ch_curs_9_10_11_2013

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

1/88Curs de Constructii Hidrotehnice II ACH Sarghiuta Radu

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

2/88

BARAJE MOBILEDefini t ie

Barajele mobile (stavilarele) sunt baraje de mica

inaltime ce se construiesc pe cursurile de apa in

scopul ridicarii nivelului natural si eventual al

realizarii unei acumulari.

Sunt alcatuite din doua parti distincte:

partea fixa- compusa din corpul deversor, pile si culei ;partea mobilaalcatuita din stavile si batardouri.

Curs de Constructii Hidrotehnice CFDP Sarghiuta Radu

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

3/88

BARAJE MOBILE

Functi i

asigurarea captarii sau derivarii debitelor pentru uzine hidroelectrice, pentrualimentari cu apa potabila sau industriala, pentru irigatii sau mentinerea insectorul barat a adncimii necesare pentru navigatie;

asigurarea capacitatii de evacuare a apelor fara ca nivelul maxim admis inamonte sa fie depasit;

mentinerea unui nivel constant in aductiunile cu nivel liber care sa lefereasca de variatiile nivelului apei din albia naturala a rului;

evacuarea in aval a aluviunilor depuse la anumite intervale de timp, fara ase pierde insa cantitati prea mari de apa;

evacuarea cu usurinta a corpurilor plutitoare, aduse mai ales de apele mariprecum si a gheturilor ce apar in perioada de primavara.


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

4/88

BARAJE MOBILE

Barajele pentru navigaie fac parte din categoria barajelor mobile fiindconstrucii de barare a cursului de ap n scopul amenajrii acestuia pentrunavigaie. Aacum s-a artat n capitolul precedent, canalizarea cursurilor deap pentru navigaie presupune realizarea unor baraje i ecluze care sasigurare adncimea necesar pentru navigaie n cadrul unor amenajrihidrotehnice.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

5/88

Baraje mobile pentru navigatie

Barajele pentru navigaie pot fi clasificate n baraje navigabile sau non-navigabile dupcum tranzitarea navelor ntre cele doubiefuri se poate faceprin corpul barajului sau nu.

Baraj navigabil Olmsted SUA

Barajul Str (Germania)

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

6/88

Criterii privind stabilirea amplasamentului

Stabilirea amplasamentului depinde de o serie de factori interdependeni carefac obiectul analizelor tehnico-economice, de mediu, ipolitice.

Aceti factori se refer la aspectele hidrologice (debite), hidraulice (regim decurgere, viteze, transport de aluviuni), geologice (condiiide fundare sau lucrride mbuntire a fundaiei), topografice (optimizarea spaiului disponibil,poziionareastructurii, acces n amplasament n timpul construcieiidup,demediu (minimizarea impactului asupra mediului) iestetice.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

7/88

ALCTUIRE STRUCTURAL GENERAL

Din punct de vedere structural barajele mobile sunt alctuite din dou pri:partea fix - compus din corpul deversor, pile i culei;partea mobil - constituit din stavile i batardouri.

Corpul deversor mpreun cu elementele mobile asigur realizarea reteniei idescrcarea debitelor de ap n aval. Prin manevrarea stavilelor seciunea

barat poate fi deschis n ntregime sau parial.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

8/88

ALCTUIRE STRUCTURAL GENERAL

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

9/88

ALCATUIRE CONSTRUCTIVA IN PLAN

Amplasamentele acestor lucrari suntcaracteristice in general zonelor de

deal si de ses.


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

10/88

ALCATUIRE CONSTRUCTIVA IN PLAN

cmp

deversor

pilaculee

bazin disipator

albie regularizata

zid de sprijin

STAVILAR

CHE

bazin de linistire

zid de racordbaraj

pereu din b. a.

de pamnt


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

11/88

ALCATUIRE CONSTRUCTIVA IN SECTIUNE TRANSVERSALA


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

12/88

1- avant radier; 2- zid de racord; 3galerie de injecii i drenaj; 4 ni batardou amonte;5stavil clapet; 6 stavil segment; 7 - ni batardou aval; 8 radier; 9 - pil; 10 disipator; 11

- dini deflectori; 12 rizberm; 13 strat filtrant; 14 - zid de gard aval.

ALCATUIRE IN SECTIUNE TRANSVERSALA

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

13/88

Pilele i culeele

Pilele iculeelesunt principalele elemente structurale ce alctuiescpartea fix. Pilelempart cmpul barat n deschideri deversante sau pasaje pentru nave. Culeele asigurlegtura cu celelalte structuri aflate n cmpul barat (ecluze, centrale hidroelectrice,diguri) sau realizeaz nchiderea n versani. Pilele i culeele au rolul de a asigurareazemul pentru stavile, batardouri, poduri de serviciu sau rutiere, echipamentele deacionarea stavilelor, pentru camera de comandide a transfera fundaieisolicitrilela

care sunt supuse. Grosimea lor este dictatde tipul stavilelor utilizate ide deschidereacmpului deversant. Conturul n seciune orizontal poate cuprinde niele pentrubatardouri sau stavile, ghidajele pentru stavile sau scuturi metalice, reprezentnd piesemetalice nglobate n beton.

Lungimile pilelor iculeelor depind de tipul de stavil. Astfel n cazul stavilelor verticale

lungimile sunt minime. n cazul stavilelor segment aceste lungimi depind de poziiaarticulaiein raport cu cele doubiefuri, n amonte sau aval.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

14/88

Pragul deversant

Structura fixdin beton este completatde pragul deversantcare asigurietanareala partea inferioara barajului. Pragul este o construciemasivdinbeton a creinlime poate fi apropiat de nivelul albiei sau cu mult pesteacesta. Principala funcie din punct de vedere structural este cea de suportpentru stavile batardouri, fundaiepentru pile iculee n anumite configuraiidealctuire. Din punct de vedere hidraulic poate fi deversor cu profil practic saudeversor de tip prag lat.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

15/88

Numrul i lungimea deschiderilor deversante

Numrul i lungimea cmpurilor deversante se determin pe baza unor analizemulticriteriale lund n considerare impactul hidraulic, procesul de colmatare, tipul destaviliechipamente de acionareimentenanaacestora.

Numrul deschiderilor depinde n primul rnd de limea barat a cursului de ap i delungimea aleaspentru o deschidere deversant. Mrimeadeschiderii depinde de tipul destavil. Valorile maxime ale dimensiunilor sunt:nlimeade 6-7 m ilungimea de 30-35 m.

Dimensiunile economice sunt practic apropiate de 15-20 m. Economicitatea stavilei estedirect influenatde raportul ntre dimensiuni sale: Hstavil/Lstavil. n cazul stavilelor segmentunele studii au artatcraportul optim tinde spre 1 sau chiar valori supraunitare.

n cazul unor lungimi mari inlimimici se ajunge de multe ori la o folosire incompletamaterialului din grinzile principale. Pentru stavilele clapetraportul optim este cuprins ntre1/4...1/6. La stabilirea lungimii cmpului deversant trebuie inut cont i de dimensiunilemaxime ale batardoului, mentenanaacestuia ifuncionarearapidn cazuri de urgen.

Se recomandadoptarea a cel puin3 deschideri deversante pentru asigurarea condiiilorde funcionaren siguran.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

16/88

Etanarea i drenarea fundaiilor


Ridicarea nivelului n amonte, favorizeazinfiltrarea apei prin straturile permeabile din fundaiabarajului. Acesteinfiltraii conduc la cretereapresiunii pe talpa barajului sau la baza straturilor impermeabile (de marn) dinfundaie,precum ila antrenarea particulelor fine din straturile nisipoase, punnd n pericol siguranabarajului.Pentru reducerea infiltraiilorn fundaie,la piciorul amonte al barajului se realizeazun ecran de etanaredinbeton care strbatestraturile nisipoase i se ncastreaz n roca de baz. Acest ecran este dispus pe latura

amonte a barajului ise poate continua sub digurile laterale de pmntatunci cnd sunt prevzuteiasemenealucrri. Latura aval poate rmnedeschispentru a permite drenarea libera infiltraiilor.Ca msurisuplimentare de reducere a presiunii pe talpa barajului sau la baza straturilor de marndin fundaie,mai ales n cazul unor terenuri alctuitedin straturi nisipoase frdrenare liber n aval, se prevddrenuriverticale.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

17/88

LUCRARILE DE DISIPARE A ENERGIEI

Lucrarile de disipare a energiei se compun

din: bazin disipator si rizberma. Bazinuldisipator se poate realiza intr-o singura

treapta sau in doua trepte. Disipatoarele

ntr-o singur treapt, datorit adncimii

mari a bazinului impun coborrea cotei de

fundare a radierului bazinului ceea ce

conduce la volume suplimentare de

excavaii i de beton.


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

18/88

Alcatuire constructiva pentru sistemele de evacuare

1) 2)

3)1. Cu profil deversant + stavile de dimensiuni micisau cel mult mijlocii

2. Cu prag deversant lat + stavile de deschidere si

inaltimi mari

3. profil deversant care adaposteste vane de fund

si stavile de coronament


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

19/88

Sisteme constructive de alctuirea prii fixe

Partea fix a barajului se realizeaz din elemente sau uniti structuralemonolite, conectate ntre ele prin intermediul rosturilor i care acioneaz nansamblu ca o structur continu. Sursa discontinuitilor ntr-o structur debeton masivo reprezintcondiiilede turnare a betonului, precum icerinelede flexibilitate ale structurii.

Configuraiile structurale posibile ce depind de caracteristicile terenului defundare sunt:sitemul cu radier general;sistemul cu pile independente;sistemul cu cuve;sisteme mixte.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

20/88

Sistemul cu radier

general .Radierul generaleste alcatuit dintr-o placade fundatie, continua de-alungul intregului front deretentie, in care suntincastrare pilele

a

b

Sistemul cu pi le

independente.In acestsistem constructiv pilele sunt

separate de radier prinrosturi permanente.Deoarece in acest sistem,pilele preiau sarciniimportante, fundatiile lor selargesc si se adancesc fatade restul barajului.

a

b

Sistemul cu cuve.In acestsistem pilele sunt sectionatede rosturi in lungul lor. In

acest mod, fiecare deschiderelucreaza independent, placaradierului (sau praguldeversor) si doua semipileadiacente formand un sistemmonolit


Sisteme constructive de alcatuire a partii fixe astavilarelor

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

21/88

Partea mobila - Clasificarea stavilelor

In functie de orificiile pe care le comanda

stavile de suprafata

stavile de adncime (vane)

Dupa destinatie:

stavile principale pentru exploatare;

stavile de reparatii si de avarii, ce dubleaza stavilele principale.Dupa forma:

stavile plane;

stavile segment;

stavile cilindrice;

stavile sector; stavile clapete;

stavile ferme hidraulice;

alte tipuri.


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

22/88

Partea mobila - Clasificarea stavilelor

Dup modul de transmitere a mpingerilor ctre partea fix din beton a

barajului stavilele se pot clasifica n:

stavile ce transmit mpingerea din presiunea hidrostatic pilelor iculeelor, lucrnd ca o grind simplu rezemat;stavile ce transmit mpingerea din presiunea hidrostatic corpului

deversant (radierului), lucrnd ca o grind n consol.Pentru fiecare dintre cele dou categorii, stavilele difer i dup modul

lor de micarei anume: cu micare de translaie, cu micare de rotaie, cumicare de rostogolire, stavile plutitoare sau combinate.Dup modul de acionare stavilele pot fi:

acionate manual (stavile plane de lemn, sau metalice, de dimensiuni

mici);acionate mecanic (majoritatea stavilelor);acionate hidraulic (sector, clapete, ferme hidraulice).

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

23/88

Criteriile de alegere a tipului de stavila

1. criterii functionale:evacuarea plutitorilor si a ghetii;evacuarea aluviunilor;evacuarea debitelor de viitura;reglarea nivelului amonte;automatizarea conditiilor de functionare pe timp de iarna.

2. criterii economice:greutatea stavilei si a mecanismelor;influenta tipului de stavila asupra costului partii fixe a stavilarului.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

24/88

BARAJE MOBILE

Cond i t i i de exploatare a stavi lelor

Stavilele trebuie sa asigure functiile barajului mobilatt in conditii normale de exploatare ct si inconditii speciale.Reglarea nivelului apei, ca si descarcarea apelormari, se efectueaza prin deschideri de diferitegrade ale stavilelor. La stavilele de tip ridicatorscurgera apei se face pe sub corpul lor, iar la celede tip cobortor, prin deversare.


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

25/88

Conditii de exploatare

n cazul stavilelor clapet, o atenie deosebit trebuie acordat pericoluluivibraiilor n timpul deversrii. Evitarea acestui fenomen se poate face prinaerarea spaiului de sub lama deversant cu ajutorul conductelor de aerisireamplasate n pile, sau prin fragmentarea lamei deversante cu ajutorul unorprofile speciale, prevzutepe creasta clapetei.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

26/88

Stavile segment

Stavila segment este alctuit dintr-un panou metalic de form circular (segment de cilindru) rigidizat,susinut la extremitide brae metalice ce rotesc n jurul unui ax orizontal prin intermediul unor articulaii

nglobate n corpul pilelor.

n funciede poziiape care o are fade bieful amonte stavila segment poate fi normalsau invers.

Echipamentele de acionare a stavilelor sunt amplasate pe pile i pot fi de tip mecanic sau hidraulic.Acionarea mecanic a stavilelor se poate face prin intermediul tijelor, sau a lanurilor Gall. n cazulechipamentelor hidromecanice sunt folosite servomotoare acionatede ulei sub presiune.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

27/88

Barajul Eider, Germania

Location in Northern Germany (close to the mouth of the Eider-River)

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

28/88


General view looking south-west

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

29/88


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

30/88


View from the sea-side

View from the Eider-River-side (in the background Compression gate arms with pivot bearingsthe control tower)

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

31/88

Stavila plana dubla carlig

Stavilele plane sunt alctuite dinpanouri metalice rigidizate ce sedeplaseaz vertical n nieleprevzute n corpul pilelor.Panourile sunt montate pe role cepermit deplasare sub ap.

Aciunea apei este transmispilelor.Acionarestavilei se face cu

echipamente mecanice prinintermediul lanurilorsau cablurilor,prinse la ambele capete.Principalul dezavantaj al acestui tipde stavil l constitue nlimeamare a pilei, ce rezultdin condiiade asigurare a ridicriicomplete astavilei deasupra nivelului apei.

Pentru a permite evacuareaplutitorilor fr pierderi mari deap, se folosesc stavile dublealctuite din dou stavileindependente. Exist diferite tipuride stavile plane duble.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

32/88

Stavila cilindricaStavila cilindric este alctuit dintr-un corpcilindric confecionatdintr-o tolmetalicrigidizatla interior prin cadre transversale i rezemat la

cele dou extremiti. Micarea stavilei se faceprin rostogolire pe cremaliere montate n nieledinpile.

Stavilele cilindrice au avantajul unei rigiditi multmai mari dect a celorlalte tipuri de stavile i deaceea pot fi folosite la deschideri mari, de ordinul a50 m. Greutatea mare, montajul dificil i

imposibilitatea automatizrii sunt principaleledezavantaje ale acestui tip de stavil.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

33/88

Stavile clapeta

Stavila clapet este constituit dintr-un panoumetalic drept sau curb articulat la partea inferioarnradier. n poziie cobort creeaz un profildeversant. Acest tip de stavil poate fi folosit nechiparea deschiderilor navigabile. n funcie demodul de transmitere a ncrcrilor exterioare princorpul stavilei exist:clapete plane;

clapete cu tub de rigidizare, rezistent la torsiune;clapete dublu bordate cu manta amonte i aval,rigidizate sub formde burtde pete.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

34/88

Stavile clapeta

Manevrarea stavilelor se poate face cuechipamente mecanice sau hidraulice.Clapetele pot fi echilibrate sau neechilibratedup cum momentul dat de greutatea ipresiunea apei este sau nu echilibrat.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

35/88

Stavile clapeta

Prinderea stavilei se poate face la un

sigur captsau la ambele capete.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

36/88

Stavile ridicatoare

Cunoscut sub denumirea de wicket

gaten englezsau vanne haussenfrancez, stavila ridictoare estefolosit de peste 100 de ani nechiparea barajelor navigabile. Stavilaeste alctuit din panouri metalice saudin lemn de1-3 m lungime, ce bareazcursul de ap pe toatnlimea lor.Panourile sunt articulate la parteainferioarde radier. Acest tip de stavilpoate fi utilizat i pentru echipareadeschiderile nenavigabile.Coborrea stavilei se face cu ajutorulunei prese hidraulice sau cric, prinaplicarea unei forela faaamonte, sauprin alte mijloace mecanice. Stavila

poate fi meninut n poziia ridicatprin intermediul unui arc de susinere,ce permite astfel retragerea cilindruluii acionarea lui doar n timpulmanevrelor.La acest tip de stavil se remarcabsenapilelor. Principalul dezavantaj lconstitue dificultile de ntreinere a

echipamentelor.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

37/88

Stavile ferme hidraulice

Stavilele de tip ferme

hidraulice sunt alctuite dindoupanouri articulate n radier.

n poziie ridicat cele douelemente alctuiescun acoperiiar n poziie cobort suntadpostite ntr-o camer deechilibru special realizat ncorpul radierului.

Manevrarea stavilei se facehidraulic, prin reglarea niveluluiapei n camera de echilibru.

Alimentarea cu ap ievacuarea apei din camer serealizez prin intermediul adou galerii ce comunic cuamontele i respectiv avalul icare sunt echipate cu vane.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

38/88

Stavile sector

Stavila sectorare forma unui sector de cerc ieste adpostit n poziiecobortntr-o camerde echilibru prevzut n radierul barajului. Manevrarea stavilei se face hidraulic prin presiuneaapei ce ptrunden camer. Forade ridicare poate fi suplimentatprin ataareaunor flotori sau

utilizarea unor cilindri hidraulici.Stavila poate fi nchisdoar pe doudintre cele trei fee (stavilnecat),sau pe toate cele treifee (stavil plutitoare). Exist i stavile seminecate la care faa aval este parial etan, apaputnd ptrunden interiorul stavilei n timpul deversrii.Stavilele sector sunt stavile de tip cobortor cu axa de rotaieamplasatn amonte sau n aval.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

39/88

Stavile in arc

Stavile n arcde tipvizierspecial concepute pentru echiparea a trei baraje mobile, construite peRin n Olanda n anii 60, reprezint i azi o soluie novatoare. Barajele fac parte dintr-un amplu

proiect de canalizare a fluviului care include de asemenea ecluze navigabile. Denumirea de vizierprovine de la asemnarea cu viziera unui coif de cavaler, att ca form ct i ca mod de funcionare.

Regularizarea debitelor este realizat prin controlul deschiderii acestor stavile, precum i prinintermediul unor vane cilindrice situate n pila central.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

40/88

Stavile in arc

Lungimea cmpurilorcontrolate de acestestavile este de 54 m.Stavilele rmn n poziiaridicat cteva sptmni

n timpul iernii pentru

evacuarea rapida zpeziitopite. n aceast poziiestavila este nclinat la ununghi de 60 fa denivelul apei. n poziiecobort, ce corespundestrii curente deexploatare, este lsat un

spaiu doar de civacentimetri fa de cotasuperioara pragului.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

41/88

Stavile gonflabile

Termenul de "stavila gonflabila" serefera la o structura elastica inchisa subforma unui sac orizontal fixat etans pe ofundatie din beton. Structura elasticaeste realizata din cauciuc armat cu

tesatura textila capabila sa preiaeforturile provenite atat de la presiunearealizata artificial in interior, cat si de lapresiunea exercitata pe exterior de aparaului, presiuni pe care le transmite lafundatie. Prin introducerea aerului ininteriorul sacului acesta isi marestevolumul si determina obturarea uneisectiuni de curgere a apei astfel ca secreaza posibilitatea de realizare a uneiacumulari de apa pe raul respectiv.


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

42/88

Stavile gonflabile

Anvelopa elastic se fixeaz cu buloane pe un radier de beton amplasat la cota albiei. Sistemul defixare pe radier permite realizarea unor deschideri foarte mari, de ordinul zecilor de metri. Cea mai maredeschidere cunoscutmsoar135 m. Lungimea acestor deschideri este limitatn practicde o seriede factori precum: condiiile de fabricaie, de transport, punere n oper, sitemul de umflare idezumflare, posibilitilede aerare a lamei deversante ide nlocuire a anvelopei n cazul deteriorrii.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

43/88

Stavile gonflabile

nlimileuzuale sunt cuprinse ntre 1,50 3,00 m, chiar dac exist ibaraje cu nlimi de 6 m. n

imaginile din figura 4.23 sunt prezentate secvenelede montare a anvelopei.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

44/88

Stavile gonflabile

Anvelopele pot fi umflate cu aer sau cu ap. Primele baraje gonflabile foloseau apa, a crei masasigura stabilitatea la deversare. n prezent este tot mai utilizat sistemul cu aer datoritsimplitii.

n radierul de beton se amplaseazcircuitul de evicare permite introducerea aerului sub presiune ninteriorul camerei elastice de la suflantele amplasate ntr-o camersituatpe malul apei. Prin umflare,camera asigurreteniaapei ntre cota radierului icota superioarrealizatde camern stare umflat.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

45/88

Stavile gonflabile exemplu

Perna balast

SECTIUNE TRANSVERSALA BARAJ GONFLABIL

+ 4.60

+ 3.20+ 3.50

NNR + 3.00

+1.50

- 1.00

- 5.50

12.00

2.00

- 3.50

2.00

BIEF CENTRALA BIEF CANAL DERIVATIE

Radier betonat

Radier betonatpe pat de balast

din materiale locale

Umplutura compactataUmplutura din argila

compactata

Amplasamentul barajului mobil se afla laintrarea in canalul de aductiune ce faceracordul dintre canalul de derivatieDunare Marea Neagra si bazinul dedistributie al pompelor principale deracire a reactoarelor de la CNECernavoda.

Scop: asigurarea alimentarii cu apa deracire a reactorului Unitatii nr. 1 a CNECerna Voda


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

46/88

22.00

4 unitati x 6 pompe x 5 m.c./s

65.00

BARAJ GONFLABILDeschidere L = 72 m

-1.00

-3.50-3.50

-1.00

-5.50

2:1

2:1

+4.60

2.503.00 22.00

1.5

-3.30

1.5

22.00

2

Pila centrala

L = 12m

12.002.50

2:1

333 233 1.5

22.00

PROFIL LONGITUDINAL PRIN BARAJUL GONFLABIL

4 unitati x 6 pompe x 5 m.c./s

SC. 1 : 500

+ 4.60

+7.10

Platforma betonata

Perna balast

Coloane tip BENOTTO 1080mm; L = 24m

- 28.50

- 25.50

Perna balast

+3.20

Platforma betonata

Spatiu tehnologic

-5.50

Umplutura

G

Zid de sprijin din beton

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

47/88

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

48/88

Fig. 2.9 Sectiune tip prin stavila gonflabila

Fig. 2.10 Sistemul de fixare cu bolturi

a stavilei gonflabile SUMITOMO

Scara 1:5

Fig. 2.11 Sistemul de control-comanda aridicarii si coborarii stavilei gonflabile

Scara 1:1

H

nom.

H

maxim

aer

aer

Stavile gonflabile - functionare

Stavila gonflabila estereprezentata de ocamera elasticarealizata din cauciucarmat cu tesatura dinfibra textila de inaltarezistenta. Cameraelastica se prinde cu

buloane de un pat debeton amplasat la cotaradierului raului. Inradierul de beton seamplaseaza tevi carepermit introducereaaerului sub presiune ininteriorul camereielastice de la suflantele

amplasate intr-ocamera situata pe malulapei. Prin umflare,camera asigura retentiaapei intre radierul rauluisi cota superioararealizata de camera instare umflata.


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

49/88

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

50/88

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

51/88

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

52/88

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

53/88

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

54/88

Stavile gonflabile

Avantaje:

costul global mic al lucrrii;durata de execuie redus;securitatea sistemului din punct de vedere al manevrrii n condiii de viitureste superioar sistemului cu elemente metalice;timpul de manevr scurt;uor de pus n oper i adaptabil la lucrri existente;

anvelopa nu este sensibil la coroziune sau poluare;se adapteaz uor la deformaiile din fundaie sau la eforturile datorategheii.

Dezavantaje:

fragilitatea anvelopei la abraziune i contact cu betonul;vulnerabilitatea la actele de vandalism;durata de via limitat, ntre 20 i 40 de ani;instabilitatea lamei de ap n timpul deversrii, fenomen cu att maiaccentuat cu ct nlimea lamei este mai mare.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

55/88

Stavile Obermayer

Acest tip stavil este alctuit din panouri metalice articulate n radier, acionatepneumatic prin intermediul unor saci sau anvelope gonflabile amplasate sub ele.Umflarea anvelopelor se face cu aer. Nivelul amonte este meninut cu precizie princontrolul presiunii aerului din anvelope.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

56/88

Stavile Obermayer

Concepiamodularsimplificatt instalarea ct intreinereastavilelornlturndtotodatnecesitatea pilelor intermediare. Un alt avantaj al acestui sistem de alctuireeste acela cncazul unei avarii trebuie nlocuit doar modulul avariat i nu ntreg cmpul de stavile. Spredeosebire de stavilele cu tub de torsiune, stavilele Obermayer reazem pe ntreagadeschidere pe anvelopele gonflabile ceea ce conduce la o simplificare a fundaiei i oeficientizare a ntregii structuri.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

57/88


Limile uzuale ale panourilor metalice ianvelopelor aferente sunt cuprinse ntre1,5 3 m pentru nlimi pn la 2 m.Pentru nlimi mai mari, care pot ajungepn la maximum 10 m, dimensiunilevariazn limita unui raport subunitar ntrenlime i lime. Spaiul ntre panourilenvecinate este acoperit prin intermediulunor garnituri de etanare armate, fixate

pe marginile panourilor. O garnitur deetanarespecial cu frecare sczutesteprevzut de asemenea la margineapanourilor dinspre culei. n zonele cu climatrece panourile metalice sunt prevzute cuinstalaii de nclzire pentru a mpiedicaformarea gheii.

Stavile Obermayer

Panourile metalice sunt realizate din oelde nal rezisten, protejat mpotrivacoroziunii. Anvelopele gonflabile suntrealizate din cauciuc protejat cu straturirezistente la mbtrnire i ageniiatmosferici. Stavilele pot fi adaptate laorice form de deversor, oferind o soluieeficientn reabilitarea vechilor baraje.

Stavile Obermayer

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

58/88

Pregatire Instalare Final


Stavile Obermayer

Avantaje:

Control precis al nivelului amonte

Deschideri foarte mari

Protectie impotriva plutitorilor

Alcatuire modulara

Stavile Obermayer

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

59/88

Stavile Obermayer

n figura alaturata este ilustrat unexemplu de aplicare a acestui tip

de stavil la barajul Sinnissippi,situat pe Rock River n IllinoisStatele Unite, construit ntre anii2000-2002. Barajul Sinnissippi

nlocuieteun vechi baraj realizatla nceputul secolului XIX namonte de actualulamplasament. Principalelefolosinedeservite sunt: navigaiaprin asigurarea unei adncimicorespunztoare n amonte,derivarea apelor n canalulIllinois-Mississippi i ceaenergetic. Barajul este prevzutcu un deversor convenionalcu o

lungime de 168 m, i 7deschideri echipate cu stavile detip Obermayer cu o lungimetotal de 176 m. nlimeamaxima coloanei de apcreat

n amonte, msurat la cotacrestei stavilei n poziie ridicat,este de 3,2 m.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

60/88

Incarcarile ce actioneaza asupra unui stavilar

Incarcarile ce actioneaza asupra stavilarelor suntin mare masura cele care actioneaza asupra unuibaraj de greutate:greutatea proprie Gce include creutatea pilelor,radierului, stavilelor, podului si a celorlalteechipamente mecanice;presiunea hidrostatica orizontala Phsi verticalaPv;

subpresiunea statica Sssi dinamica Sd;presiunea ghetii Hg;presiunea aluviunilor Palsi impingereapamntului amonte Eamsi aval Eav;

presiunea valurilor W;incarcarile din cutremur - componentainertiala Cgsi cea hidrodinamica Ca;

incarcari datorate variatiilor detemperatura;actiunea vntului;fortele provocate de tractiune sau frnarepe caile de rulare.


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

61/88

Ipoteze de calcul

ipoteza de constructie in care se considera incarcarile verticaleprovenite din greutatea proprie; ipoteza de exploatare normala: toate cmpurile sunt inchise de

stavile; in bieful amonte nivel normal de retentie in bieful aval nivelminim; trebuie facute verificari si pentru nivelul critic cuprins intre celmaxim si cel minim, pentru care coeficientul de stabilitate la

alunecare este minim; ipoteza de reparatie: un cmp este inchis cu batardourile deinterventie in timp ce cmpul vecin deverseaza;

ipoteza de regim catastrofal sau evacuarea unei viituri maxime careinseamna ca toate cmpurile sunt deschise, nivelurile amonte siaval corespunznd celor necesare evacuarii viiturii de calcul; se

obisnuieste sa se considere de asemenea si functionarea partiala asistemului de drenaj, ceea ce conduce la subpresiuni mari.


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

62/88

Etapele premergatoare calculelor statice

adoptarea celui mai adecvat sistem constructiv, compatibil cuconditiile geotehnice ale amplasamentului;

evaluarea incarcarilor in cadrul schemei de calcul considerate; stabilirea simultaneitatii incarcarilor, cu coeficientii de sigurantacorespunzatori.


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

63/88

Calculul sistemelor cu pile independente

y

y

x

x

w

M

w

M

A

N


Pilele se verific lastabilitatea laalunecare, la solicitrimaxime n suprafaade fundaie i ncorpul lor, n douipoteze principale:

ipoteza de exploatarenormal;

ipoteza de reparaii.Armarea se face pe baza

eforturile calculate ndiverse seciuni ale

pilei. Verificareaeforturilor se face curelaia:

C l l l il l b j l hi t t il t

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

64/88

Calculul pilelor barajelor echipate cu stavile segment

Precomprimarea pilei n zona articulaiei stavilei

La barajele echipate custavile segment, n

articulaiile stavileiacioneaz fore concentratemari. De aceea zona situat

n aval de articulaie seancoreaz de zona amontea pilei prevzndu-se o

armare corespunztoare.Efortul de ntindere estepreluat de regul prinarmtur dispus n evantaicare n funciede geometriapilei, se prelungete maimult sau mai puin n

amonte. La unele baraje seaplic precomprimarea pileiprin ancore, n zona depreluare a foreitransmise narticulaie

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

65/88

Calculul pilelor prevazute cu nise

In cazul pilelor prevazute cu nise pentru batardouri sau stavile plane, se verifica eforturile deintindere si forfecare ce apar in sectiunea verticala ce trece prin muchiile aval ale niselor. Pentruaceasta se determina mai inti distributiile de eforturi normale si tangentiale din fundatia pilei.Se considera un plan vertical ce trece prin muchia aval a nisei impartind pila in doua portiuni I si II.Din ecuatiile de echilibru aplicate pentru una din cele doua portiuni se determina fortele sectionaleM, N, si Tce actioneaza in centrul de greutate al planului.

w

M

A

Nt

A

Tmediu


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

66/88

Calculul radierului

La sistemele cu pile independente radierulse verifica in special la alunecare si plutire.Deoarece radierul preia incarcari verticalemici in raport cu cele orizontale conditia destabilitate la alunecare este dificil de realizat.Ipotezele de calcul cele mai dezavantajoase

sunt:

ipoteza regimului normal de exploataresi ipoteza de reparatii, care conduc laimpingeri orizontale mari;

ipoteza de regim catastrofal, care

pericliteaza in special stabilitatea laplutire.

fV

H


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

67/88

Calculul radierului

In cazul in care roca de baza se gaseste la adncimi mari se verifica stabilitatea laalunecare pe suprafete cilindrice si in masa terenului de fundatie precum si pesuprafetele de contact intre straturi in situatia unor stratificatii pronuntate cu inclinare spreaval.


Calcule de rezistenta la sisteme cu cuve

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

68/88

m


n cazul sistemelor tip cuv, pilele sausemipilele se consider ncastrate nradier, momentul din ncastrare fiind datde urmtoarelefore:presiunea hidrostaticpe faainterioarapilelor, component ce nu mai esteechilibrat de presiunea care semanifesta la faadinspre rost Ph;presiunea gheiiPg;

ncrcrile din frnare sau traciune ngrinzile podului i care se transmit

semipilelor Ft;ncrcriledin variaiilede temperaturceapar n grinzile podului.

C l l d i t t l i t m

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

69/88

Situaia cea mai defavorabil este cea n care se consider nivelul apei n amonte pn la zona deetanare,iar n aval de etanarecel din bieful aval. Intre cele douniveluri se face o racordare treptat.

Rostul se poate nchide din cauza tasrilormpiedicnd curgerea apei, situaiedefavorabil,deoarece ncazul unei goliri rapide a cuvei pe faaexterioara semipilei va aciona o forneechilibrat. Aceastsituaietrebuie evitatprintr-o drenare eficienta rostului dintre semipile.Ipoteza deformaiilor plane nu este ndeplinit n realitate, mai ales n zona capetelor amonte i aval,datorit schimbrilor brute de seciune ale pilelor. n calculele curente se consider o zon cuprins

ntre liniile nclinate la 4560ce pornesc din muchia fundaiei,zonpe care se poate accepta n modaproximativ ipoteza deformaiilorplane.


Rost largit: 1-etansareverticala; 2-cofraj de tabla; 3-

scnduri distantiere

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

70/88


Ipoteza deformatiilor plane nu esteindeplinita in realitate, mai alesspre capete, datorita schimbarilorbruste de sectiune ale pilelor. Seconsidera de aceea in calculelecurente o zona delimitata de liniiinclinate la 4560ce pornesc din

muchia fundatiei, in care estesatisfacuta in mod aproximativipoteza deformatiilor plane


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

71/88

Calculul radierului

Radierul se considera in calcul ca o placa sau ca un sistem de grinzi pe mediuelastic. In functie de grosimea radierului rezulta o rigiditate finita sau infinita in raportcu terenul de fundare.

Etapele de calcul sunt: determinarea diagramei de presiune pe terenul de fundare, presiunea reactiva ce

trebuie sa satisfaca conditia de echilibru pe verticala; determinarea eforturilor sectionale, moment incovoietor M si forta taietoare T;

armarea radierului, determinarea coeficientului de armare %. Ipotezele admise in mod uzual in calculul constructiilor pe mediu elastic sunt: ipoteza lui Winkler, care considera proportionalitatea intre deformatie si presiune pe

mediu elastic

kyp


P bl m lm t ii l il

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

72/88

Problema colmatrii lacurilor

n regim natural cursul de ap secaracterizeaz printr-o stabilitate

morfologic;Etapa iniial de colmatarea ncepe de la

coada lacului, unde se depun aluviunilede fund mai grele, formnd aa numitulbanc ntrit;

Prismul aluviunilor de fund avanseaz pesteprismul format din aluviunile aflate n

suspensie, extinzandu-se n acelai timpi n zona de remuu, unde aparsupranlri ale nivelului suprafeeilibere;

Procesul de colmatare continu, pn cnddup un anumit numr de ciclurihidrologice, prismul aluviunilor nsuspensie ajunge la baraj;

Volumul iniial al acumulrii pn la NNReste practic colmatat, aluviuniledepunndu-se parial n zona de remuu,iar alt parte fiind descrcat n aval;

n etapa final teoretic a procesului,depunerile au evoluat pn la anulareafunciilor lacului i reapariia pantei

iniiale (I0).

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

73/88

Problema colmatrii lacurilor

1. Diminuarea capacitii de stocare prin reducerea volumului util ca urmare a

depunerii de sedimente n acumulare, cu consecine asupra gospodririiapelor.

2. Afecteaz sigurana barajului deoarece este afectat capacitatea de preluarea viiturilor. Prin creterea volumului de depuneri n acumulare se poate ajungen situaia deversrii barajului, care poate fi urmat de crearea unor bree sauchiar de ruperea barajului. Sigurana barajului este pus n pericol totodat iprin obstrucionarea organelor de golire.

3. Alt efect important const n blocarea intrrilor n prize cu materiale depuse napropierea barajelor.Aceste blocri pot avea consecinte foarte grave prinscoaterea din funciune a unor consumatori.

4. Colmatarea la coada lacurilor are efecte asupra ntinderii i configuraieizonelor inundate de viituri. Acest tip de colmatare poate pune n pericolaezri omeneti i alte obiective situate in amonte de acumualre (obiectiveindustriale, ci ferate, drumuri, etc.).

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

74/88

Problema colmatrii lacurilorMsurile generale de reducerea acestui fenomen constau n primul rnd ntr-

o exploatare corect a barajului deversor n timpul viiturii, prin coborreanivelului n lac diminundu-se depunerile, debitul solid fiind tranzitat n aval. ncazul rurilor cu transport mare de aluviuni se impune ca amenajarea n treptea acestora sa nceap din amonte. O alt msura const n evitarea unorregimuri de scurgere pulsatorie printr-o exploatare raionala a acumulrilor.

Adoptarea unor soluii de baraje deversoare cu praguri coborte i un

numr suficient de deschideri conduce de asemenea la reducerea colmatriilacurilor. La aceste msuri se adaug cele ce vizeaz stabilitatea versanilorprin exploatarea raional a pdurilor, stingerea torenilor i realizarea de lucrriantierozionale n bazinul rului ce se amenajeaz.

Efectele colmatrii pot fi diminuate prin msuri specifice precum:ndeprtarea din acumulare a depunerilor cu mijloace mecanice i

hidromecanice sau splarea hidraulic prin golirile de fund i refacereacapacitii lacului prin supranlarea lucrrilor.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

75/88

Exemplu de colmatare acumularea Pucioasa

Acumularea Pucioasa este amplasat pe rul Ialomia,amonte de confluena cu rul Bizdidel, pe teritoriuloraului Pucioasa, judeul Dmbovia. Lucrarea a fostexecutat ntre anii 1971-1975 i pus n funciune nanul 1975.Barajul deversor de tip stvilar este executat din beton

masiv, delimitat de dou culei laterale i dou pileintermediare, avndnlimeamaximde 30,5 m.Barajul deversor are 3 goliri de fund, echipate cu vanesegment 4 x 4 m2. La partea superioar, deasupra celortrei vane segment, este prevzut o stavil clapetmetalic chesonat (tip burt de pete), avnd

dimensiunile 162,5 m 2.Barajul deversor se continu n aval cu disipatorul deenergie, format din dou trepte, primul bazin avndlungimea de 36 m icel de-al doilea lungimea de 24 m.

Pucioasa

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

76/88

COLMATARE

COADA

LACULUI

Acumularea are multiplefolosine, i anume alimentareacu ap, producerea de energie

electric, atenuarea viituriloravnd, (prin exploataretranzitarea viiturilor, decalndvrful viiturii pentru evitareasuprapunerii n aval cu viiturileafluenilor mai importani),

pisciculturiagrement.Ca urmare a viiturilor ce au avutloc de-a lungul timpului pe rulIalomia, s-a constatat odiminuare semnificativ avolumului lacului de acumulare,

datorit depunerilor de aluviuni.

Procesul de depunere al aluviunilor a

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

77/88

Procesul de depunere al aluviunilor anceput chiar din primul an al punerii nfunciune a acumulrii, la tranzitareaprimei viituri.

Procesul de colmatare a nceput dincoada lacului extinzndu-se spre baraj.n prezent cuveta lacului, n zonacolmatat, este plin de vegetaie careeste puternic nelenit, aceasta fcnddificildislocarea materialului depus, la o

golire a lacului n timpul tranzitrii uneiviituri.Gradul de colmatare al lacului deacumulare este n prezent de cca. 54 %.Stadiul avansat de colmatare al laculuiprezint un factor de risc n exploatarea

amenajrii, existnd, n cazul unei viituri,posibilitatea deversrii digului mal dreptatt n lateral ct in zona de ncastrarea digului mal drept n rambleul ciiferate.

Calcule de optimizare

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

78/88

Calcule de optimizare

Ipotezele de calcul:

1. pastrarea constanta a inaltimiistavilei si a corpului deversor, intimp ce numarul de deschiderivariaza pentru o lungime totala afrontului deversant constanta;

2. pastrarea constanta a numaruluide deschideri si a debitului totaldeversat in timp ce lungimeaacestora, inaltimea stavilei si acorpului deversor variaza.

a-variatia costului cu numarul deschiderilor; b- variatia costului cu

inaltimea stavilei; c-sectiune tip Olt-aval.


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

79/88

Aspecte privind tehnologia de execuie a barajelor

Execuia barajului prinmijloacele tradiionalepresupune asigurarea uneiincinte uscate n care ssedesfoare lucrrile de

construcie. Exist maimulte variante de punere lauscat n funciede condiiiledin amplasament.O variant const nconstruirea unui batardouce bareaz provizoriu oporiune a cursului de ap,punnd la uscat doar oparte a incintei viitoruluibaraj.

Devierea apelor

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

80/88

Devierea apelor

Un alt mod de punere la uscat constn devierea apelor prin intermediul unei galerii sau alunui canal, ce va ocoli amplasamentul viitorului baraj. Att n amonte ct i n aval seexecut cte un batardou provizoriu. n felul acesta se va pune la uscat ntreaga incint

permindastfel o mai bunorganizare iinspecievizuala lucrrilor.

Devierea apelor

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

81/88

p

n funcie de condiiile locale, barajul

poate fi executat la uscat n afaracursului de ap, pe un canal dederivaie ce poate poate tia deexemplu un cot al cursului navigabil.Dup terminarea execuiei barajului,rul va fi deviat prin acest canal.

Batardourile sunt construcii provizoriiexecutate n general din materialelocale care se gsescn amplasament.Ele trebuie s fie impermeabile pentrua asigura etaneitateaincintei. Galeriilesau canalele executate pentru devierea

apei pot fi folosite ulterior n cadrullucrriica aduciunisau goliri.

Baraje din elemente prefabricate

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

82/88


Principalii parametri de care depinde adoptarea soluie cu prefabricatesunt:

dimensiunile cursului de ap;configuraia amplasamentului;condiiile hidraulice;spaiul disponibil n amplasament;posibilitile de acces;prezena unei uzine de prefabricare n zon;condiiile de navigaie: ecluze, poduri, adncime de navigaie.


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

83/88


Soluia prefabricrii a fost dejaaplicat n Frana, Statele Unite ialte ri ale lumii pentru lucrri dediverse grade de importan. nfigura alaturata este ilustrat unexemplu din Frana, barajul

Denouval pe Sena, n aval de Paris.Dimensiunile unui singur elementsunt de 75 m x 6 m. Transportul s-afcutcu docuri plutitoare iar punerea

n opera durat o sptmn.

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

84/88


5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

85/88


BARAJE MOBILE

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

86/88

BARAJE MOBILE

Exemple

Barajul Bulz (Iad)

Barajul Tismana (Tismana) compensare regularizare debite CHETismana


BARAJE MOBILE

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

87/88

BARAJE MOBILE

Exemple

Barajul Cerbureni (Arges)Barajul Girde (Aries)

Alimentare cu apa

Combinat Minier alCupruluiRosiaPoieni


BARAJE MOBILE

5/21/2018 CH_curs_9_10_11_2013

88/88

BARAJE MOBILEExemple

Strejesti

Frunzaru

ch_curs_9_10_11_2013

Documents