Predavanje Broj 10n.ppt

21. ИЗБОР ТИПА БРАНЕ Приликом избора типа бране овде ће се разматрати типови брана који су још увек актуелни и то: • насуте земљане (хомогене, зониране, узводни екран) • од каменог набачаја (глинено језгро, узводни екран) • гравитационе бетонске (класичан ХБ, ваљани бетон) • лучне (чисто лучне и лучно-гравитационе) • контрафорне (вишелучне, са плочама, олакшане). Претпоставља се да је одређено место бране (профил) и њена висина, а треба одредити само тип бране. Ни најискуснији пројектант не може на први поглед (“из рукава”) да одреди тип бране.

Фактори за избор типа бране Избор типа бране зависи од бројних фактора: • физички • заштита животне средине • естетски • економски. Физички фактори који утичу на избор типа бране су: 1) топографија 2) геологија и услови темељења 3) доступност материјала за грађење 4) величина и положај прелива 5) сеизмичка област.

1) Топографија

На основу топографије могу лако да се елиминишу поједини типови брана. У топографском смислу разликујемо широке (шире од 100 m), уске речне долине, клисуре и кањоне. У широким и уским речним долинама не могу лучне бране. У кањонима и клисурама по правилу не могу насуте бране (земљане и од каменог набачаја).

2) Геологија и услови темељења Услови темељења су веома значајни при избору типа брана. Треба водити рачуна о: • геолошким карактеристикама средине • дебљинама слојева испод темеља • испуцалости слојева. Основна питања су да ли су напони у средини мањи од допуштених, да ли су деформације мање од дозвољених и да ли је профил вододржив. У општем случају разматрају се следећи услови фундирања (средине): • стеновита средина • шљунковита средина

• песковита средина • глиновита средина • муљевита средина. Стеновита средина У стеновитој средини по правилу долазе у обзир сви типови брана. Ако је носивост стене лоша, не може лучна брана. Ако је мала отпорност на смицање, не може ни контрафорна брана. Шљунковита средина Претпоставка да је шљунак добро збијен. Због тога могу насуте земљане бране, од каменог набачаје и ниже гравитационе бетонске бране.

Високе гравитационе бетонске бране могу само ако је пресек сличан насутим, тј. од ваљаног бетона типа “hard-file”. Не могу лучне и контрафорне бетонске бране. Песковита средина Ако је фини песак, то није погодна средина за бране.

Мали допуштени напони притиска, велике деформација средине. Могу само ниске насуте земљане бране и ниске гравитационе бетонске бране.

Глиновита средина Врло неповољна средина за фундирање. Могу само ниске насуте земљане бране, и то ако су глине консолидоване, са минимумом воде и сигурном дренажом. Муљевита средина У муљевитој средини не може се фундирати ниједан тип бране.

Могу само мањи насипи, под условом да се муљ уклони и уместо њега наспе шљунак и добро збије.

3) Доступност материјала за грађење Веома важан фактор за избор типа бране.

Разматрају се следећи материјали: • земља и камен за тело бране • глина за језгро • песак и шљунак за филтарске слојеве • агрегат за справљање бетона • вода. 4) Величина и положај прелива Зависе од повшине слива, великих вода, запремине акумулације.

Ако мора велики прелив, погодније бетонске бране. У узаним долинама, када нема места за прелив, лучне бране имају предност. 5) Сеизмичка област

У 8. и 9. зони сеизмичности треба снизити допуштене напоне и деформације. Добро пројектоване насуте и ГББ су по правилу погодне у вишим сеизмичким областима. Контрафорне бране веома осетљиве на компоненту у правцу осе бране. Лучне бране морају посебно пажљиво да се рачунају на деловање земљотреса.

Остали фактори за избор типа бране О заштити животне средине мора се водити рачуна без обзора на тип бране. Економски фактори утичу на тип бране само ако је на поједином профилу могуће извести два (ретко више) типа бране.

Тада се ради предмер и предрачун радова, дужина грађења и др. и бира економски повољнија варијанта.

22. Гравитационе бетонске бране (ГББ)

Карактеристичан пресек непреливне ламеле ГББ

Преливно-непреливна ГББ (Међувршје)

Преливна ГББ (Ђердап 1)

ГББ за евакуацију воде код насутих брана

Основни елементи ГББ

Ламеле и конструктивне разделнице

Рачунски сегмент у оквиру ламеле

Прорачун напонског стања Методом хоризонталних пресека • Брана састављена од међусобно одвојених конзолних носача – ламела, круто уклештених у средину темеља, без садејства и преношења оптерећења - равно стање деформација. • Брана и темељ су од идеално еластичног, хомогеног и изотропног материјала. • Веза напона и деформација је линеарна. • За сваку хоризонталну пресечну раван у брани и темељу влада линеаран распоред нормалних напона, а параболични распоред смичућих напона.

Поступак прорачуна • За сваки од изабраних хоризонталних пресека одреде се силе у пресеку. • Рачунају се вертикални нормални напони. • Рачунају се хоризонтални нормални напони. • Рачунају се напони смицања. • Рачунају се вредности и правци (трајекторије) главних напона.

Ослањање темељне спојнице

Вертикални нормални напони

V M V eV  V   12 3 x   12 3 x b b b b

Компоненте напона на контури

  H , N ds cos    N ds sin   p ds cos    V , N ds sin    N ds cos  p ds sin 

 N  ( V ,N  p) tg  H ,N  p   N tg  p (1  tg 2 )   V ,N tg 2

Расподела смичућих напона

3  H U   N  S     2 b 2 

1 x  x  ( x)  ( U   N )   S  ( U   N )  4  S   2 b b

2

Главни напони  1, 2 

V   H 2

 H  2   V   2   2

(1,N ds cos ) cos   V ,N ds  ( p ds sin  ) sin 

 1, N   V , N (1  tg 2 )  p tg 2

Дозвољени напони

 DOP 

S K

 S   201  101  M

Димензионисање и одређивање попречног пресека ГББ Два начина за одређивање нагиба лица бране (односно, ширине пресека зависно од висине)

Постепено димензионисање

Директно димензионисање

Закошење узводног лица

Услови димензионисања за тело бране 1. При II и III комбинацији оптерећења не смеју се јавити напони затезања на узводном лицу бране. 2. При I комбинацији оптерећења не сме се јавити затезање на низводном лицу бране. 3. При било којој комбинацији оптерећења главни напони притиска морају бити мањи од допуштених. 4. При IV комбинацији оптерећења напони затезања морају бити мањи од допуштених. 5. Напони смицања морају бити мањи од допуштених.

Услови димензионисања за темељну спојницу 1. При III комбинацији оптерећења не смe се јавити затезање на узводном лицу у пресеку непосредно изнад спојенице. 2. Вертикални нормални напони дуж целог пресека спојнице морају бити мањи од допуштеног, и мањи од вредности при којој би настале недозвољене вредности деформација темеља. 3. Смичући напони морају бити мањи од вредности која би, уз садејство нормалних напона, изазвала смичућа померања већа од дозвољених вредности.

4. При IV комбинацији оптерећења напони затезања у пресеку непосредно изнад спојнице, морају бити мањи од допуштеног. 5. Коефицијенти сигурности против клизања, превртања и испливавања морају бити већи од дозвољених.

Круна бране

Комбиновање ограде са валобраном

Конструктивна правила Поступци при пројектовању и извођењу којима се обезбеђују услови под којима је урађен прорачун и којима се отклањају или ублажавају штетни утицаји одређених чинилаца на брану: • Температурни утицаји. • Узгон у темељној спојници и у телу бране. • Напони у спојници проузроковани неједнаким условима слегања.

Температурни утицаји код ГББ • Неравномерно загревање и хлађење услед промене спољашње температуре • Неравномерно загревање и хлађење приликом везивања бетона

Ламеле и конструктивне разделнице

Веза две ламеле преко конструктивне разделнице

Типови конструктивних разделница

Заптивне траке

• • • • •

Челичне Поцинковани лим Бакар Гума Пластика ПВЦ

Грађење у блоковима

-Дужина блока -Ширина -Висина

Бетонирање гравитационе бране

Типови блокова

Бетонирање бране ХЕ Ђердап

Бетонирање бране ХЕ Ђердап

Бетонирање бране ХЕ Потпећ

Зонирање бетона

• • • •

М – Мраз АV – Агресивне воде АBR – Абразија V – Водонепропустљивост

Остале мере за ублажавање термичких утицаја • Коришћење споровезујућег цемента • Справљање бетона са што је могуће мање цемента (везива) • Хлађење бетона (споља и/или изнутра – цевима) • Хлађење воде и агрегата

Инјектирање • Заптивно • Консолидационо • Контактно – Везно

Постављање инјекционе галерије и инјекционих бушотина

Дренажа за смањење узгона у телу

Галерије • • • • •

Инјекционе Дренажне Оскултационе Контролне Прилазне

Галерије и шахтови у брани

Припрема темеља I Oбезбедити максималну чврстоћу на притисак

У стеновитој средини уклонити површински слој наноса и дробине, да би се брана фундирала стени. Ако је стена испуцала на већој дубини, темељ се ојачава консолидационим инјектирањем. Код фундирања у нестеновитој средини – тлу, чврстоћа се теже поправља – збијање, шипови.

II Oбезбедити максималну отпорност против клизања Код стеновитих темеља површина се остави храпавом и “назубљеном” после минирања, што повећава коефицијент трења.

Израдом узводног зуба, или дубљим фундирањем узводног дела темеља, чиме се раван клизања помера на већу дубину. Смањењем узгона. Збијањем и понекад фундирањем на шиповима код невезаног тла.

III Oбезбедити филтрациону стабилност темеља • Неопходно је спречити унутрашњу ерозију средине темеља. О овом услову ће се говорити у поглављу о насутим бранама.

Осматрање – Оскултације брана •Зашто ?

•Шта ? •Када ? •Како ?

Оскултације брана – геодетске тачке

Оскултације брана – вискови, пијезометри

Оскултације брана – екстензометри, термометри

Осматрање – према Пројекту техничког осматрања