سایت مهندسین و دانشجویان عمران
فایلهای کاربردی مهندسی عمران
سایت مهندسین و دانشجویان عمران
فایلهای کاربردی مهندسی عمرانسدهای بتنی
در زمان‌های قدیم برای ساخت سدهای نسبتاً بلند، از ترکیب مصالح شنی درشت دانه و ملات استفاده می‌شد و گاهی به جای سنگ از آجر نیز بهره گرفته می‌شد. با گذشت زمان بجای مصالح فوق از بتن استفاده شد و به این ترتیب اجرای طرحهای مختلف برای سدها آسان‌تر و اجرای سدهای قوسی امکان‌پذیر گردید و پس از سال 1950 میلادی، مخلوط‌کردن بتن با محصولات و مواد اضافه و زائد مثل سرباره کوره یا پودر خاکستر زغال سنگ متداول گردیده تا علاوه‌بر کاهش هزینه، مشکلات جانبی اجرائی مختلف نیز برطرف گردد.
انواع سد بتنی
سدهای بتنی ممکن است به یکی از روش‌های زیر ساخته شود:
سدهای وزنی: این سدها که معمولاً با مقطع مثلثی یا ذوزنقه‌ای ساخته می‌شوند، در بالا دست ، تقریباً به صورت قائم و در پایین دست با شیب تندی ساخته می‌شوند. پایداری این سدها تنها از طریق نیروی وزن آنها تأمین می‌گردد. گاهی اوقات این سدها در طول به صورت قوسی اجرا شده تا علاوه بر زیبایی، در پایداری سد نیز کمک کرده و در نتیجه سد وزنی قوسی را به وجود آورند. در این حالت معمولاً ضخامت سد نسبت به حالت اول لاغرتر می‌شود.
سدهای پشت بنددار: در این نوع سدها، یک نمای بتنی به کمک تعدادی پشت بند که در فاصله‌های منظم قرار‌دارند، پایدار شده و در برابر نیروهای وارده از آب مقاومت میکنند. در این نوع سدها معمولاً وزن بدنه سد نسبت به حالت وزنی کاهش می‌یابد. نحوه اجرا نیز ممکن است مختلف باشد .
سدهای قوسی: همان‌طور که گفته شد، گاهی اوقات سدهای وزنی در پلان به صورت قوسی ساخته می‌شوند که به آنها سدهای یک قوسی گویند و در برخی اوقات جهت کمک به انتقال از نیروی آب به تکیه‌گاه‌‌‌های طرفین از قوس‌هایی در مقطع و پلان به طور همزمان استفاده می‌شود که در این صورت سدهای دو قوسی به وجود می‌آیند که حالتی گنبدی را به وجود می‌آورند و همانند یک پوسته باید مورد تحلیل قرار گیرند.
وزنی توخالی (مجوف): گاه برای کاهش وزن بتن مصرفی در سد و در مناطقی از بدنه سد وزنی که تنش کمتری به آن وارد می‌شود، فضاهای خالی ایجاد میکنند که در این صورت سد را «سد وزنی تو خالی یا مجوف» می‌نامند. این نوع سدها شبیه سدهای پایه‌دار بوده و بیشترین آنها از بتن مسلح ساخته شده‌اند. فضای خالی موجود در بدنه (یا پایه‌ها) می‌تواند برای قراردادن دستگاها و سیستم‌های احتمالی نظیر توربین‌ها و … مورد استفاده قرار‌گیرد. اگر چه سدهای وزنی مجوف، بتن کمتری در مقایسه با سدهای وزنی توپر نیاز دارند، اما مسائل اجرائی و امکان نیاز به مسلح کردن بتن (به دلیل مسائل سازه‌ای)، نسبت به سدهای وزنی توپر، هزینه بیشتری را در بر دارد و لذا لازم است تا جهت مقایسه با دو نوع بررسی‌های کافی و کامل انجام پذیرد. در حال حاضر ساخت این گونه سدها زیاد معمول نمی‌باشد.
سدهای وزنی دارای هسته (هسته‌دار) : در اصل همان سد وزنی تو خالی است با این تفاوت که فضاهای خالی به جای آنکه در وسط مقطع قرار گیرند، در حد فاصل درزهای اجرایی ساخته می‌شوند و لذا مقطع هر بلوک بین دو درز اجرایی به شکل I خواهد بود، با دو بال در بالا دست و پایین دست و یک جان در وسط.
شایان ذکر است با توجه به مشکلات اجرایی سدهای وزنی توخالی و هسته دار در حال حاضر عموماً سدهای وزنی توپر ساخته شده‌اند و هر جا صحبت از سد وزنی شد مقصود سد وزنی توپر می‌باشد.
سدهای پایه‌دار (پشت بنددار): اگر بال‌های پایین دست سد وزنی تو خالی یا هسته‌دار را حذف کنید، سد پایه‌دار یا پشت‌بند‌دار تشکیل می‌گردد. این نوع سد، مرکب است از یک دال (پوسته) بتنی (مسطح یا قوسی) و تعدادی پایه که بارهای وارده یا پوسته را به فونداسیون و سنگ کف منتقل میکنند. اگر چه بتن مصرفی در این سدها در حدود 60 درصد بتن مصرفی در سدهای وزنی توپر است اما هزینه‌های ساخت و مسطح کردن بتن و مشکلات سازه‌ای، معمولاً جایگزین مصرف کمتر بتن می‌گردد. این سدها به خصوص برای مناطقی که سنگ کف از مقاومت یکپارچه برخودار نیست مناسب هستند.
سدهای بتن غلتکی: سدهای بتن غلتکی از جمله سدهای بتنی هستند که از حدود سال 1970، بیشتر به عنوان یک روش جدید در ساخت سدهای بتنی وزنی مطرح و بکارگرفته شدند. از این روش همچنین می‌توان بر بازسازی سدهای موجود استفاده نمود. این نوع سدها در حقیقت همان سدهای بتنی هستند که از نظر اصول طراحی و شکل مقطع بسیار شبیه سدهای وزنی مرسوم بوده و تنها به منظور کاهش هزینه‌های آن، در ساخت آن از بتن غلتکی استفاده می‌شود. بتن‌غلطکی عبارت است از بتنی که اسلامپ آن صفر بوده و به منظور حمل پخش و تراکم آن از ماشین آلات عملیات خاکی استفاده می‌شود. لذا ملاحظه می‌شود که بتن غلتکی بایستی آنقدر خشک باشد که بتوانند تقریباً نظیر دانه‌های خاک به راحتی پخش شده و بوسیله ماشین آلات متراکم کننده نظیر غلتک متراکم گردد.
حجم بتن مصرفی درسدهای بتنی قوسی در مقایسه با سد وزنی در حدود 50 % کمتر می‌باشد. سدهای قوسی هم در جهت شعاعی و هم در جهت مماسی باربری دارند. سدهای دو قوسی در دره‌های باریک و با تکیه گاههای سنگی بنا می‌شوند. (چون قسمت اعظم نیرو به تکیه گاهها وارد می‌شود. این دره ها تقریبا به حالت V شکل می‌باشد.)
سدهای بتنی وزنی دارای سازه‌ای تقریبا صلب و سنگین می‌باشند که توسط وزن خود در مقابل نیروهای وارده مقاومت میکنند. این سدها معمولا در پلان مستقیم می‌باشند. سدهای پایدار وزنی علاوه بر وزن خود از وزن آب نیز در بالادست برای ایجاد پایداری استفاده میکنند. سدهای بتنی وزنی در محل‌هایی که دارای پی مستحکم باشند، احداث می‌شوند. این سدها در دره‌های U شکل ساخته می‌شوند. جاگذاری یا نصب تجهیزات نیروگاهی در این نوع سدها راحت می‌باشد و قسمت آبگیر به راحتی در داخل بدنه جا می‌گیرد. سدهای بتنی در پایین دست دارای شیب یکنواخت در حدود 7% تا 8% افقی و 1 در حالت عمودی می‌باشند. رویه بالادست در حالت عادی عمودی است و عرض تاج به گونه‌ای انتخاب می‌شود که یک جاده بتواند روی آن قرار گیرد.
در سدهای بتنی تنها در نواحی خاص که نیروی کشش وارد می‌شود از آرماتور استفاده می‌شود و در قسمت‌هایی که صرفاً نیروی فشاری وارد می‌شود از آرماتور استفاده نمی‌شود. لذا با توجه به اینکه در سدهای بتنی وزنی پایه‌دار مقاطع بتن معمولا فشاری است، در این حالت آرماتور استفاده نمی‌شود ولی با این وجود در مناطق بحرانی و تمرکز تنش‌های فشاری و نواحی فشار کم و کششی از آرماتور استفاده می‌گردد . لازم به ذکر است که در تمام مجاری‌های بدون پوشش که در معرض فشار داخلی آب هستند و نیز در پائین دست دریچه‌ها و سریزها از آرماتور استفاده می‌شود.
بخش بعدی مطالبی در رابطه با سد و سدسازی (10) بخش قبلی
