■ انواع سدهای بتنی بخش عمران

طبقه بندی سدها از نظر مصالح ساختمانی:

1)سدهایی که توسط مواد متصل به هم ساخته میشوند(سدهای بتنی)

سدهای بتنی:
شامل : الف)سدهای قوسی
ب)سدهای وزنی
سدهای قوسی دو نوع هستند: 1-سدهای تک قوسی
2-سدهای دو قوسی

سدهای وزنی نیز دو نوع هستند: 1-سدهای وزنی
2-سدهای وزنی پایدار

سدهای بتنی تک قوسی در جهت افق(پلان)و سدهای دو قوسی هم در جهت افق و هم در جهت قایم (مقاطع)دارای قوس میباشند.پایداری این سدها مربوط به شکل آنهاست.
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 دره های بارک و با تکیه گاههای سنگی بنا میشوند.(چون قسمت اعظم نیرو به تکیه گاهها وارد میشود)شکل این دره ها تقریبا به حالت 7 شکل میباشد.
سدهای بتنی وزنی سازه ای تقریبا صلب و سنگین میباشند که توسط وزن خود در مقابل نیروهای واردده مقاومت میکنند.این سدها معمولا در پلان مستقیم میباشند.
سدهای پایدار وزنی علاوه بر وزن خود از وزن آب نیز در بالادست نیز برای ایجاد پایداری استفاده میکنند.سدهای بتنی وزنی در محل هایی که دارای پی مستحکم باشند،احداث میشوند.این سدها در دره های u شکل ساخته میشوند.
جاگذاری یا نصب تجهیزات نیروگاهی در این نوع سدها راحت میباشدو قسمت آبگیر و پن استاک 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 می باشند.
رویه بالادست در حالت عادی عمودی است وعرض تاج به گونه ای انتخاب میشود که یک جاده بتواند روی آن قرار گیرد.
المان های اصلی یک سد پایدار عبارتند از :
1) عرشه
2) شیب بالادست
3) پایه ها و یا دیواره های قایم
یک سیستم از گالری ها، سوراخ ها ، اتاقک ها و شفت ها در داخل بدنه سد جهت دسترسی و بازدید جمع آوری آب زهکشی ، نصب ابزارهای اندازه گیری و وسایل جنبی و کنترلی د ربدنه تعبیه میگردد.
در سدهای بتنی د رجاهایی که نیروی کشش وارد میشود از آرماتور استفاده میشود و در قسمت هایی که نیروی فشاری وارد میشود استفاده نمیشود.
در سدهای بتنی وزنی پایدار مقاطع بتن معمولا فشاری است و در این حالت آرماتور استفاده نمیشود با این وجود در مناطق بحرانی و تمرکز تنش های فشاری و نواحی فشار کم و کششی از آرماتور استفاده می گردد.
در تمام مجاری های بدون پوشش که در معرض فشار داخلی آب هستند و نیز در پائین دست دریچه ها و سریزها از آرماتور استفاده میشود.(چون سرعت آب زیاد بود نیروی وارده زیاد است)

2) سدهای که از مواد غیر متصل بهم تشکیل می شوند:
( سدهای خاکی ، سدهای سنگریزه ای )

3 ) سدهایی که از مصالح خاص استفاده می شود:
( سد لاستیکی ، سد زیر زمینی )
سدهای لاستیکی دارای ارتفاع کمی می باشند بین 3 تا 15 متر این سدها برای افزایش هد آب و همچنین انحراف آب مورد استفاده قرار می گیرند.
از مزیت های این سد این است که در مواقع سیلابی هوای آنها تخلیه شده و این سد در بستر رودخانه قرار می گیرد و رسوبات ناشی از سیلاب در پشت آن جمع نمی شود.از معایب این سد نیز میتوان به سوراخ شدن آن اشاره نمود.

برای پرکردن این سدها از کمپرسور استفاده می شود که می تواند
داخل آن را با هوا پر کند.

معایب سدهای مخزنی بزرگ:
1) از بین رفتن زمین های اطراف رودخانه
2) جابجایی ساکنین حاشیه رودخانه
3) افزایش میزان تبخیر
4) جمع شدن رسوبات در طول عمر مفید سد باعث پر شدن مخزن سد می گردد.چون سد در مناسبترین موقعیت توپوگرافی احداث شده است،یافتن محل جدید برای احداث سد بسیار مشکل می باشد.

برای احداث سدهای زیرزمینی باید مطالعات زمین شناسی و حرکت آب های زیرزمینی در حال احداث و حوضچه آن در محل احداث به طور کامل مورد بررسی قرار گیردتا محل دقیق احداث سد پیدا شود.
از مزایای این سدها میتوان به تبخیر کمتر ، جابجا نشدن ساکنین ، عدم از بین رفتن زمین های کشاورزی و حاصلخیز و مشکلات ناشی از رسوب را نام برد.
مشکل اصلی این سدها در صورتی بوجود می آید که مطالعات حوضچه آن بطور دقیق صورت نگرفته باشد و در زیرزمین نیز خروجی های دیگر نیز وجود داشته باشد.
انواع سدها از نظر کاربرد:
1) سدهای مخزنی:به منظور ذخیره آب برای تاءمین مصارف شرب، کشاورزی و صنعت احداث می گردد.حجم مخزن این سدها بسیار بزرگ است.این نوع سدها شامل سدهای بتنی دو قوسی و بتنی وزنی و سدهای خاکی می شوند.
2) سدهای تنظیمی:هدف از ساخت این سدها تنظیم دبی ثابتی برای رودخانه می باشد.این نوع سدها در پائین دست سدهای مخزنی بزرگ احداث می گردند.ارتفاع آنها کم و میزان حجم آبی که در آن ها ذخیره می شود، کم می باشد.جنس این سدها اکثرا بتنی با حاشیه های سنگریزه ای می باشد.

3)سدهای انحرافی:برای منحرف کردن آب مورد استفاده قرار می گیرند،این سدها در مسیر رودخانه ها احداث می گردند و با افزایش هد آب باعث سوار شدن آب بر زمین های مجاور می گردد.همچنین از این سدها برای منحرف کردن آب قبل و بعد از محل های ساخت سدهای بزرگ استفاده می شود.

4)سدهای رسوبگیر
این نوع سدها دارای ارتفاع کمی می باشد و جنس آنها بتن و سنگ می باشد.هدف ازاین سدها برای جلوگیری از ورود رسوبات به داخل سدهای بزرگ می باشد و قبل از این سدها احداث می شوند.

سازه های وابسته به سد:
پی ها وتکیه گاهها : از ارکان بسیار مهم سدها می باشند که نیاز به پایداری در طول ساخت و بهره برداری دارند.
اگرچه اغلب سدهای بتنی چه از نوع وزنی و پایدار و چه از نوع قوسی بر روی بسترهای سنگی مقاوم ساخته می شوند، ولی نیاز به کنترل مخصوصا مقاومت لغزشی و تراوشی دارند
سدهای بتنی قوسی نیاز به پی و تکیه گاههای مقاوم دارند و سدهای بتنی وزنی باید از نظر پی مقاوم باشند ولی اهمیت پی و دیواره در سدهای خاکی بسیار کمتر می باشد.
گالری ها ، اتاقک ها و شفت ها:
این سازه ها جهت حفاری ، تزریق،جمع آوری زهکش ها،نصب و راه اندازی و نگهداری وسایل جنبی در سدهابه کار می روندو قسمتی از ساختمان سد می باشند.
پائین ترین گالری در دیواره سد که عموما در داخل پی قرار دارد، گالری زهکش نامیده می شود و کلیه آبهای نشتی و زه ابهای خروجی از زهکش ها وارد این گالری می شود و سپس از آن تخلیه می گردد.

سریزها:
سریزها سازه های تنظیم کننده مانند دریچه ها و سازه های آرام کننده جریان مانند حوضچه آرامش از تاسیسات وابسته به سد هستند و در سدهای بتنی عموما بر زاویه پائین دست بدنه سد قرار می گیرند.

تخلیه کننده ها :
جهت انتقال آب از دریاچه سد به پائین دست آن به کار می روند و اجزاء آن عبارتند از:
کانل ورودی
آبراه
اتاقک دریچه
شوت و سرسره
انرژی گیر
از سازه های وابسته به سد هستند که کنترل رفتار و اطمینان از عملکرد آن در رفتار سد بسیار مهم است.
دریچه ها:
تمام دریچه ها و شیر آلات نصبی از تاسیسات وابسته به شمار می روند.


نیروهای وارد بر سد:

1 ) نیروی فشار منفذی
2 ) نیروی وزن سد
3 ) نیروی افقی آب در بالادست
4) نیروی عمودی آب در بالادست

موارد کنترل در سدهای بتنی:
تراز آب مخزن :
تراز آب مخزن با ذکر تاریخ اندازه گیری نوشته می شود و به صورت روزانه اندازه گیری می گردد.
تمام پارامترها از قبیل تغییر شکل ها و جابجایی هاو تاثیر درجه حرارت و تنش ها،کرنش ها و نیروی uplift تابع تراز آب می باشد.
دما :
اندازه گیری های دما شامل دمای آب و دمای هوا و دمای بتن در ترازها ئ نقاط مختلف است.
تراز آب بیشتر باشد بر دمای بتن تاثیر درجه حرارت کمتر است چون خود یک عایق است.
تغییر شکل ها :

تغییر جابجایی ها و،تغییر مکان های افقی و قائم و تغییر شکل های داخلی و دورانی
فشار منفذی :
که این فشار توسط پیزومتر بدست می آید.
( پیزومتر برای بدست آوردن فشار نقطه ای در خاک است‌.)
فشار ناشی از آب در خاک زیری که به سمت بالا وارد می شود را فشار منفذی گویند و با نصب پیزومترها در جهت سراب به پایاب در پی سد می توانیم فشار در هر نقطه را مشخص نماییم.علاوه بر آن از پیزومترها برای کاهش فشار منفذی استفاده می گردد.
نشت آب :
اگر نشت زیاد شود یعنی دیواره در حال ریزش است.

حرکات کل سد
زلزله :
با استفاده از دستگاه های زلزله نگار
بدنه،پی تکیه گاهها و سنگ بستر :
در طول عمر مفید سد حالات مختلفی اتفاق می افتد که باید سد در مقابل تمام این حالات پایدار و ایمن باشد.این حالات شامل وضعیت زمان ساخت اولین آبگیری در طولانی مدت تخلیه سریع،شرایط سیلابی و زلزله می باشد.
در تمام شرایط بایستی سد در مقابل واژگونی در هر یک از صفحات افقی در مقاطع میانی سد ، در کف و صفحه های پائین تر از کف ایمن باشدو نیز صفحات میانی بدنه و صفحات پی و یا ترکیبی از آن ها لغزش رخ ندهد و بالاخره تنش ها در حد مجاز باشد.
در مورد سدهای قوسی رفتار سد به صورت انتقال نیرو از طریق قوس ها به تکیه گاه هاو انتقال بخشی دیگر به پی می باشد.
عموما رفتار سد در مواقع سیلابی و زلزله باید پیش بینی گردد.پاسخ سد در مواقع زلزله به مشخصات حرکت زمین در عرض و ارتفاع بستگی دارد.
حرکت آب مخزن در اثر زلزله تغییر شکل پذیری سنگ کف و تاثیر متقابل حرکات آب ، سد و بستر باید بررسی گردد.

اثر بارها و نیروهای خارجی بر جسم سد به صورت های زیر در رفتار سد ظاهر می شود:
1) تغییر شکل سد به صورتشعاعی در جهت افق و مماسی از سراب به پایاب در سدهای قوسی و به صورت افقی و قائم در سدهای وزنی و خاکی می باشد
2) تغییر شکل سنگ که شامل تراکم،تورم و یا چرخش می شود.
3) تغییرات در درزهای اتصال افقی
4) تغییرات کرنش و تنش در بتن
5) چرخش بدنه سد یا سنگ بستر
6) ایجاد فشار uplift
7) نشت آب
8) ایجاد ترک در بدنه و تکیه گاه ها