بوده و مقطع آن‌ها نيز مي‌تواند از يك مقطع تقريباً مثلثي (نظير مقطع سدهاي وزني ولي به مراتب نازكتر از آن‌ها) تا يك مقطع داراي انحناء تغيير كند (شكل 1-7) از نظر سازه‌اي، گاه سد قوسي به صورت دو سر گيردار (در جناحين) و گاه به صورت سه طرف گيردار ساخته مي‌شود كه تمام اين موارد تابعي از موقعيت دره و مجموع هزينه‌هاي لازم مي‌باشند. 

اسلاید 17:

اسلاید 18: شركت مهندسي مشاور مهاب قدسجانمايي سد و سازه‌هاي وابسته18

اسلاید 19: شركت مهندسي مشاور مهاب قدس19طراحي سد و سازه‌هاي وابستهنماي بالادست بدنه سد

اسلاید 20: شركت مهندسي مشاور مهاب قدس20طراحي سد و سازه‌هاي وابستهنماي پايين‌دست بدنه سد