سَد به فارسی دَری «بَند» دیواری محکم است که به منظور مهار کردن یا تغییر مسیر آب در عرض دره یا میان دو کوه و در مسیر رود ایجاد می‌کنند. افزودن ارتفاع آب به‌وسیله ایجاد سد، می‌تواند فقط به منظور مهار یا تغییر مسیر آب رودخانه باشد یا به یک یا چند منظور مانند ذخیره کردن آب در پشت سد برایکشاورزی، آبیاری و آبرسانی، مصرف صنعتی، آبزی پروری، آب راه گستری یا تولید انرژی برقابی هدف اصلی در ایجاد سد بوده باشد.

از آنجا که آب جمع شده در پشت یک سد، می‌تواند نیروی بسیار عظیمی به سد وارد کند، در طراحی سدها، اصلی‌ترین مسئله استاتیکی (ایستایی)، غلبه بر این نیرو و رسیدن به شرایط پایداری است که با تخلیه یا آبگیری سد، پیوسته برقرار باشد.

انواع سد[ویرایش]

از دیدگاه استاتیکی، سدها به دو گروه عمده تقسیم می‌گردند:

• سدهای وزنی
• سدهای قوسی

سدهای پایه دار، سدهای پشت بند دار و سدهای چوبی از دیگر انواع سد محسوب می‌شوند.

سدهای قوسی[ویرایش]

اساس نیروی غلبه بر فشار آب در این سدها، انتقال این نیرو به دیواره‌های دره و در حقیقت شکل هندسی سد است. این سدها حداقل در مقیاس‌های بزرگ، غالباً از بتن غیر مسلح ساخته می‌شوند. به منظور جلوگیری از ورقه ورقه شدن سطوح مختلف بتن روی یکدیگر، بسیاری از سدهای بزرگ از این نوع، به صورت لایه لایه و معمولاً به صورت لایه‌های ۲ یا۳ متری بتن ریزی می‌گردد. سطح هر لایه بتن ریزی شده بلافاصلهً شسته می‌گردد تا بتن لایه (مرحله) بعدی به بتن قبلی خوب بچسبد و از ورقه ورقه شدن سطوح مختلف بتن روی یکدیگر جلوگیری گردد. این سدها به صورت بلوک بلوک ساخته شده و در انتها بین بلوک‌ها که درزه نامیده می‌شود دوغاب سیمان تزریق می‌گردد تا سد به صورت یکپارچه عمل کند.

سدهای وزنی[ویرایش]

از آنجاییکه باید در برابر فشار بسیار زیاد آب، مقاومت مناسبی به‌وسیلهٔ وزن سازه سد صورت پذیرد، این نوع از سدها معمولاً حجم بسیار عظیمی دارند. بدیهی است در ساخت سازه‌ای با این حجم، اقتصادی‌ترین مسئله، بحث تأمین مصالح است؛ بنابراین این سدها معمولاً از مصالح موجود در محل احداث خود بهره می‌برند. بدیهی است که در دسترس‌ترین این گونه مصالح سنگ و خاک است. سدهای وزنی به همین دلایل امروزه در دو نوع سدهای بتنی و سدهای خاکی ساخته می‌شوند.

سدهای خاکی[ویرایش]

در ساخت سدهای خاکی، آنچه که در واقع جلوی آب را می‌گیرد، یک هسته نسبتاً نازک رسی است. خاک رس این خاصیت را دارد که با مرطوب شدن، به عایق خوبی برای نفوذ آب تبدیل می‌گردد. (از همین رو بام خانه‌های قدیمی کاهگل می‌شده‌است) بجز هسته رسی، مابقی حجم سد را سنگ و خاک غیر محلول در آب تشکیل می‌دهد. چرا که سنگ‌های محلول پس از مدتی باعث کاهش وزن سد و به هم خوردن نتایج محاسبات خواهند شد.

سدهای خاکی همواره با مشکل محدودیت ارتفاع مواجهند و بیشتر برای دره‌های عریض و کم شیب مناسب هستند (سد پانزده خرداد دلیجان). بر عکس سدهای قوسی مناسب دره‌های عمیق و کم‌عرضند مانند: (سد کرج)

مطالعات زمین‌شناسی[ویرایش]

اگر سدی بدون مطالعه و بررسی کافی زمین‌شناسی احداث گردد، بی شک تنها یک فاجعه اقتصادی و محیط زیستی از خود بجا می‌گذارد. تمامی نواحی که دریاچه سد آن‌ها را می‌پوشاند و همچنین زیر سازه سد باید بطور دقیق مورد گمانه زنی‌های کارشناسی قرار گیرد. وجود تنها یک بخش آهکی در اطراف دریاچه باعث خواهد شد تا آب به تدریج بخش آهکی را از بین برده و به خارج راه نفوذ پیدا کند یا در دراز مدت برهم ریختن محاسبه‌ها را سبب شود. نظیر چنین واقعه‌ای برای سد لار افتاد و این سد در حال حاضر از یک سوم ظرفیتش بهره‌برداری می‌نماید.

در سال ۱۹۵۹ میلادی فاجعهٔ فروریختن سد قوسی مالپاست در آلپ-ماریتیم فرانسه که بنا به ضابطه‌های امروز، شاید به سبب شیب افقی زیاد و ناآگاهی از وجود سنگ‌های دگرگونی و گنیس در محل باشد، رخ داد.

مطالعات زیست‌محیطی به مجموعه مطالعاتی گفته می‌شود که اثر تغییرات ایجاد شده توسط سد و دریاچهٔ آن و همچنین تقلیل آب پایین دست را بر روی زیست‌بوم منطقه شناسایی، محاسبه و هزینه یابی می‌کنند. علاوه بر این، این اثر باید بر روی شهرها و روستاها و سایرالمان‌ها (همچون آثار باستانی در مورد سد سیوند) در کنار ارزیابیتاثیرها بر محیط زیست مورد بررسی قرار گیرند تا در محاسبه‌های سود و زیان کلی پروژه، و گزینش‌های پایانی در نظر گرفته شوند؛ که در کنار این شناخت بااستفاده از مدل‌سازی اطلاعات ساختمان می‌توان به بهینه‌ترین برنامه تعمیرات و نگهداری هر ساختمانی از جمله سازه سد رسید که بهره برداران را در راهبری این گونه سرمایه‌های ملی یاری می‌دهد.^[۱]

سدهای معروف جهان[ویرایش]

• سد الکفره (Sadd al Kafara) قدیمی‌ترین سد شناخته شدهٔ جهان در ۱۱ کیلومتری جنوب شرقی حلوان مصر بین سال‌های ۲۷۵۰ تا ۲۹۵۰ قبل از میلاد (حدود ۵۰۰۰ سال قبل) با طول ۱۱۵ و ارتفاع ۱۲ متر ساخته شده‌است.
• سد هوور تا پیش از احداث سد گراند کولیی، بزرگترین سازه بتنی و بزرگترین نیروگاه برق‌آبی در جهان بود.
• سد گراند کولیی بزرگ‌ترین سازه بتنی آمریکای شمالی است و روی رودخانه کلمبیا در واشینگتن بسته شده‌است.
• سد اسوان سدی غول پیکر بر روی رود نیل

سدهای ایران[ویرایش]

تاریخچه سدسازی در ایران به دوران باستان و زمان هخامنشیان می‌رسد.^[۲]

سدهای تاریخی[ویرایش]

• سد عباس‌آباد، ساخت دوره صفویه، واقع در شهرستان بهشهر
• بند امیر در افغانستان
• سد وشمگیر در شمال آق قلعه- استان گلستان
• سد کوریت در نزدیکی شهر طبس
• سد ساروجی نارمند در نزدیکی شهر فارغان

سدهای صنعتی و کشاورزی[ویرایش]

• سد داریان شهرستان پاوه (کرمانشاه) سروآباد (کردستان)

جستارهای وابسته[ویرایش]

• فهرست سدهای ایران
• حوضه آبریز
• رود
• آبگیر (سد)

پانویس[ویرایش]

منابع[ویرایش]

• الکوخردی، محمد، بن یوسف، (کُوخِرد حَاضِرَة اِسلامِیةَ عَلی ضِفافِ نَهر مِهران Kookherd, an Islamic District on the bank of Mehran River) چاپ سوم، دبی: سال انتشار ۱۹۹۷ مبلادی به (عربی).
• سدهای خاکی و پاره سنگی. محمود دفائیان. جهاددانشگاهی دانشگاه صنعتی اصفهان. ۱۳۶۸
• J. Bellier, Le barrage de Malpasset, 1967
• آرش پشوتن. «پیشینه سدسازی در ایران». نشریه پیام مدیران فنی و اجرایی شماره ۲۱. بازبینی‌شده در ۲۷ دسامبر ۲۰۱۵.

• طراحی بدنه سد‌ بتنی

  ۲۰ تیر ۱۳۹۶آموزش، بتن

  طراحی بدنه سد‌

  معیار اصلی و اساسی در طراحی بدنه سد، تلاش برای تحقق اهداف تعریف شده و تامین شرایط عملکرد مطلوب و ایمن بدنه سد با حداقل هزینه ممکن است. شرایط عملکرد مطلوب و ایمن بدنه سد بسته به نوع و اهمیت اهداف تعریف شده برای سد، طول دوره بهره برداری از سد، ابعاد سد و مخزن، و ریسک خطر محتمل در صورت آسیب یا انهدام سد تعریف می‌شود. ویژگی شاخص و مهم سدهای وزنی بتن غلتکی در انعطاف پذیری (و انطباق پذیری) آن‌ها با نیازها و عملکردهای مختلف مورد نظر هستند، در صورتی که در بسیاری موارد، تحقق شرایط عملکرد ایده آلی بدنه سد (که در سدهای بتنی وزنی متعارف تقریباً الزامی است) می‌تواند به اقتصاد پروژه لطمه زده و یا کلاً سبب غیراقتصادی شدن آن شود.

  

  معیارها و فرایند طراحی بدنه سد

  ایده و هدف کلی در جانمایی (انتخاب محور) و طراحی شکل هندسی یک سد، تامین رفتار مناسب و ایمنی کافی سد در برابر بارها و شرایط محیطی، و پرهیز از وقوع هر نوع شرایط نامطلوب در رفتار سد متناسب با نوع عملکرد تعریف شده برای آن است. در روند طراحی، مکانیزم باربری و نحوه انتقال بارهای وارد بر بدنه سد تدوین شده و سعی می‌شود در طول دوره بهره برداری با حاشیه اطمینان مناسب از شرایطی که منجر به عملکرد نامطلوب و یا انهدام بدنه سد و پی میشود، پرهیز شود.

  در عمل، وضعیت‌ها و شرایط محیطی محتمل برای سد با انجام تحلیل‌های (حرارتی و سازه ای) لازم بررسی شده، وظرفیت تحمل و باربری سازه به نحوی تعیین میشود که نتایج تحلیل‌ها از مقادیر حدی متناظر با سطح ایمنی در نظر گرفته شده، کم‌تر باشند (برای مثال تنش‌های ایجاد شده در بدنه سد و پی کم‌تر از مقاومت مجاز مصالح باشند).

  با توجه به خطاها و عدم قطعیت‌هایی که در همه داده‌ها و مراحل کار (مقاومت مصالح، بارگذاری، فرضیات طراحی ،روش‌های تحلیل، و کاستی‌های اجرایی) وجود دارند، ضرایب اطمینان متناسب با سطوح ایمنی مختلف، تعریف می‌شوند. معیارهای طراحی در واقع شامل تعریف حالات حدی مختلف، ترکیبات بارگذاری، روش‌‌ها‌ی تحلیل، و ضرایب اطمینان متناسب با هر یک از حالات حدی میشود. به طور کلی در تدوین معیارهای طراحی بدنه سد‌های وزنی بتن غلتکی، تامین اهداف اصلی زیر در دوره اجرا و در شرایط مختلف بهره برداری، با حاشیه اطمینان متناسب با فلسفه طراحی، مد نظر هستند.

  1. تامین پایداری بدنه سد در برابر لغزش و واژگونی و پرهیز از وقوع لغزش‌های ناپایدارساز در توده سنگ پی، درسطح تماس بدنه سد و پی، و در امتداد درزهای اجرایی بتن ریزی
  2. پرهیز از وقوع تنش‌های کششی و ترك‌های حرارتی (ناشی از انقباض توده بتن) در دوره اجرا
  3. تلاش برای تامین الزامات و ملاحظات مرتبط با روش اجرای بتن ریزی بدنه سد
  4. پرهیز از ایجاد تنش‌های کششی (و ترك های) گسترش یابنده و ناپایدار در بدنه سد (در توده بتن و یا در امتداددرزهای اجرایی بتن ریزی) تحت اثر بارگذاری‌های محتمل در شرایط مختلف بهره برداری
  5. تامین شرایط ظاهری مطلوب در رویه‌های بالادست و پایین دست و پرهیز از وقوع نشت‌های بیش از حد انتظار و مخرب از بدنه سد (در توده بتن و درزهای اجرایی بتن ریزی)

  جانمایی و محوریابی سد و سازه‌های جنبی

  اولین مرحله در طراحی جانمایی بدنه سد انتخاب محور مناسب و بهینه برای بدنه سد است. عوامل موثر زیر در انتخاب محور سد باید مد نظر قرار گیرند.

  1. ‌توپوگرافی و مرفولوژی دره
  2. جنس و پارامترهای رفتاری توده سنگ تشکیل دهنده پی
  3. ساختار و نحوه استقرار واحدهای مختلف سنگ از بعد مشکلات یا پتانسیل‌های موجود برای آب بندی تکیه گاه‌ها
  4. ساختار و نحوه استقرار واحدهای مختلف سنگ از بعد پتانسیل ایجاد شرایط ناپایداری در توده سنگ
  5. موقعیت گسل‌ها و شکستگی‌های بزرگ در ساختگاه سد و میزان اهمیت آن‌ها
  6. موقعیت نواحی خرد شده سنگ، نواحی واریزه‌ای، و بلوك‌های ناپایدار در توده سنگ
  7. ملاحظات و محدودیت های اجرایی بدنه سد و سازه‌های جنبی
  8. وجود موقعیت‌های مناسب برای سازه ‌های جنبی نظیر سیستم انحراف، سرریزها، حوضچه آرامش، و ساختمان نیروگاه از بعد شرایط ژئوتکنیکی

  برای بهبود شرایط پایداری کلی بدنه سد و توده سنگ پی، بدنه سد باید ترجیحاً در محدوده‌هایی از دره که خطوط توپوگرافی دیواره‌های جناحین همگرا (و یا حداقل غیر واگرا) هستند، جانمایی شود. از نظر هندسی، به طور معمول محور سد وزنی به صورت یک خط مستقیم و تقریباً عمود بر امتداد غالب خطوط توپوگرافی تعیین میشود. با این حال در مواردی بسته به شرایط توپوگرافی و یا ضرورت‌های ناشی از جانمایی ‌سازه‌های وابسته (نظیر ساختمان نیروگاه،آبگیرهای بزرگ، رسوب گیر و …)، محور سد ممکن است به صورت چند خطی و یا منحنی تعریف شود. در این موارد باید دقت نمود که خمیدگی و انحنای کلی محور سد ترجیحاً به سمت پایین دست بوده و از ایجاد شکستگی‌های به سمت داخل مخزن، به دلیل این که این نوع شکستگی در محور سد در معرض کشش قرار داشته و می‌تواند مجرای مستعدی برای نشت آب نیز باشد، پرهیز شود.

  از نظر پارامترهای رفتاری پی، توده سنگ مقاوم مناسب برای سدهای بتنی وزنی متعارف، برای سدهای وزنی بتن غلتکی هم مناسب هستند. علاوه بر این، هزینه کم‌تر و ویژگی‌های رفتاری سدهای وزنی بتن غلتکی این امکان را فراهم می‌آورد که با عریض‌تر کردن مقطع سد و یا کاهش مدول تغییر شکل بدنه سد، تنش‌های اعمال شده به پی را کاهش داده و اثرات نامطلوب تغییرشکل‌های پی را کنترل نمود. بنابراین امکان احداث سدهای وزنی بتن غلتکی بر روی پی‌هایی که برای سدهای بتنی وزنی متعارف قابل پذیرش نیستند نیز، با در نظر گرفتن تمهیدات طراحی مناسب، وجود سدهای وزنی بتن غلتکی نمونه سدهایی هستند که بر روی پی‌های نامناسب برای سدهای بتنی وزنی متعارف ساخته شده‌اند‌. هر چند ارائه یک معیار کمی برای حدود مدول تغییرشکل مناسب برای توده سنگ پی سدهای وزنی (متعارف و بتن غلتکی) به سادگی میسر نیست.

  طراحی هندسه بدنه سد

  پس از تعیین محور سد، طراحی هندسه بدنه سد با طراحی و تحلیل پایداری عمیق ترین (بحرانی ترین) مقطع عرضی بدنه سد صورت می‌پذیرد. در شرایطی که مقطع قائم سد با هندسه متغیر طراحی شود، و یا کیفیت توده سنگ در نواحی مختلف پی متغیر باشد، تحلیل پایداری مقاطع با ارتفاع کم ترنیز بسته به مورد باید کنترل شودد. با توجه به این که در سدهای وزنی (متعارف یا بتن غلتکی) معمولاً سرریز در بخش میانی تاج سد قرار می‌گیرد‌ ، توجه کافی به هندسه سرریز و حوضچه آرامش در جانمایی محور و طراحی مقطع عرضی بدنه سد ضروری است. با افزایش ارتفاع سد پیچیدگی و حساسیت رفتار بدنه سد در شرایط بارگذاری مختلف، به خصوص در شرا‌یط بارگذاری دینامیکی زلزله افزایش می‌یابد. همچنین روش اجرا و ملاحظات اقتصادی مربوط به هزینه‌های پروژه نیز باافزایش ارتفاع سد تغییر یافته و فرایند بهینه اجرایی یک سد بلند می‌تواند کاملاً متمایز از روش اجرای بهینه یک سد کوتاه باشد. از سوی دیگر، با توجه به اهمیت بیش تر اهداف احداث سدهای با ارتفاع بیش‌تر، معمولاً کیفیت عملکرد و کارایی مورد انتظار از این سدها بالاتر است. بر همین اساس، از دیدگاه ملاحظات طراحی و اجرایی، می‌توان سدهای وزنی بتن غلتکی را در سه رده سدهای کوتاه ‌‌با ارتفاع کمتر از حدود ۳۰ متر، سدهای متوسط ‌با ارتفاع بین ۳۰ تا ۹۰ متر، سدهای بلند ‌با ارتفاع بیش تر از ۹۰ متر دسته بندی نمود.

  با کاهش ارتفاع سد، مقاومت مورد نیاز برای بتن (و برای سطوح درزهای اجرایی بتن ریزی) نیز کاهش می‌یابد. بر همین اساس، غالب سدهای بتن غلتکی کوتاه‌، با توجه به ملاحظات فنی، اجرایی، و اقتصادی از نوع سد وزنی بتن غلتکی با مواد سیمانی کم هستند. در سدهای با ارتفاع متوسط و بلند، مقادیر بالاتر پارمترهای مقاومتی برای بتن و سطوح درزهای اجرایی بتن ریزی مورد نیاز است و علاوه بر این، این سدها معمولاً با اهداف مهم‌تری نظیر تولید انرژی برق، تامین و ذخیره آب، وکنترل سیلاب های بزرگ احداث میشوند.

  ‌طراحی هندسه مقطع قائم سدهای کوتاه

  با توجه به شکل تیپ مقطع سدهای بتنی وزنی، نسبت سطح به حجم بدنه سد با کاهش ارتفاع سد افزایش می‌یابد. با توجه به این شرایط و با در نظر گرفتن هزینه‌های تجهیز اولیه برای عملیات قالب بندی، با کاهش ارتفاع سد، درصد هزینه‌های قالب بندی افزایش یافته و در سدهای بتنی وزنی کوتاه هزینه‌های مذکور درصد معنی داری از کل هزینه‌های سد را تشکیل می‌ دهد. بر اساس این شرایط، امکان حذف عملیات قالب بندی در سدهای کوتاه به لحاظ صرفه جویی اقتصادی و نیز افزایش قابل توجه سرعت عملیات بتن ریزی، همواره مورد توجه طراحان و پیمانکاران بوده است.

  با استفاده از بتن غلتکی با مواد سیمانی کم، سختی (مدول تغییرشکل) بتن بدنه سد کاهش یافته و در عین حال ظرفیت کرنش کششی بتن غلتکی بدنه سد افزایش می‌یابد. در نتیجه این فرایند، مقاومت بتن بدنه سد در برابر ترك خوردگی افزایش یافته و این امکان فراهم می‌شود که فواصل درزهای انقباضی قائم بدنه سد بیش تر در نظر گرفته شود. این امکان نیز به نوبه خود در کاهش هزینه‌های واحد حجم بتن و افزایش سرعت بتن ریزی موثر خواهد بود.

  علاوه بر این، در صورت استفاده از بتن غلتکی با مواد سیمانی کم و طراحی متقارن مقطع بدنه سد، با توجه به یکنواختی بیش‌تر و کاهش مقدار تنش‌های فشاری وارد بر پی، و نیز کاهش سختی و افزایش ظرفیت کرنش کششی بتن غلتکی بدنه سد، ظرفیت تحمل تغییر مکان‌های بزرگ‌تر در بدنه سد (ناشی از انعطاف پذیری زیاد در پی) ایجاد شده و عملکرد بسیار مناسبی برای بدنه سد بر روی پی‌های نرم و انعطاف پذیر (پی‌های غیر سنگی) حاصل میشود. بنابراین در شرایطی که احداث سد وزنی بتن غلتکی (با ارتفاع کم یا متوسط) بر روی پی‌های نرم اجتناب ناپذیر شود، تکنیک طراحی فوق راهکار مناسبی برای تامین رفتار مناسب و ایمن بدنه سد خواهد بود. بدیهی است در این شرایط متناسب با ارتفاع سد و شرایط ژئوتکنیکی ساختگاه مورد نظر، حساسیت و اهمیت منابع قرضه و طرح اختلاط بتن بدنه سد برای تحقق نیازها و الزامات طراحی افزایش یافته و بررسی‌ها و آزمایش‌های جامعی برای دستیابی به کیفیت و دانه بندی مناسب سنگ دانه‌ها و طرح اختلاط مناسب بتن باید انجام یابد.

  در سدهای کوتاه، به خصوص در ترازهای فوقانی بدنه سد، مقاومت برشی (و مقاومت فشاری) لازم برای بتن و درزهای اجرایی از بعد الزامات ساز‌های و پایداری بسیار کم و ناچیز است. با این حال، در شرایطی که احتمال روگذری سیلاب از تاج سد در طول دوره برداری وجود داشته باشد (نظیر شرایط بتن غلتکی)، برای حفظ ایمنی و یکپارچگی بدنه سد، چسبندگی مناسبی در سطوح درزهای اجرایی بتن ریزی فوقانی سد باید تامین شود. برای این منظور می‌توان از ملات بستر مناسب در سطح چند درز اجرایی بتن ریزی نزدیک تاج سد استفاده نمود.

  با توجه به مقاومت کم سازه‌ای مورد نیاز برای بتن در سدهای کوتاه، معمولاً میزان مواد سیمانی مورد نیاز بتن در اینسدها با توجه به الزامات تامین سطوح ظاهری مناسب برای بدنه سد، کارایی مناسب مخلوط بتن تازه، دانه بندی منابع قرضه موجود، کیفیت تجهیزات تولید و اجرای بتن، و نیز میزان کنترل و نظارت بر روند عملیات اجرایی، تعیین میشود. در صورت لزوم آب بندی بدنه سدهای وزنی بتن غلتکی کوتاه، می‌توان با اجرای سریع و پیوسته لایه‌های متوالی بتن،استفاده از ملات بستر در محدوده بالادست سطوح درزهای اجرایی بتن ریزی، و یا استفاده از پوشش آب بند دررویه بالادست آب بندی مطلوب بدنه سد را تامین نمود.

  در صورت احداث سد بر روی پی‌های نفوذپذیر، اجرای تزریق‌های تحکیمی پی برای تامین پایداری بدنه سد و یا اجرای دیوار آب بند (Cutoff wall) برای کنترل تراوش از پی ضرورت می‌یابد. در این شرایط، معمولاً تجربه نشان داده‌ که اجرای یک بالشتک بتنی (Apron) در بالادست (یا پایین دست) با گسترده کردن لایه‌های تحتانی بتن بدنه سد، راهکار سریع‌تر، ارزان‌تر، و آسان‌تری در مقایسه با تزریق‌های تحکیمی پی برای تامین پایداری بدنه سد و یا اجرای دیوار آب بند است. اجرای یک دیوار آب بند کوتاه در منتهی الیه بالادست بالشتک بتنی نیز معمولاً در پایداری و بهبود عملکرد آن موثر خواهد بود.

  میزان گسترش (عرض) بالشتک بتنی بر اساس مطالعات تحلیل نشت و خطوط جریان آب در پی تعیین میشود.البته کنترل نشست و فولادگذاری لازم برای بالشتک بتنی (بر اساس روابط سازه‌ای دال خمشی) نیز در تعیین عرض بهینه بالشتک بتنی موثر است.

  طراحی هندسه مقطع قائم سدهای بلند

  ملاحظات فنی و اقتصادی طراحی مقطع قائم سدهای وزنی بتن غلتکی بلند، کاملاً متفاوت با سدهای کوتاه است. به طور معمول شرایط ظاهری رویه‌های بالادست و پایین دست در سدهای با ارتفاع متوسط و بلند از اهمیت بیش‌تریبرخوردار بوده و از نظر اقتصادی نیز هزینه قالب بندی رویه بالادست سد در مقایسه با هزینه حجم بتن اضافی ناشی از شیب دار اجرا کردن آن، کاملاً توجیه پذیر میشود. بنابراین به منظور بهینه شدن حجم بتن بدنه سد، رویه بالادست در سدهای با ارتفاع متوسط و بلند بر اساس نیازهای پایداری و سازه‌ای به صورت قائم و یا با یک شیب تند طراحی میشود. البته در شرایط خاصی که ضعف نسبی توده سنگ پی ایجاب می‌نماید، به منظور یکنواخت‌تر شدن و کاهشمقادیر تنش وارد بر پی، طراحی هندسه مقطع قائم سدهای با ارتفاع متوسط و بلند به شکل ذوزنقه و با شیب تقریباً مساوی در رویه‌های بالادست و پایین دست، ضروری میشود.

  ملاحظات طراحی و جانمایی سازه‌های جنبی

  با توجه به زمان اجرای کوتاه تر سدهای وزنی بتن غلتکی، دوره بازگشت سیلاب طراحی و متناسبا ابعاد سیستم انحراف رودخانه را در این نوع سدها می‌توان کاهش داد. در صورتی که رودخانه از عرض کافی و بده نسبتاً پایین در بعضی از فصول سال برخوردار باشد، می‌توان بخش پایینی بدنه سد اصلی را در فصل خشک اجرا نموده و از آن به عنوان فرازبند نیز استفاده نمود. در شرایطی که احتمال وقوع سیلاب‌های شدید و پیش بینی نشده بالا بوده و ریسک روگذری سیلاب ازبدنه سد در حین اجرا قابل توجه باشد، می‌توان با اجرای تمهیدات مناسب روگذری جریان سیلاب را به بخش محدودی از بدنه سد هدایت کرد.

  با توجه به بده رودخانه و ملاحظات طراحی و اجرایی، می‌توان یکی از گزینه‌های متداول تونل، کالورت، یا لوله‌های با قطر زیاد برای انحراف آب استفاده نمود. کالورت انحراف در محدوده گود پی باید بر روی توده سنگ سالم و عاری ازمصالح سست طراحی و اجرا شود، زیرا پس از اتمام دوره اجرا، کالورت در محدوده بدنه سد با بتن پر شده و جزئی از بدنه سد میشودد. برای تسریع عملیات اجرایی، می‌توان از قطعات پیش ساخته برای اجرای کالورت استفاده نمود‌. در اینحالت پیش بینی تمهیدات مناسب برای آب بندی درزهای بین قطعات پیش ساخته کالورت ضروری خواهد بود. ابعاد کالورت باید به گونه‌ای انتخاب شود که دسترسی به داخل آن و پر کردن (پ لاگ) آن با بتن، قبل از شروع آبگیری امکان پذیر باشد.

  در سدهای بزرگ، در صورتی که فرازبند نیز از نوع بتن غلتکی انتخاب شود، فرصت بررسی گزینه‌های مختلف اجرایی و بهینه سازی طرح اختلاط بتن برای تیم مشاور و پیمانکار فراهم شده و با تجربه به دست آمده در فرازبند، سرعت و کیفیت اجرای بتن غلتکی بدنه سد اصلی بهبود می‌یابد. امکان جانمایی سرریز و سایر مجاری هیدرولیکی در بدنه سد وزنی بتن غلتکی وجود داشته و این یکی از مزایای مهم سدهای بتن غلتکی در مقایسه با سدهای خاکی است. با این حال، با توجه به روش اجرای بتن غلتکی، طراحی و جانمایی سازه‌های هیدرولیکی باید به گونه‌ای صورت پذیرد که کمترین اخلال در فرایند اجرای بتن غلتکی ایجاد شود. برای نمونه،گزینه سرریز تاج با عرض بیش تر و عمق کم‌تر نسبت به گزینه سرریز تاج با عرض کم تر و عمق بیشتر، به دلیل تلاقی با تعداد کم تر لایه‌های بتن غلتکی، ارجح است. همچنین جانمایی مجاری هیدرولیکی در بخش‌های میانی بدنه سد، سبب قطع ارتباط و دسترسی فضاهای دو سمت این سازه‌ها شده و فرایند اجرا را با مشکل مواجه خواهد نمود‌. بر این اساس سعی میشود آبگیرها و مجاری داخل بدنه سد از بخش‌های میانی به کناره‌های بدنه سد منتقل شود. در شرایطی که امکان پذیر باشد، می‌توان با جانمایی آبگیرها و سازه‌های هیدرولیکی بر روی ترانشه‌ای که برای احداث این سازه‌ها در حفاری‌های پی سد پیش بینی میشودد، کلاً عملیات اجرایی آن‌ها را از فرایند اجرای بتن غلتکی مستقل نمود.

  سدهای بتنی وزنی

  ۰۸ تیر ۱۳۹۶آموزش، بتن

  دلایل رویکرد به سدهای وزنی بتن غلتکی

  با پیشرفت علم و صنعت سدسازی در جهان، و نیز با توجه به ضرورت روزافزون احداث سدها در شرایط و ساختگاه‌های نه چندان مناسب، مهم ترین چالش پیش روی صنعت سدسازی یافتن راهکارهایی برای غلبه بر محدودیت‌های فنی موجود برای انواع متعارف و کلاسیک سدها و همچنین ارائه راه حل‌هایی برای اقتصادی‌تر شدن هر چه بیش تر احداث سدها در شرایط طبیعی نامطلوب و با امکانات اجرایی محلی مطرح بود.

  

  در این راستا، توجه به مشکلات و محدودیت‌های فنی و اقتصادی گزینه‌های متعارف سدهای بتنی وزنی و سدهای خاکی می‌تواند بیانگر دلایل و زمینه‌های ابداع ایده طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی باشد. در سدهای بتنی وزنی متعارف، بخش عمده‌ای از حجم بتن بدنه سد عملکرد سازه‌ای نداشته و صرفاً تامین کننده وزن کافی برای پایداری بدنه سد هستند. این در حالی است که از دیدگاه طراحی، تفاوت محسوسی از نظر مشخصات فنی و اجرایی برای بخش‌های مختلف بتن بدنه سد لحاظ نمیشود. از طرف دیگر، در ساختگاه‌هایی که توده سنگ پی ازسختی نسبتاً خوب و بالایی برخوردار نیست، سختی و شکنندگی قابل توجه بتن بدنه سد موجب افزایش ریسک شکست سدهای بتنی وزنی در اثر نشست‌های زیاد پی شده و این عامل به نوعی محدود کننده امکان پذیری این نوع سدها میشود. به طور کلی، عوامل محدود کننده امکان پذیری سدهای بتنی وزنی متعارف را می‌توان به شرح زیر برشمرد.

  1. ‌ضعف نسبی توده سنگ پی و تکیه گاه‌ها
  2. ‌در دسترس نبودن مصالح قابل پذیرش برای بتن معمولی
  3. ‌عدم توجیه اقتصادی در مقایسه با سدهای خاکی

  از نظر اقتصادی، آیتم‌های اصلی هزینه در سدهای بتنی وزنی متعارف شامل موارد زیر هستند.

  • ‌کیفیت مصالح لازم برای بتن
  • ‌میزان مصرف سیمان در بتن
  • ‌قالب بندی سطوح بالادست و پایین دست و قالب بندی سطوح درزهای قائم
  • ‌ملاحظات و تمهیدات لازم برای کنترل ترك‌های حرارتی (پیش سرمایش بتن و یا مصالح آن و پس سرمایش بتن سخت شده)
  • ‌تامین آب بندی و نفوذناپذیری بدنه سد
  • ‌نیاز به ماشین آلات خاص و پیشرفته اجرایی (نظیر جرثقیل کابلی و یا جرثقیل‌های برجی سنگین)
  • ‌تمهیدات لازم برای تامین ایمنی مطلوب در دوره اجرا

  مجموعه عوامل فوق هم با تحمیل هزینه‌های مستقیم به پروژه و هم در پاره‌ای موارد با تطویل زمان اجرا سبب کاهش جذابیت اقتصادی نسبی سدهای بتنی وزنی متعارف شد به گونه‌ای که در دهه‌های اخیر آمار ساخت سدهای بتنی وزنی متعارف به شدت تقلیل یافته است.

  در مقابل، از بعد مسایل فنی، سد خاکی می‌‌تواند گزینه مناسبی در طیف وسیعی از ساختگاه‌ها، به خصوص در ساختگاه‌هایی که توده سنگ پی از سختی نسبتاً خوب و بالایی برخوردار نیست، باشد. ولی از نظر اقتصادی، مخصوصاً در حوضه‌هایی که سیلاب‌های بسیار بزرگی دارند، این گزینه الزاماً راه حل مناسبی نخواهد بود چرا که هزینه‌های سیستم انحراف، سرریز، و سایر سازه‌های وابسته به سد می‌تواند در توجیه پذیری فنی و اقتصادی پروژه کاملاً تعیین کننده باشد. در سدهای خاکی، علیرغم سهولت و سرعت قابل ملاحظه اجرای بدنه سد، وجود برخی مسایل و مشکلات سبب ایجاد عدم توجیه اقتصادی مناسب و عملکرد فنی نامطلوب (ریسک بالای خرابی و خسارت) در این نوع سدها می‌گردید. از جمله مهم ترین این عوامل به شرح زیر است.

  • ‌ضعف و خطرپذیری سدهای خاکی در برابر نفوذ آب به جسم بدنه سد
  • ‌عدم مقاومت و پایداری سدهای خاکی در برابر روگذری سیلاب
  • ‌تحمیل هزینه های بالاتر سیستم انحراف (سیلاب طراحی بزرگ‌تر، تونل طولانی تر، و فرازبند بلندتر)
  • ‌هزینه‌های زیاد (و در برخی موارد تعیین کننده) سرریز و سایر سازه‌های جنبی
  • ‌پیچیدگی و آسیب پذیری بیش تر سازه‌ها‌ی جنبی (سرریزها و آبگیرهای مرتفع) در ساختگا‌ه‌های با خطر لرزه خیزی زیاد
  • ‌عدم کاهش زمان اجرای کلی پروژه بخاطر ملاحظات اجرایی سازه‌های جنبی

  مجموعه عوامل و محدودیت‌های فوق، طراحان سدهای بتنی و خاکی را به یافتن راه حل‌ها و راهکارهایی برای غلبه بر مشکلات فوق وا می‌داشت. چرا که هم زمان با سخت تر شدن شرایط طبیعی و فنی ساختگاه‌های مطرح برای سدسازی، نیاز و ضرورت اجرای تعداد بیش‌تری از سدها با اهداف مختلف، با حفظ و بهبود جذابیت اقتصادی و کاهش هزینه تمام شده سدها، بیش تر می‌شد.

  واژه بتن کوبیده غلتکی یا بتن غلتکی در واقع به بتنی اطلاق می‌شود که در فرایند ساخت و اجرای آن از تکنیک‌ها و ماشین آلات اجرایی ارزان و سریع سدهای خاکی استفاده شده و از مقاومت و دوام مشابه با بتن متعارف برخوردار است. بر اساس این توضیحات مشخص میشود که سدهای بتنی وزنی غلتکی به طور عام در بر گیرنده طیف وسیعی از سدهای وزنی حد فاصل سدهای بتنی وزنی متعارف و سدهای خاکی هستند. بدیهی است معیارها و ضوابط طراحی گروه‌هایی از سدهای وزنی بتن غلتکی که نزدیکی بیش‌تر‌ی به سدهای بتنی وزنی متعارف دارند مشابه سدهای بتنی وزنی بوده و معیارها و ملاحظات طراحی و اجرایی انواعی از سدهای بتنی وزنی غلتکی که به سدهای خاکی شبیه‌تر هستند، تواماً متاثر از مبانی طراحی سدهای خاکی و سدهای بتنی وزنی است.

  شایان ذکر این که ارائه ایده‌های طراحی سدهای بتنی پایه‌دار Buttress Dams و سدهای بتنی وزنی توخالی (Hollow Gravity Dams) نیز در راستای پاسخ و غلبه بر مسایل و مشکلات فنی و اقتصادی سدهای بتنی وزنی (عمدتاً با هدف کاهش احجام بتن بدنه سد) شکل گرفته است. ولی در این نوع سدها، اگرچه در احجام (غیرموثر) بتن بدنه سد صرفه جویی میشود، ولی افزایش مقادیر و هزینه‌های قالب بندی و آرماتورگذاری سبب مشکل‌تر (و کندتر) شدن اجرایکار می‌گردید. از سوی دیگر با توجه به کاهش ضخامت اجزای بدنه سد در سدهای فوق الذکر، حساسیت این نوع سدها به بارهای حرارتی در دوره بهره برداری افزایش یافته و غالب سدهای بتنی پایه دار با مشکلاتی از این نوع مواجه هستند. بههمین دلیل، امروزه اقبال چندانی نسبت به این گروه از سدها وجود ندارد. علیرغم مزایای متعددی که برای انواع مختلف سدهای وزنی بتن غلتکی مطرح است، باید توجه داشت که در برخی موارد با توجه به شرایط طبیعی ساختگاه سد مورد نظر، محدودیت‌ها و معایبی هم برای این نوع سدها وجود دارد.

  مبانی طبقه بندی و طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی

  هم زمان با پیشرفت و توسعه دانش و تکنولوژی سدهای وزنی بتن غلتکی، سازماندهی و طبقه بندی انواع مختلف سدهای وزنی بتن غلتکی با توجه ویژگی‌های آن‌ها مورد توجه بوده است. با توجه به خاستگاه و طیف انواع مختلف سدهای وزنی بتن غلتکی، این دسته بندی‌ها غالباً بر اساس میزان مصرف مواد سیمانی در واحد حجم مصالح (بتن) بدنه سد بوده‌اند. البته باید توجه داشت عواملی نظیر هدف، طول عمر مفید و ارتفاع سد، و نیز شرایط لرزه خیزی ساختگاه سد در دسته بندی و تنظیم مبانی طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی تاثیرگذار هستند. طبقه بندی متداول سدهای وزنی بتن غلتکی در جدول زیر ارائه شده است.

  مزایا و محدودیت‌های سدهای وزنی بتن غلتکی در مقایسه با سایر انواع سدها و کاربردهای خاص بتن غلتکی در سدسازی

  مزایای سدهای وزنی بتن غلتکی در مقایسه بیا سدهای بتنی متعارف:سرعت بیشتر اجرای سد،‌ در سدهای وزنی بتن غلتکی بزرگ نرخ پیشرفت ارتفاعی عملیات اجرای بتن ریزی بدنه سد به ۱۰ تا ۱۲ متر در ماه می‌رسد. این نرخ پیشرفت در سدهای کوچکتر سریعتر بوده و در فرازبندی بتن غلتکی نرخ پیشرفت ارتفاعی بتن ریزی به ۳۰ متر در ماه نیز می‌رسد. استفاده موثر از ماشین آلات متعارف و ساده‌تر در بتن ریزی (نظیر کامیون، بلدوزر، غلتک و …) هزینه کمتر اجرا با توجه به موارد فوق افزایش ایمنی در زمان اجرا با توجه به کاهش اختلاف ارتفاع سطح کار به خاطر اجرای بتن در لایه‌های پیسوته و نازک‌ تر بهبود شرایط ایمنی در کارگاه با توجه به کابرد کمتر و محدود‌تر قالب خسارت و آسیب کمتر به محیط زیست با توجه به سیستم انحراف نسبتاً کوچکتر و عدم نیاز به حفاری تکیه گاه‌ها برای نصب جرثقیل‌های کابلی

  مزایای سدهای وزنی بتن غلتکی در مقایسه با سدهای خاکی:کاهش زمان اجرای سد با توجه به سرعت اجرای تقریباً مشابه ولی حجم به مراتب کمتر بدنه سد امکان اجرا و استقرار سرریز بر روی بدنه سد کاهش ارتفاع فراز بند و ابعاد تونل انحراف (هم طول تونل و هم قطر تونل)د با توجه به کاهش ابعاد بدنه سد و کاهش سیلاب طراحی متناسب با ریسک آسیب پذیری کمتر و زمان اجرای کوتاه‌تر سد طول کمتر مجاری آب بر و پنستاک‌های فلزی کاهش ابعاد برج‌های آبگیر و کاهش ریسک و آسیب پذیری این سازه‌ها در برابر زلزله هزنیه کلی قابل رقابت پروژه خسارت و آسیب کمتر به محیط زیست به خاطر حجم به مراتب کمتر مصالح مورد نیاز که منجر به کاهش احجام منابع قرضه، کاهش ترافیک کامیون‌ها و سایر ماشین آلات بارگیری و حمل مصالح و متناسباً کاهش میزان تولید گاز مضر دی اکسید کربن، …. در طبیعت می‌شود. قابلیت روگذری سیلاب از روی بدنه سد بدون ریسک خرابی افزایش دوره زمانی مناسب برای اجرای سدهای وزنی بتن غلتکی در مقایسه با سدهای خاکی افزایش دوره زمانی مناسب برای اجرای سدهای وزنی بتن غلتکی در مقایسه با سدهای خاکی افزایش دوره زمانی مناسب برای اجرای سدهای وزنی بتن غلتکی در مقایسه با سدهای خاکی

  موارد محدودیت و معایب سدهای وزنی بتن غلتکی:در ساختگاه‌هایی که منابع قرضه مناسب در دسترس نباشد. در ساختگاه‌هایی کخ توده سنگ بسیار ضعیف و ناهمسان است و پتانسیل نشست‌های بیش از حد و ریسک انهدام سد وجود داشته باشد. در ساختگاه‌هایی که دره محل احداث سد بسیار باریک و با دیواره‌های پرشیب باشد به گونه‌ای که فضای کافی برای احداث دسترسی‌ها و استقرار و تردد ماشین آلات وجود نداشته باشد (البته رفع این محدودیت‌ با استفاده از سیستم‌های اجرایی خاص نظیر Tower Belt ممکن است)

  سایر کاربردهای خاص بتن غلتکی در صنعت سد سازی:مقاوم سازی و افزایش ارتفاع سدهای موجود تقویت رویه پایین دست سدهای خاکی به منظور تامین قابلیت روگذری سیلاب در این سدها ترمیم و تقویت نقاط ضعف محلی و ناحیه ای پی و تکیه‌گاه‌های سدهای بتنی (نظیر سد ohkawa) در ژاپن پر کردن حفرات آب کند و شسته شدن مصالح پی ناشی از تخلیه سیلاب یا روگذری سیلاب در سدهای خاکی و بتنی تقویت سازه‌های جنبی سدها نظیر مجاری تخلیه آب و … سد کارون ۴ ، بزرگترین و بلندترین سد بتنی کشور با ارتفاع ۲۳۰ متر که در محدوده استان چهارمحال و بختیاری بنا شده، سد کارون ۴ بومی‌ترین و بلندترین سد بتنی کشور با ارتفاع ۲۳۰ متر می باشد. این سد بعنوان بزرگترین سد بتنی ۲ قوسی و نیروگاه آبی کشور، شامل ۴ واحد نیروگاهی هر یک به ظرفیت ۲۵۰ مگاوات است و حجم مخزن این سد ۲ میلیارد متر مکعب آب می باشد.   فروش تری دی پنل در تمام کشور تلفن تماس 24 ساعته : 09129251794 تلفن تماس شمال : 09115764800 تلفن تماس تولید : 09108741227 کارخانه : شهریار / شهرک صنعتی شهریار / پ 8   لینک تلگرام تری دی پانل