فصل دوم : چکيده و تعر يف سدها ی R .C.C
بتن متراکم شده غلطکی ( R .C.C) روشی است که بر اساس استفاده از غلطک جهت متراکم کردن بتن پايه گذا ری و تدوين شده است . ماده حاصل متراکم تر و دارای در صد آب پا ئين تری از بتن متداول و معمولی است مخلوط در لايه های نازک و در کل طول سد پخش می شود و اين امکان به وجود می آيد که فرآيند بتن ريزي به سرعت انجام شود.

تاكنون اين روش درساخت مقداري از سدهاي مهم دنيا با موفقيت بكار گرفته شده است كه اغلب
انها در ژاپن و آمريکا بوده اند . گرايش استفاده از بتن متراکم شده غلطکی برای اجرای سد روز به روز در حال افزايش می باشد . طرح مخلوط بتن غلطکی به روش معمول انجام می شود و مقاومت و دانسيته بالايی حاصل می گردد در مقايسه با بتن معمولی هزينه اجرايی کمتری دارد که عمدتاً به خاطر پيوستگی در اختلاط ، حمل و نقل و پخش کردن بتن ، همچنين به خاطر امکان ساده سازی طراحی ها می باشد و نيز از نقطه نظر صرفه جوئی در پرداخت سود ، سرمايه گذاری در يک دوره اجرای کوتاه تر است که از جمله محاسنات سدهای ساخته شده توسط بتن متراکم شده غلتکی RCC می باشد . در اين مقاله شرح مختصری در مورد روشهای طرح ، اجرا و همچنين مصالح و امکانات مورد استفاده در سدهای RCC بررسی می گردد .

 

-۲-۲ معرفی روشهای اجرائی سدهای بتن غلطکی :
مطالعات زيادی در کشورهای مختلف در رابطه با R.C.C تحت نامهای متفاوت انجام شده است . به عنوان مثال می توان بتن کوبيده شده غلطکی R.C.C سد بتنی کوبيده شده غلطکی R.C.D بتن کوبيده شده ، رولکريت ، بتن کم عيار و بتن کم عيار غلطکی را نام برد . از ميان عبارات فوق بعضی دارای عموميت بيشتری بوده که در اينجا به توصيف آنها پرداخته می شود . به طور کلی روشهای اجرائی را می توان به دو دسته تقسيم بندی کرد :

-۱-۲-۲ بتن کوبيده شده غلطکی( R.C.C ) که در آمريکا ابداع وتوسعه داده شده .
-۲-۲-۲ سد بتنی کوبيده شده غلطکی (R.C.D) که در ژاپن ابداع و توسعه داده شده است. که در اين مقاله در مورد اجرای سد ، با روش بتن کوبيده شده غلطکی RCC بحث و بررسی گرديده است .

مطالعه در مورد اجرای سد با روش بتن کوبيده شده غلطکی تا سال ۱۹۷۰ به طول انجاميد و پيشرفتهای قابل توجهی تا سال ۱۹۷۵ در اين زمينه حاصل گرديد و تا سال ۱۹۸۰ بطور رسمی در دنيا مطرح شده امروزه بتن کوبيده شده غلطکی در بسياری از کشورهای توسعه يافته و يا در حال توسعه دنيا در دست مطالعه ، طراحی و اجرا می باشد .

سدهای ساخته شده با اين روش منافع زيادی را به همراه داشته اند که عمده ترين آنها، منافع اقتصادی و سرعت در اجرا می باشد. در بسياری از کشورها ، هزينه های مربوط به احداث سدهای بتنی معمولی بطور قابل ملاحظه سريع تر از هزينه های مشابه در سدهای خاکی رشد نموده است . اين موضوع توام با اين حقيقت که بتن ماده است خوب با دوام وشناخته شده ، طراحان را به روشهای نوين اجراي سدهای بتنی ترغيب نموده است . کوبيدن بتن در اجرای سد ، نه تنها معايب اجرای سد با بتن معمولی را ندارد بلکه بعضی از مزايای اجرای سد به روش خاکريزی را نيز به ارمغان خواهد آورد .

-۳-۲ تاريخچه سدهای R .C.C
سالهای زيادی بتن غلطکی به عنوان زير اساس جاده ها و روسازی محوطه فرودگاهها استفاده شده است. در انگلستان استفاده از آن تا سال ۱۹۴۰ دامنه گسترده ای يافت که بنام بتن کم عيار يا بتن کم عيار خشک شناخته شده و با ضخامت ۱۵۰ تا ۲۵۰ ميليمتر زير قشر آسفالت بکار می رفت .
رواج بتن غلطکی به خاطر سادگی در توليد، عدم نياز به تجهيزات و تاسيسات ويژه اجرائی می باشد همچنين عيار سيمان کم در حدود ۱۱۰ تا ۱۲۰ کيلوگرم بر متر مکعب بوده و شامل سنگ دانه شکسته و مناسب برای بتن مگر می باشد . در صد رطوبت به گونه ای انتخاب می شود که بتن با اسلامپ صفر ايجاد گردد تا برای کوبيدن غلطک مناسب باشد و پخش آن بدون درزهای انقباض صورت گيرد. از جمله سدهايی که با بتن کم عيار و اسلامپ کم ساخته شده عبارتند از :
سد Alp Gera در ايتاليا در سال ۱۹۶۱ تا ۱۹۶۴ البته بصورت کوبيده نشده و توسط ويبرا تورهای فرورونده در پشت تراکتور تراکم انجام می گرفت . و از همين روش از سد Quaira Della در ايتاليا استفاده شد.

اين نظريه اولين بار در کميسيون بين المللی سدهای بزرگ (Icold)توسط آقایpaton پيشنهاد گرديد و همچنين موضوع توسط Lowe در اولين کنفرانس مهندسی منابع آب Asce در شهر Nebraska (1962) مطرح گرديد و در آمريکا نيز در يک کنفرانس پيرامون موضوع (اجرای سريع سدهای بتنی ) مقاله ای توسط Raphael تحت عنوان ( سد وزنی بهينه ) ارائه گرديد که موضوع آن استفاده از سدهای وزنی بهينه را که اقتصادی ترين راه حل بين سدهای خاکی با حجم زياد و سدهای وزنی بتنی معمولی با حجم کم تر معرفی نمود .در سال ۱۹۸۰ اولين سد R.C.D جهان يعنی سد شيما جيگاوا در ژاپن با حجم بتن /۰۰۰/۳۱۷ متر

مکعب به پايان رسيد . پس از آن در سال ۱۹۸۷ سد تاماگاوا بلندترين و طولانی ترين سد R.C.D جهان با ارتفاع ۱۰۰ متر و حجم بتن ۰۰۰/۱۵۰/۱ متر مکعب ساخته شد و همچنين در عمليات ترميم سد Tarbela در پاکستان که به پوشش بتنی حوضچه استفراق و سرريز سرويس به حجم ۹/۰ ميليون متر مکعب و حوضچه استفراق سرريز اضطراری به حجم ۹۴/۰ ميليون متر مکعب و نيز در ديوارهای وزنی مرتفع به طول ۶/۵۶ متر در قسمت نيروگاه به حجم ۱۳/۰ ميليون متر مکعب استفاده گردد .

-۴-۲ جايگاه سدهای R.C.C در سد سازی :
تا سال ۱۹۶۰ نسبت استفاده از سدهای بتنی به کل سدها در دنيا در حال افزايش بوده تا سال (۱۹۳۰) ۳۳ درصد کل سدهای ساخته شده بتنی و تا سال (۱۹۶۰) ۳۷ درصد بوده ولی ازسال ۱۹۶۰ کاهش مشخص داشته بخاطر استفاده از سدهای خاکی که هزينه آنها کاهش نسبی پيدا کرده است. روش معمول برای ساختن سدهای بتنی دارای هزينه های زيادی است از جمله تجهيزات تکميلی مربوط به لوله های خنک کننده و تزريق درزها باعث افزايش هزينه های ساخت می گردد. و لذا سدهای بتنی غلطکی کوبيده شده دارای هر دو مزييت اقتصادی بودن ، سريع اجرا شدن سدهای خاکی و اعتماد پذيری سدهای بتنی

هستند . استفاده از بتن فوق العاده کم عيار وبصورت بدون اسلامپ باعث کاهش پتانسيل توليد حرارت در بتن خواهد شد . از آن جمله می توان به سد Willow Creek در ۱۹۸۲ در آمريکا اشاره کرد و پس از اين سد، سدهای زيادی توسط روش R.C.C ساخته شد. مانند سد Upper Stillwater يکی از دلايل رايج شدن اين روش انعطاف پذيری است ، عقيده بر اين است که طراحی سنتی سدها می تواند بطور شايسته ای اصلاح شود تا منافع اقتصادی و تکنيکی بهتری از R.C.C حاصل شود به عنوان مثال حذف درزهای انقباض عرضی ، يا افزايش فاصله بين آنها ، حذف قالب بندی برای سطوح سد را می توان نام برد .
-۵-۲ مزايا وعلل کاربرد بتن غلطکی :

اصول بتن غلطکی و فلسفه طراحی و طرح اختلاط آن با استفاده از دو تکنولوژی تکامل يافته است : تکنولوژی خاک پايدار شده و تکنولوژی مرسوم بتن حجيم سد .
تلاشهايی در راستای ترکيب اين دو فلسفه تحت يک نام واحد R.C.C صورت گرفته است . اين امر می تواند مطالب را آسان نمايد ولی ممکن است امکان پذير نباشد اصول اوليه اجرايی بتن غلطکی از اصول (خاک پايدار شده ) الهام گرفته است . معيار طراحي و روشهای آناليز بکار برده شده است ، در بسياری از پروژه ها، همان روشهای مختص سدهای بتنی وزني می باشد . اين می تواند نقطه آغاز بحث و جدل در خصوص فلسفه های اجرايی بتن غلطکی باشد .

سدهای R.C.C يا بتن غلطکی ، سدهای بتنی وزنی می باشند و نيازهای پايداری و روشهای تحليل آنها مشابه سدهای وزنی است . اين سدها ، علاوه بر روشهای ساخت ، در اصول طراحی اختلاط بتن و جزئيات سازه های جنبی با سدهای وزنی تفاوت دارند . مزيت عمده ساخت سدهای R.C.C ، سرعت ساخت سد و صرفه جويی های منتج مربوطه می باشد .

معمولا تکنيکهای ايجاد پوشش Facing tech nigues خاصی برای شکل دادن به رويه های سدهای R.C.C به کار گرفته می شود. اين تکنيک ها شامل پانلهای (Panels) رويه بتن پيش ساخته ، مخلوط بتن رويه ای مرسوم با کارهای قا لب بندی معمولی و جدول های بتنی قالبی می باشند . پانلهای بتن پيش ساخته قابل قفل و بست ، به وسيله مهارهای فولادی که در زمان اجرا در بتن R.C.C مدفون می شوند در جای خود قرار می گيرند

. بايد تا رسيدن R.C.C به مقاومت کافی در طول مهاری ها ، از نگهدارنده های موقت برای پانلها استفاده شود . در مقداری از پروژه ها از قالب های معمولی به منظور نگهداری مخلوط های بتنی رويه ای مرسوم استفاده شده است . استفاده از جدول های بتنی مستلزم آن است که المان رويه توسط يک قالب لغزنده روسازی
Slipform paving machine بر روی شيب قرار داده شوند . شکل نشان دهنده اينگونه تکنيک های ايجاد پوشش می باشد .

-۶-۲انتخاب محل ساخت و فاکتورهای مهم در سدهای R.C.C :
برای اجراي يک سد وزنی بتنی کوبيده شده غلطکی بايد توجه نمود که در ساختگاهی قرار گيرد كه دارای يک پی سنگی مناسب برای يک سد وزنی معمولی باشد معمولاً اگر اين نوع سدها در يک دره نسبتاً عريض واقع شوند به خصوص در مقايسه با سدهای خاکی که نياز به يک سرريز جداگانه دارد اقتصادی تر می باشند . در بتن غلطکی ، تجهيزات حمل و نقل بسيار ساده می باشد . چرا که بتن ريزی در يک ناحيه وسيع افقی ، امکان استفاده از کاميون و يا ترکيبی از کاميون و تسمه نقاله را برای حمل بتن فراهم می کند و همچنين زمانی که اجرا به تراز تاج سد نزديک می شود استفاده از تسمه نقاله برای حمل بتن می توانند جايگزين تجهيزات بزرگ حمل و نقل در قسمت فوقانی سد شده و عمل تراکم در اين قسمت بهتر انجام شود.

-۷-۲توجيه پذيری اقتصادی اجرای سد بتنی غلطکی :
اقتصاد يک فاکتور مهم است که بايد در نظر گرفته شود اما هميشه بايد با در نظر گرفتن خواص سازه ای و دوام کافی آن را متعادل نمود .
-۱-۷-۲ کوتاه کردن دوره اجرا

برنامه بتن ريزی مناسب را بايد با در نظر گرفتن امکانات اجرايی ، تعداد شيفت کاری ، حجم سد و توپوگرافی ساختگاه سد تنظيم نمود . ميزان قابل حصول بتن ريزی با بتن غلطکی آن قدر بالا می باشد که در يک دوره کوتاه تکميل می گردد و نه تنها هزينه های اجرا کاهش می يابد بلکه امکان تکميل شدن پروژه قبل از موعد را فراهم می سازد و همچنين باعث کاهش هزينه های ماشين آلات ، نيروی انسانی می گردد .

-۲-۷-۲ افزايش سرعت اجرا :
استفاده از ماشين آلات مرسوم اجرايی از قبيل رامپ تراک ، بولدوزر و غلتک های لرزنده هزينه صعوبت کار را کاهش می دهد .
استفاده از لايه های بسيار وسيع در اجرای سد بتنی غلطکی ، امکان اصلاح مراحل بتن ريزی را فراهم می آورد هنگامی که درزهای انبساطی پيش بينی شده باشد می توان بلافاصله پس از بتن ريزی توسط ماشين مخصوصی بنام Joint Cutting اقدام به ايجاد درز انبساطی نمود.

-۳-۷-۲صرفه جويی در مصرف سيمان :
اجرای سدهای بتنی غلطکی نياز به بتن بدون اسلامپ دارد که می توان آن را با رامپ تراک حمل، وبا غلطکهای ويبره و يا غلطکهای چرخ لاستيکی ۵۰ الی ۱۰۰ تن متراکم نمود و به اين ترتيب درصد سيمان مورد استفاده کاهش می يابد .

استفاده از خاکستر آتشفشانی ويا پوزولان بجای سيمان می تواند به صرفه جويی بيشتر در مصرف سيمان کمک نمايد. کاهش سيمان، باعث کاهش حرارت بتن ريزی ناشی از دمای هيدراسيون شده و اين باعث حذف لوله های خنک کننده بتن شود .

-۴-۷-۲ فوايد اجرايی :
سطح وسيع کار باعث راحتی حرکت کارگران و ماشين آلات می گردد و مصالح بطور ايمن جا به جا می شوند . و ايجاد ارتباط و هدايت کارگران را آسان تر می نمايد و همچنين کاهش قالب بندی خطرات ناشی از اين کار را کاهش می دهد .

فصل سوم: مراحل مطالعات و طراحی سدهای R.C.C

فصل سوم : مراحل مطالعات و طراحی سدهای R.C.C
-1-3مسائل مهم در مراحل مطالعاتی پروژه های سدهای R.C.C :
در مراحل مطالعاتی پروژه های سد سازی معمولاً به علت عدم شناخت صحيح رفتار توده ساختگاه و وجود پارامترهای ناشناخته در آن بررسی پايداری تکيه گاههای سد از اهميت خاصی برخوردار است . تکيهگاه ها را نمی توان با دقت مورد بررسی قرار داد مگر اينکه شناخت کافی از وضعيت و توده تکيهگاه ها داشته باشيم واين امر با انجام مراحل زير مسير خواهد بود .

 

-۱-۱-۳ بررسيهای زمين شناسی ساختگاه مشتمل بر چينه شناسی تحليل آماری سطوح نا پيوستگی ( لايه بندی درزه و غيره ) مشخص ساختن سيستم درزه ، تعيين موقعيت گسل ، بررسی وجود نواحی برشی ، تعيين ميزان هوازدگی سنگ و محدوده آبرفت در پی و غيره .

۲-۱-۳- حفر گمانه اکتشافی از نقاط مختلف گستره مورد مطالعه که پراکندگی و تعداد آنها در مجموع می تواند تجسم درستی از وضعيت ساختگاه ارائه نمايد ، همراه با آزمايشات آزمايشگاهی بر روی نمونه های بدست آمده از گمانه های اکتشافی و آزمايشات بر جا .
۲-۳ – تحليل پايداری تکيه گاههای سد را می توان به دو روش زير انجام داد :
۱-۲-۳- : روش دوبعدی :
در اين روش نيرو يا نيروهايی که باعث ناپايداری می گردند در برابر نيرو يا نيروهايی که منشاء پايداری هستند سنجيده می شوند و با تعريف مفهومی بنام ضريب اطمينان کم، از تقسيم نيروی مقاوم به نيروی محرک بدست می آيد پايداری ، مورد بررسی قرار می گيرد .
۲-۲-۳ – : روش دقيق دو بعدی :

امروزه با گسترش سيستم های نرم افزاری ، با استفاده از روشهای اجزا محدود به بررسی پايداری سيستم پرداخته می شود. مزايای اين روش نسبت به تعادل حدی مدل کردن خصوصيات رفتاری مختلف مصالح در گستره مورد بررسی و امکان تحليل غير خطی می باشد .

-۳-۳ پارامترهايی که در طراحی سازه ای سدهای R.C.C بايد در نظر گرفته شود :
کليات :
استفاده از غلطک های ويبره بجای ويبراتورهای فرورونده برای متراکم کردن بتن ، تغييری در مبانی طراحی سدهای بتنی ، سدهای متحرک و ديگرسازه های حجيم بوجود نمی آورد ولی در مراحل اجرايی تاثير می گذارد . بنابراين در حين برنامه ريزی اجرا ، طراحی جانمايی سازه های الحاقی و نحوه ايجاد درزها بايد به سرعت اجرا توسط بتن غلطکی R.C.C توجه نمود ، دوام و نيازهای بهره برداری دراز مدت فاکتورهای مهمی هستند که بايد در نظر گرفته شوند .

۱-۳-۳- پی ها
پی ها يکی از ارکان بحرانی هر سد می باشند که نياز به دقت مداوم و پيوسته طراح در تمام مراحل شناسايی ، طراحی وساخت دارد . اگر چه غالباً سنگ سخت برای مصالح پی مد نظر می باشد لکن مقدار بسياری از سدهای وزنی روی رس ، شيل و يا ساير تشکيلات سنگی ضعيف ساخته شده اند . تعدادی نيز که دارای ارتفاع نسبتاً کمی هستند روی شمع بنا شده اند اين قبيل پی ها نياز به پيش بينی هايی برای کنترل تراوش و يا مقاومت لغزشی دارند .

در سدهای R.C.C طراحی سازه ای با در نظر گرفتن مشخصات زمين شناسی از نظر پايداری و تغيير شکل پی صورت می پذيرد. سدهای R.C.C به صورت سازه ای سه بعدی که قادر است در مقابل مقاومت و عدم مقاومت پی عکس العمل نشان دهند . لذا در تحليل های دو بعدی تراوش و پايداری نمی توان کليه قيدهای موجود در برابر بارهای وارده را به دقت تعريف نمود . اگر تحليل دو بعدی انجام گيرد تغيير شکل های قابل توجهی در پی سد بوجود خواهد آمد که باعث می شود بخشهايی از سد يا پی بيش از حد بار گذاری شود . و اين ممکن است مورد انتظار و مطلوب نباشد هر پروژه ای می بايد با توجه به مشخصات ساختگاه ارزيابی شود . تزريق تحکيمی مقدماتی پی بايد با توجه به نياز خاص هر پروژه انجام گيرد . جايی اگر يک برنامه کامل تزريق مواد مورد نياز باشد می توان به صورت زير عمل نمود :

 

-۱-۱-۳-۳ تزريق تحکيمی استاندارد در گمانه هايی به عمق ۶ تا ۱۵ متر و فاصله ۳ تا ۶ متر از يکديگر در امتداد عمود بر محور سد که بايد طبق اندازه گيريهای ژئوتکنيکی تعيين گردد .
تزريق تحکيمی استاندارد در گمانه هايی به عمق ۶ تا ۱۵ متر و فاصله ۳ تا ۶ متر از يکديگر در امتداد عمود بر محور سد که بايد طبق اندازه گيريهای ژئوتکنيکی تعيين گردد .

۲-۱-۳-۳- پرده تزريق عميق به فاصله ۳ متری يا کمتر ، نزديک سد وبه موازات محور سد اين پرده تزريق می تواند از داخل گالری پی و بعد از اينکه تراز سد به حدی برسد که وزن بتن سد بتواند فشارهای ناشی از تزريق را تحمل کند انجام گيرد .

-۲-۳-۳ کنترل تراوش :
تراوش آب از ميان يک سد بتنی برای طراح نگران کننده می باشد . چرا که اگر زهکشی کافی وجود نداشته باشد می تواند باعث ايجاد فشار برکنش در داخل سد بشود . تا کنون روشهای مختلفی برای کنترل تراوش استفاده شده است که عبارتند از : بکارگيری يک المان ضد آب در وجه بالا دست . بکارگيری يک مخلوط bedding بين لايه های نزديک به وجه بالادست بکارگيری يک پوشش بتنی معمولی داخلی ، انتخاب ضريب اطمينان بالا برای پايداری سد در مقابل فشار برکنش بطور صد در صد و همچنين تميز کردن سطح لايه ها قبل از بتن ريزی لايه بعدی . و در سد Winchester در آمريکا يک لايه به ضخامت ۷/۱ ميليمتر از P.V.C در طرف پايين است . قطعات بتنی پيش ساخته کشيده شده است . سپس يک لايه عريض ۴۶۰ ميليمتری از بتن معمولی بين قطعات بتنی و R.C.C ريخته شده است پوشش P.V.C در داخل پی پيچ شده و محکم شده است . با اين سيستم هيچ تراوش قابل توجهی نخواهيم داشت .

همچنين در ساخت سدهای RCC بايد به درزهای افقی در محل اتصال سطوح لايه ها بتن ريزی توجه ويژه مبذول گردد . زهکش هائی در رويه نسب شوند تا از بروز تراوش از ميان بتن ، در امتداد درزهای بتن ريزی جلوگيری و آبهای تراوشی را به گالری زهکشی منتقل نمايد . معمولاً سوراخهايی به قطر ۵ يا ۶ اينچ به رديف و به فاصله مرکزی حدود ۱۰ فوت ( ۳ متر ) به فاصله ۱۰ فوتی از رويه بالادست به وسيله يک قالب فولادی فرورونده يا لوله بتنی سوراخدار جاسازی می شوند . سوراخها بايد از نزديکی قسمت فوقانی مقطع ، جايی که در صورت نياز بتوان آنها را تميز کرد ، تا ناودانی گالری زهکشی امتداد يابد .

 

-۳-۳-۳ تغييرات حرارتی و حجمی در سدهای R.C.C تغييرات حجم تابعی است از افت درجه حرارت و درجه آزادی آن ، سطوح آزاد نيز در معرض ترکهای انقباض می باشند. گزينه های مختلفی برای به حداقل رساندن تنش های حرارتی در اختيار طراح می باشد که شامل جايگزينی پوزلان به جای بخشی از سيمان ، کنترل زمان بتن ريزی و نرخ آن نسبت به تغييرات فصلی و عايق بندی ، درزبندی وافزايش سطح مقطع سد می باشد . بطوريکه بتن کم مقاومت تر با سيمان کمتری بتوان بکار برد و بدين ترتيب دمای ماکزيمم را پائين آورد .

استفاده از يخ نيز در مخلوط بتن با محدوديت مواجه می باشد چون مقدار آب استفاده شده بسيار کم می باشد و زمان اختلاط بيشتری برای آب شدن يخ لازم است و آب به کندی مخلوط شده باعث وقفه در کار و کندی عمليات می گردد . فاکتور اصلی ديگر که باعث ايجاد تنش در ضمن تغيير حجم می شود ، قيد ها می باشند و در حالت پی صلب و وجود ترکهای حرارتی در ليفتهای زيرين رخ می دهد. همچنين قيد ، بين قسمت بالايی سد که سردتر می باشد و توده ضخيم واقع در پای سد که گرمتر می باشد ايجاد می شود اگر تغييرات سطحی و افت حرارت نسبت به زمان به اندازه کافی باشد گرايش به ترک خوردن در بتن بوجود می آيد .

-۴-۳-۳ درزهای انبساطی :
نقش اصلی درزهای انبساطی ، کنترل اثرات ناشی از مقيد بودن پی و تکيه گاه می باشد و اجازه می دهد که انبساط در بتن بدون ايجاد ترک بوقوع بپيوندد . علل اصلی لزوم کنترل ترک خوردگی در R.C.C و ديگر سدهای وزنی زيبائی ، دوام و کنترل تراوش می باشد ، تغييرات حرارتی درون يک سد به فاکتورهای متصدی بستگی دارد ولی در اصل متاثر از شرايط محيطی ، مراحل اجرا و شکل واندازه سد می باشد . تغييرات حرارتی در سطوح بتن مشخصاً دارای رخ

بيشتری می باشد . ترک سطحی معمولا به علت قيدهای داخلی ايجاد می شود تا قيد مربوط به پی لذا دارای عمق محدودی می باشد . در يک سد فاقد درزهای انبساطی ، قيدهای مربوط به پی به ايجاد ترکهای سطحی کمک می کند. به هر حال انتشار ترکهای سطحی وجود قيد داخلی را خنثی می کند . بنابراين برای انتشار بيشتر ترکها الزاماً حجم بطور پيوسته کاهش می يابد. اغلب با بتن ريزی در هوای سرد و استفاده از بتن که دمای کمی ايجاد می کند، می تواند از تغييرات بحرانی حجم در قسمتهای پائين سازه جلوگيری به عمل آورد .

مطالعات انجام شده در رابطه با توليد حرارت و بالا رفتن دما در بتن ريزيهای حجيم R.C.C نشان می دهد که بتن ريزيهای متوالی يکنواخت می تواند اثرات مثبتی بر کاهش ترکها داشته باشد که علت آن توزيع يکنواخت دما در داخل توده بتن می باشد . اکنون عقيده بر اين است که در بتن ريزی به روش R.C.C حرارت مستهلک می شود و وقتی اين ويژگی با پائين بودن مقدار آب و سيمان همراه گردد ، تغييرات حجمی کمتری در بتن ريزی R.C.C حاصل خواهد شد و لذا نياز به درزهای انبساطی کاهش خواهد يافت. به علاوه درجه اشباع پائين تر و تماس بيشتر بين سنگدانه ها نسبت به بتن معمولی مقدار خزش کمتری به دنبال خواهد داشت . در شکلهای صفحات بعد تغييرات واقعی دما را که در سد Wllow creek طی يک دوره ۱۸ ماهه پس از اتمام عمليات بتن ريزی رخ داده نشان می دهد .

-۵-۳-۳درزهای افقی :
در طراحی ممکن است درزهای اجرائی افقی منظور شده باشد و يا خير . وقتی يک لايه بتن ريزی قبل از ريختن لايه بعدی سفت شود ، گويند که بين دو لايه ( درز سرد cold joint ) بوجود آمده است زمانی که طول می کشد تا درز سرد ايجاد شود، بستگی به شرايط اقليمی ، مقدار سيمان پرتلند در مخلوط ، نوع و خصوصيات سيمان از نظر زمان گيرش و استفاده از مواد افزودنی در بتن می باشد . عمل آوری درزهای افقی يا درزهای اجرائی ، آنچه که در بتن ريزی حجيم به روش مرسوم بکار می رود متفاوت است و تفاوت آن ناشی از اين است که در زمان گيرش بتن R.C.C پديده ی آب انداختن آن پيش نمی آيد بنابراين لايه کم مقاومت ناشی از شيره بتن در سطح آن ايجاد نخواهد شد .

اگر درزهای اجرائی تميز و مرطوب نگه داشته شوند عمل آوری درزها معمولاً نياز نمی باشد . اگر سطح به طور کامل خشک شود يا به عبارتی درز سد به وجود آيد بايد آن را کاملا تميز نمود و ممکن است استفاده از يک مخلوط خاص برای چسبندگی بين لايه بنام bedding لازم می باشد . گسترش لايه bedding بستگی به درجه لازم برای آب بند و مقاومت برشی لازم برای پايداری آن ناحيه دارد .

ضخامت bedding بايد به اندازه بيشترين بعد ذرات سنگ دانه در مخلوط باشد . مغزه های استخراج شده از لايه های R.C.C که با اين روش روی هم ريخته و متراکم شده اند ، اين مطالب را تائيد می کنند . زمانی که هنوز bedding اسلامپ يا کارائی خودش را از دست نداده لايه R.C.C بر روی آن پخش می شود و سپس متراکم می شود . اگر Bedding خيلی نازک باشد ، چسبندگی ممکن است از بين برود و اگر bedding خيلی ضخيم باشد باعث تغيير نسبت اختلاط لايه R.C.C بالای آن می شود و ديگر نمی توان آن را با غلتک به خوبی متراکم نمود . اين باعث می شود که دانسيته و در نتيجه مقاومت آن کاهش يابد .

-۶-۳-۳ گالری ها و راهروهای دسترسی :
گالری داخل پی به عنوان راه دسترسی به داخل سد به منظور بازرسی ، جمع کننده آبهای نشتی و راه دسترسی به ابزار دقيق نصب شده در سد و محل تلاقی چاههای زهکشی حفر شده در تاج سد می تواند به کار رود . طراحی گالريها و زهکشی ها در سدهای R.C.C مانند سدهای بتن معمولی می باشد . اختلاف اينجاست که وجود گالری در سدهای R.C.C باعث ايجاد باعث ايجاد اختلال در کار بتن ريزی و تراکم لايه ها می شود به همين علت طراحان R.C.C سعی می کنند که گالری ها و زهکشی ها را از طرح خود حذف نمايند . به خصوص در سدهای کوتاه که استفاده از اينها معمول می باشد .

۷-۳-۳- ابزار بندی :
ابزار دقيق سد بايد در محلهای تعيين شده سد و پی آن نصب شود بطوريکه مطالعه رفتار سد در حين اجرا و بهره برداری امکان پذير باشد . گردآوری اين اطلاعات برای کنترل ايمنی سد در درجه اول اهميت قرار دارد و در درجه دوم استفاده از اين اطلاعات برای تدوين ضوابط بهتر طراحی که سدهای R.C.C می باشد . ابزار دقيق مورد استفاده در سدهای R.C.C مانند آنهايی است که در سدهای بتنی معمولی به کار می رود . ابزار کار گذاشته شده می تواند برای تعيين دما ، کرنش ، تنش فشاری منفذی هيدرواستاتيک و اندازه گيری ترکها بکار رود . ترموکوپل ها که در حين اجرای در بتن حجيم تعبيه می شوند ، داده های مربوطه به حرارت

را بطور پيوسته در حين اجرا و قبل از آن در اختيار قرار می دهند اندازه گيری های خارجی تغيير شکل سد را می توان توسط ابزار دقيق از قبيل فاصله ياب الکترونيکی انجام داد . برای تهيه اطلاعات اصلی بارگذاری و باربرداری پی ابزار دقيق و ويژه اندازه گيری تغيير شکل های پی نصب می گردد . ابزار نصب شده در گالری های جمع کننده اطلاعات مفيدی در مورد حجم آب نشتی و تغييرات آبی آنها می دهد .

۸-۳-۳ – سرريزها :
تجربيات بدست آمده در اجرای سدهای R.C.C طراحی يک سرريز با مقطع Ogee را نشان مي دهد که در روی بستر رودخانه اجرا شده و بدون اداوت کنترل می باشد . بدون کنترل از اين جهت که هيچ دريچه ای به تاج افزوده نشده است . دبی، بدون هيچگونه محدوديتی به پايين دست جريان می يابد . وجه پايين دست می تواند پرداخت شده باشد يا خير که بستگی به حجم و استفاده از آن دارد . سطوح می تواند با بتن معمولی بصورت پلکانی شکل داده شده باشند تا باعث استهلاک انرژی شود و در مقابل فرسايش مقاومت نمايد.

تاج Ogee را بخوبی می توان با بتن معمولی پس از بتن ريزی R.C.C ، شکل داد برای اينکه يک سطح مطمئن برای شکل دهی بتن فراهم شود ، R.C.C متراکم نشده را که سست می باشد از سطح بتن بر می دارند و بتن تاج ريخته می شود .

۹-۳-۳ – پايداری در برابر لغزش و واژگونی :
۱-۹-۳-۳ پايداری در مقابل لغزش :
مقاومت در مقابل لغزش در مقطع بتن R.C.C مانند يک سد وزنی بتنی معمولی ، بستگی به مقاومت برش ناشی از چسبندگی ، ضريب اصطکاک داخلی بتن و نيروی عمودی متوسط بر سطوح داری پتانسيل گسيختگی دارد . براساس تجربيات بدست آمده تنش برشی مهار شده R.C.C بين ۱۶ تا ۳۹ درصد تنش فشاری آن می باشد. به هر حال تنش برشی در امتداد سطوح تماس لايه های R.C.C کمتر از آن در داخل توده R.C.C می باشد. مگر اينکه تمهيدات خاصی انجام پذيرد، مانند محدود کردن فاصله زمانی تعيين دو لايه متوالی ، تمييز کردن درزها و يا افزايش درصد ريزدانه مخلوط R.C.C برای مخلوط R.C.C دارای ريزدانه کم که در آن

تمهيدات فوق در نظر گرفته نشده است . بين لايه ها چسبندگی لازم بدست نخواهد آمد . در چنين حالتی بايد توجه نمود که لازم است طراحی بر اساس فرض عدم چسبندگی صورت پذيرد و فقط تکيه بر اصطکاک توام با ضريب پائين ايمنی بشود . طراحان ممکن است خواهان صرفه های اقتصادی استفاده از فرض عدم چسبندگی در طراحيشان باشند و حداقل استاندارد های لازم برای درزهای افقی را رعايت نمايند. برای طراحی اوليه ۵/۰ مگاپاسکال با يک ضريب اصطکاک ۰/۱ انتخاب محتاطانه است .

۲-۹-۳-۳ پايداری در برابر واژگونی :
روشهای تحليل پايداری در مقابل واژگونی برای سدهای R.C.C ، شبيه آنهايی هستند که برای سازه های بتنی معمولی بکار می روند . ملاحظات در خصوص مصالح مورد استفاده و در نتيجه وزن مخصوص بتن در جا بايد مبذول گردد . مانند تحليل پايداری لغزش ، پايداری هر لايه بايد به تنهايی در نظر گرفته شود . در موارد خاص اگر بتن نفوذ ناپذير در بالادست بکار نرفته باشد . در نتيجه پتانسيل وجود زير فشار در داخل سد و در امتداد لايه های بتن ريزی ايجاد گرديده است .

بقيه زهکش ها ، مطمئن بودن از عمر مفيد اين زهکش ها از جمله ملاحظات مهمی است که بايد خاطر نشان گردد . تجربيات بدست آمده در اجراء و طراحی سدهای R.C.C نشان داده است که با تغيير دادن عرض پايه و شکل مقطع سد ، پايداری مورد نياز حاصل گردد . به عنوان مثال وجه پائين دست سد را می توان به سادگی ملايم تر يا تند نمود تا پايداری لازم تامين گردد .

۴-۳- بارها در تحليل و طراحی سدهای RCC :
بارهای ذيل ، عموماً در طراحی و تحليل سدهای پايه دار وزنی در نظر گرفته می شوند : بار مرده ،
فشار خارجی آب، فشار داخلی آب (برکنش) ، فشار رسوب و خاک ، نيروهای زمين لرزه ، فشار يخ ، فشار باد ، درجه حرارت (دما) ، فشار زير اتمسفری و عکس العمل پی .

-۱-۴-۳ بار مرده
بار مرده شامل وزن بتن ، هرگونه پشت ريز اضافی و سازه های جنبی همچون دريچه ها و پلها می شود . برای طراحی اوليه ، وزن بتن را می توان ۱۵۰ pcf (2403 kg/m³ ( فرض کرد . در طراحی نهايی ، وزن واحد بايد توسط آزمايشهای آزمايشگاهی مشخص شود . در مورد سازه های موجود ، وزن واحد به کار رفته در تحليل ها ممکن است از طريق نمونه های مغزه ای اخذ شده از سازه ، تعيين شود .

-۲-۴-۳ فشار خارجی آب :
فشارهای هيدرو استاتيک خارجی شامل بارهای سر آب و پاياب ، درمقابل سازه می باشند . فشار هيدرواستاتيک در هر نقطه از رويه سد ، از طريق ضرب نمودن ارتفاع هيدروليکی آب در هر نقطه، در وزن واحد آب که معمولا ۵/۶۲ pcf ( kg/m 1001 ) در نظر گرفته می شود، به دست می آيد . برای تحليل های طراحی ، ترازهای مخزن و پاياب از مطالعات عملکرد مخزن و منحنی های پاياب اخذ می شوند . اين مطالعات نشان دهنده کليه تغييرات سطح مخزن از حداقل به حداکثر ، به همراه تراز پيش بينی شده پاياب در هر تراز مشخص از مخزن ، می باشد . برای پروژه های موجود ، معمولا سوابق موجود ، ترازهای مخزن و پاياب در حالات مختلف عملکرد را فراهم می سازند . با وجود اين معمولا مطالعات تکميلی به منظور تعيين تراز مخزن در سيلاب های بزرگتر از آنچه تجربه شده يا در طراحی اوليه در نظر گرفته شده ، مورد نياز می باشد .

-۳-۴-۳فشار داخلی آب :
فشار داخلی آب (برکنش) در يک سد وزنی هم در داخل سد و هم در پی آن موجود است . اين فشار نيروی فعال (active) بوده و بايد در تحليل های تنش و پايداری گنجانيده شود . فشار برکنش در داخل سد معمولا از فشار سر آب در رويه بالادست تا صفر يا فشار پاياب (درصورت وجود) در رويه پايين دست ، به صورت متغيير فرض می شود مگر آنکه زهکش هايی در رويه نصب شده باشند . در رويه های حاوی زهکش ، فشار بر کنش از ۵۰ درصد ارتفاع سر آب در رويه بالادست تا صفر يا تراز پاياب (درصورت وجود) در رويه پايين دست ، ، به صورت متغيير فرض می شود . در رويه های حاوی آب روهای پوشش نشده ، فشار برکنش فرضی بايد بگونه ای اصلاح شود که تاثير فشار آب درون سوراخ بر قسمت داخلی سد انعکاس پيدا کند .

فشار برکنش در محل اتصال پی _ بتن و در ميان پی بستگی به : تخلخل پی ، گسل ها و درزه ها ، وهمچنين فراهم بودن يا نبودن زهکش در پی ، و در صورت وجود زهکش : به موقعيت ، اندازه و عمق و فاصله زهکش ، دارد . فشار برکنش در هر نقطه در زير سد ،معمولا با افزودن فشار پاياب به فشاری که از محاسبه تغيير گراديان هيدروليکی بين مخزن های بالايی و پايينی اندازه گيری

می شود ، تعيين می گردد . فرض می شود که فشار برکنش در روی ۱۰۰ درصد منطقه ای که در آن موثر است ، عمل می کند . برای سازه هايی که زهکش در پی تعبيه نشده است ، گراديان هيدروليکی به صورت يک خط مستقيم از سر آب تا پاياب ، متغيير فرض می شود . جايی که زهکش ها نصب می شوند ، گراديان هيدروليکی به صورت متغيير از سر آب در رويه بالادست ، تا پاياب به اضافه کسری از تفاوت بين سر آب و پاياب در خط زهکش ها ، و بعد از آن تا پاياب در رويه پايين دست ، فرض می شود . کاهش در خط زهکش ها ، بستگی به خصوصيات پی و تسهيلاتی که با آن می توان زهکش ها را نگهداری نمود ، دارد . معمولا ، در جايی که بتوان به شيوه صحيح نگهداری تکيه کرد ، فشار در خط زهکش ها به عنوان پاياب به اضافه يک سوم يا نصف تفاوت بين سرآب و پاياب ، در نظر گرفته می شود .

برای تحليل سدهای موجود ، فشار بر کنش بايد بر اساس اندازه گيری های محلی باشد . چنانچه هيچگونه زهکش وجود ندارد ، پيزومتر ها بايد در نزديکی خط زهکش ها يا در حدود نقطه ای در ربع بالادست ، و برای سدهای بزرگ ، پيزومترهای ديگری در نزديکی نقطه ای در يک سوم پايين دست ، کار گذاشته شوند . ايستگاههای متعددی از اين قبيل در طول سد که يکی از آنها در بلندترين مقطع قرار داشته باشد ، بايد داده های کافی برای فرض فشارهای برکنش را فراهم نمايند . برای طراحی سدهای جديد ، غالبا فشار برکنش در قسمتی از هر صفحه پی که تحت فشار نباشد ، ۱۰۰ درصد ارتفاع هيدرواستاتيکی آب در رويه مجاور فرض می شود، به استثنای جايی که فشار صفر نتيجه بارگذاری های آنی همچون زمين لرزه باشد .

-۴-۴-۳فشارهای رسوب و خاک :
فشارهای خاک در محلهايی که پس از گود برداری در مقابل سد پشت ريز می شود ، و در مقاطع کمربندی، جايی که سد بتنی با بدنه سد خاکی پهلو به پهلو می شود ، وجود دارند . فشارهای در حالت سکون (atrest) خاک ، معمولا برای سازه های روی پی های سنگی سخت در نظر گرفته می شوند . برای پشت ريزهايی در مقابل سمت بالادست سازه های واقع بر روی پی های خاکی يا سنگ نرم ، غالبا فشار فعال خاک به کاربرده می شود .

برای طراحی ، معمولا مقداری فشار رسوب بر روی سد ، بر اساس داده های هيدرولوژيکی در دسترس و ضخامت احتمالی رسوب گذاری سيلتی در عمر مفيد قابل پيش بينی سد در نظر گرفته می شود . برای سدهای موجود ، بايد کاوشهايی (soundings) به منظور تعيين سطح تراز هر رسوبگذاری سيلتی صورت پذيرد . فشار افقی رسوب ، عموما مساوی با يک مايع به وزن ۸۵ pcf
در نظر گرفته می شود . فشار عمودی رسوب ، با فرض اينکه رسوب مانند يک خاک ، دارای دانسيته مرطوب ۱۲۰ pcf باشد ، تعيين می گردد . اين ارقام شامل اثرات آب در داخل رسوب نيز می باشد .

 

-۵-۴-۳زمين لرزه :
مراحل انتخاب زمين لرزه های طرح و اجرای تحليل های پاسخ ديناميکی ، برای ارزيابی مقاومت سدهای پايه دار و بتنی وزنی در مقابل زمين لرزه ، هم اينک در دسترس می باشند . اين روشهای تحليلی مدرن ، تخمين های مطمئن تری را برای رفتار پاسخ زمين لرزه پيش بينی شده در مقايسه با طرح بيش از حد ساده شده تحليل ديناميکی که غالبا به عنوان (شبه استاتيک ) (pseudostatic)

يا (نيمه استاتيکی ) (Quasi-static) معروف است ، فراهم می سازند . اتفاق نظر بر اين است که روشهای تحليلی پيچيده تر و پر هزينه تر ، برای سدهای واقع در نواحی لرزه خيز لازم می باشند . همچنين اداره مهندسی ارتش امريکا يک برآورد زلزله شناسی را برای نواحی لرزه خيز ، و يک تحليل پاسخ ديناميک را برای مناطقی که شتاب حداکثر زمين در زلزله طرح آنها ، g 15/0 يا بيشتر باشد ، مورد نياز می داند.
تحليل ديناميکی : تحليل پاسخ زمين لرزه يک سد وزنی را می توان با استفاده از برنامه کامپيوتری المانهای محدود ديناميکی EAGD ( تحليل زمين لرزه سدهای وزنی )