این نیرو نیز یکی از نیروهای پر اهمیت و مضر در بحث پایداری است که کاهش آن می تواند کمک شایانی در پایدارتر شدن سد داشته باشد. این نیرو عمدتا در کف سد مورد بررسی قرار می گیرد ولی ممکن است اولی است و در درون بدنه و یا در داخل فونداسیون مورد بررسی قرار گیرد. عوامل تاثیرگذار بر روی آن عبارتند از : خصوصیات زهکش ها و همچنین طول ترک خوردگی.
نیروی برکنش در داخل بدنه سد:
نیروی برکنش در داخل سد بیشتر در سدهای بتن غلتکی اهمیت دارد ولی در سدهای بتنی وزنی معمولی این مقدار را می توان به صورت خطی از۵۰ درصد ماکزیمم آب سراب در بالادست تا ۵۰ درصد آب پایاب یا صفر (درحالتی که آب در پایین دست وجود ندارد) در پایین دست در نظر گرفت. این فرض بر مبنای نسبتا نفوذ ناپذیر بودن بتن سالم (ترک نخورده) است. طبیعی است که ترک خوردگی وجه بالادست و یا وجود درزهای ضعیف افقی هنگام ساخت می توانند در این فرض تاثیر داشته باشند.
-
- نیروی برکنش در کف سد:
نیروی ناشی از فشار برکنش در کف سد با فرض توزیع خطی این فشار، به صورت زیر محاسبه می شود:
(۲-۴)
که در آن:
نیروی برکنش
وزن مخصوص آب
ارتفاع آب بالادست
ارتفاع آب پایین دست
عرض کف
توجه به نکات زیر در محاسبه نیروی زیرفشار ضروری است:
-
- محل اثر نیرو همان مرکز سطح نمودار خطی فشار است.
-
-
- برای محاسبه فشار برکنش ناشی از وجود آب در پایین دست، بدون توجه به شرایط جریان (که باعث پرش هیدرولیکی و … می شود) کل عمق آب پایین دست لحاظ می شود.
-
-
- اگر قسمتی از سد ترک بخورد با نفوذ آب در قسمت ترک خورده نیروی زیر فشار در طول قسمت ترک خورده افزایش می یابد و هد آب در طول ترک ثابت و برابر با مقدار هد بالادست خواهد شد. محاسبه نیروی زیرفشار در این حالت مستلزم یک فرایند سعی و خطا است زیرا طول ترک نیز تابعی از نیروی زیرفشار است.
-
- در هنگام زلزله فرض می شود فشار برکنش بدون تغییر باقی می ماند.
نیروی زیر فشار از نیروهای پر اهمیت در سدهای وزنی است و کاهش آن می تواند بسیار مفید باشد، به همین منظور می توان در قسمت نزدیک پاشنه سد از زهکش استفاده کرد. طبق دستورالعمل مهندسین ارتش آمریکا در صورت استفاده از زهکش، توزیع نیروی زیرفشار را در چهار حالت مختلف با توجه به فاصله زهکش از پنجه و همچنین طول ناحیه بدون فشار ، به صورت شکل های زیر خواهد بود.
-
- حالت اول
مقدار نیرو:
شکل۲-۳ . توزیع فشار برکنش با وجود زهکش
در روابط بالا پارامتر ها به صورت زیر تعریف می شوند:
ارتفاع آب در بالادست
ارتفاع آب در پایین دست
هد موجود در زیر زهکش (هد زهکشی شده)
ارتفاع زهکش
ضریب کارایی زهکش
-
- ضریب کارایی زهکش یا همان میزان مفید بودن سیستم زهکش به عمق، اندازه و فاصله زهکش ها، خصوصیات فونداسیون و … بستگی دارد و این مقدار میتواند بین ۲۵ تا ۵۰ درصد تغییر کند و در اطلاعات طراحی، اطلاعات کافی برای بدست آوردن مقدار آن باید وجود داشته باشد. در شرایط خاص این مقدار می تواند تا ۶۷ درصد افزایش پیدا کند. لازم به ذکر است که در این تحقیق ضریب کارایی زهکش برابر ۵۰ درصد فرض شده است.
-
- حالت دوم
مقدار نیرو:
شکل۲-۴٫ توزیع فشار برکنش با وجود زهکش
-
- حالت سوم
مقدار نیرو:
شکل۲-۳ . توزیع فشار برکنش با وجود زهکش
-
- حالت چهارم
مقدار نیرو:
شکل۲-۵ . توزیع فشار برکنش با وجود زهکش
فرم در حال بارگذاری ...
