سازمان برنامه و بودجه کشور

⚠ این متن با نرم‌افزار از روی تصویر خوانده شده و ممکن است خطا داشته باشد؛ برای استناد، اصلِ سند را ببینید. جمهوری اسلامی ابران سازمان برنامه و بودجه کشور راهنمای طراحی سد‌های وزنی بتن غلنکی ضایطه شماره ۷۳۲۳ معاونت فنی و توسعه آمور زیربنایی وزارت نیرو امور نظام فنی و اجرایی کشور دفتر استانداردها و طرح‌های آب و آبفا ,3023 ادا را وا نها ۹۱ ۱۳۹۵ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- بات یو . ۵ نارا نیام و لوونر سور ربیس سازمان شماره: ۸ بخشنامه به دستگاه‌های اجرایی. مهندسان مشاور و پیمانکاران تاریخ: ۱۳۹/۴ موضوع: راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی به استناد ماده (۲۳) قانون برنامه و بودجه و مواد (۶) و (۷) آیین‌نامه استانداردهای اجرایی طرح‌های عمرانی- مصوب سال ۱۳۵۲ و در چارچوب نظام فنی و اجرایبی کشور (موضوع تصویب‌نامه شماره ۹ ۳۳۴۹۷ه مورخ ۱۳۸۵/۴/۲۰ هیأت محترم وزیران) به پیوست ضابطه شماره ۷۲۳ امور نظام فنی و اجرایی, با عنوان «راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن علقگی» از نوع گروه سوم ابلاغ می‌شود. رعایت مفاد این ضابطه در صورت نداشتن ضوابط بهتر. از تاریخ ۱۳۹۶/۰۴/۰۱ الزامی است. امور نظام فنی و اجرایی این سازمان دریافت‌کننده نظرات و پیشنهادهای اصلاحی در مورد مفاد این ضابطه بوده و اصلاحات لازم را اعلام خواهد کرد. و :۱۳۹۰۳۳۵ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- خواننده گرامی: امور نظام فنی و اجرایی سازمان برنامه و بودجه کشور با استفاده از نظر کارشناسان برجسته مبادرت به تهیه این ضابطه نموده و آن را برای استفاده به جامعه مهندسی کشور عرضه نموده است. با وجود تلاش فراوان. این اثر مصون از از این رو از شما خواننده گرامی صمیمانه نفاضا دارد در صورت مشاهده هرگونه ایراد و اشکال فنی مرانب را به ا- شماره بند و صفحه موضوع مورد نظر را مشخص کنید. ۲- ایراد مورد نظر را به صورت خلاصه بیان دارید. ۳- در صورت امکان متن اصلاح شده را برای جایگز بنی ارسال نمایید. ۴- نشانی خود را برای تماس احتمالی ذکر فرمایید. کارشناسان این آمور نظرهای دریافتی را به دقت مطالعه نموده و اقدام مقتضی را معمول خواهند داشت. پیشاپیش از همکاری و دقت نظر جنابعالی قدردانی می‌شود. نشانی برای مکانبه : تهران. میدان بهارستان, خیابان صفی علی‌شاه - مرکز تلفن وان اد ی( -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- باسمه تعالی تهیه و تدوین ضوابط. معیارها و استانداردهای تخصصی با توجه به تجارب و توانمندی‌های حرفه‌ای بومی. شرایط خاص و امکانات طبیعی هر کشور و نیز با لحاظ نمودن سیاست‌گذاری‌های کلان نظام فنی اجرایی کشور برای میزان پذیرش ریسک خطر از اهمیت بسزایی برخوردار است. به کارگیری مناسب و مستمر این ضوابط و استانداردهاء علاوه بر تحقق رویکرد طراحی و سطح ایمنی همسان در پروژه‌هاء آثار اقتصادی قابل توجهی نیز در پی خواهد داشت. نظر به ضرورت اجتناب‌ناپذیر این مهم و با توجه به وسعت دامنه دانش‌های تخصصی در جهان امروزء تهیه ضوابط معیارها و استانداردها در هر زمینه به مجامع فنی حرفه‌ای و ذیربط واگذار شده است. با توجه به اهمیت مبحث فوق, امور آب وزارت نیرو در قالب طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشورء تهیه ضابطه «راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی» را با هماهنگی آمور نظام فنی و اجرایی سازمان برنامه و بودجه کشور در دستور کار قرار داد و پس از تهیه. آن را برای تایید و ابلاغ به عوامل ذینفع نظام فنی و اجرایی کشور به این سازمان ارسال نمود که پس از بررسی, براساس ماده ۲۳ قانون برنامه و بودجه. آیین‌نامه استانداردهای اجرایی طرح‌های عمرانی مصوب هیات محترم وزیران و طبق نظام فنی و اجرایی کشور (مصوب شماره ۳۴۲۳۳۹ /ت ۳۳۳۹۷ ه- مورخ ۰ هیات محترم وزیران) تصویب و ابلاغ گردید. علیرغم تلاش, دقت و وقت زیادی که برای تهیه این مجموعه صرف گردید. این مجموعه مصون از وجود اشکال و ابهام در مطالب آن نیست. لذا در راستای تکمیل و پربار شدن این نشریه از کارشناسان محترم درخواست می‌شود موارد اصلاحی را به امور نظام فنی و اجرایی سازمان برنامه و بودجه کشور ارسال کنند. کارشناسان سازمان پیشنهادهای دریافت شده را بررسی کرده و در صورت نیاز به اصلاح در متن نشریه. با هم‌فکری نمایندگان جامعه فنی کشور و کارشناسان مجرب این حوزه» نسبت به تهیه متن اصلاحی, اقدام و از طریق پایگاه اطلاع‌رسانی نظام فنی و اجرایی کشور برای بهره‌برداری عمومء اعلام خواهند کرد. به همین منظور و برای تسهیل در پیدا کردن آخرین ضوابط ابلاغی معتبرء در بالای صفحات. تاریخ تدوین مطالب آن صفحه درج شده است که در صورت هرگونه تغییر در مطالب هر یک از صفحات. تاریخ آن نیز اصلاح خواهد شد. از این‌رو همواره مطالب صفحات دارای تاریخ جدیدتر معتبر خواهد بود. بدین وسیله معاونت فنی و توسعه آمور زیربنایی از تلاش و جدیت رییس آمور نظام فنی و اجرایی کشور جناب آقای مهندس غلامحسین حمزه مصطفوی و کارشناسان محترم آمور نظام فنی و اجرایی و نماینده مجری محترم طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشور وزارت نیرو جناب آقای مهندس تقی عبادی و متخصصان همکار در امر تهیه و نهایی نمودن این ضابطه. تشکر و قدردانی می‌نماید. غلامرضا شافعی معاون فنی و توسعه آمور زیربنایی زمستان ۱۳۹۵ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- تهیه و کنترل «راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی» |ضابطه شماره ۷۲۳] مجری: شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس مشاور پروژه: ناهید آلبهشتی شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس فوق‌لیسانس مهندسی سازه اعضای گروه تمیه کننده: محمدتقی احمدی شرکت مهندسی مشاور مهاب‌قدس - دکترای مهندسی عمران - سازه دانشگاه تربیت مدرس غلامرضا خوشرنگ شرکت مهندسی مشاور سد و تونل پارس لیسانس مهندسی عمران محمدعلی کریمی شرکت مهندسی مشاور آبان‌پژوه فوق‌لیسانس مهندسی عمران - سازه مهدی شکوری راد شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس فوق‌لیسانس مهندسی عمران - زلزله امیرکاوه امینی شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس فوق‌لیسانس مهندسی عمران - سازه‌های هیدرولیکی محمدرضا جبروتی شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس لیسانس مهندسی عمران فرزاد منوچهری دانا شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس فوق‌لیسانس مهندسی عمران - زلزله مجتبی فرح شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس- دکترای مهندسی عمران - سازه ناهید آلبهشتی شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس فوق‌لیسانس مهندسی سازه آرمین منیرعباسی شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس- دکترای مهندسی عمران - مدیریت ساخت دانشگاه پیام نور اعضای گروه نظارت: دالی بندار کارشناس آزاد دکترای مهندسی عمران سیدمحمد علوی‌مقدم شرکت توسعه منابع آب و نیروی ایران ‏ فوق‌لیسانس سازه‌های هیدرولیکی فرهاد قادری دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل دکترای مهندسی عمران اعضای گروه تایید کننده (کمیته تخصصی سد و تونل‌های انتقال طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشور): مسعود حدیدی مود شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس فوق لیسانس مهندسی مکانیک رضا راستی اردکانی دانشگاه شهید بهشتی دکترای مهندسی عمران سیدمهدی زندیان شرکت مدیریت منابع آب ایران فوق‌لیسانس مدیریت پروژه و ساخت محمدطاهر طاهری بهبهانی ‏ شرکت مهندسین مشاور توان‌آب فوق‌لیسانس مهندسی منابع آب (هیدرولیک) تقی عبادی وزارت نیرو- دفتر استانداردها و طرح‌های فوق‌لیسانس مهندسی سازه‌های آبی آب و آبفا -------- صفحهٔ بعد -------- محمدرضا عسکری شرکت مهندسین مشاور بنداب دکترای مهندسی عمران نجمه فولادی طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی فوق لیسانس مهندسی عمران - آب صنعت آب کشور - وزارت نیرو علی یوسفی شرکت مهندسین مشاورزمین آب‌پی فوق لیسانس مهندسی معدن و زمین‌شناسی مهندسی اعضای گروه هدایت و راهبری (سازمان برنامه و بودجه کشور): علیرضا توتونچی معاون آمور نظام فنی و اجرایی فرزانه آقارمضانعلی رییس گروه آمور نظام فنی و اجرایی سبّد وحیدالدین رضوانی کارشناس آمور نظام فنی و اجرایی -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان مقدمه فصل اول - کلیات ۱-۱- دلایل رویکرد به سدهای وزنی بتن غلتکی ۲-۱- مبانی طبقه‌بندی و طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی ۳-۱- روند تغییرات طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی فصل دوم - مشخصات مصالح ۱-۳- کلیات ۲-۲- مصالح سیمانی ۱-۲-۲ سیمان ۲-۲-۲ مواد افزودنی معدنی (پوزولان‌ها) ۳-۲-۲- سیمان پوزولانی (10 7200 ,۲150 /۸571) در ایران ۴-۲-۲ مواد ریزدانه بی‌اثر (پودر سنگ) ۳-۲- سنگ‌دانه ۱-۳-۲- طبقه‌بندی و خواص سنگ‌دانه‌ها ۳-۳-۲ ارزیابی کیفیت مصالح سنگی ۴-۲- آب اختلاط بتن ۵-۲ مواد افزودنی شیمیایی ۶-۲- نوارهای آب‌بند فصل سوم- طرح اختلاط بتن غلتکی ۱-۳- کلیات ۲-۳- تاثیر رویکرد طراحی در مبانی طرح اختلاط بتن ۳-۳- روش‌های مبتنی بر فلسفه طراحی سدهای خاکی ۳-۳- روش‌های مبتنی بر فلسفه طراحی سدهای بتنی ۱-۳-۳ مراحل گام به گام تعیین طرح اختلاط بتن غلتکی در روش پیشنهادی 15۸)۳ا] ۳-۴-۳- روش تعیین طرح اختلاط در سدهای غلتکی کوبیده (11210) و مراحل گام به گام آن ۳-۴-۳- مراحل گام به گام تعیین طرح اختلاط بتن غلتکی سدهای 11۳77 ۱۲ ۱۷ ۱۹ ۱۹ ۳۰ ۳۰ ۲۳۴ ۳۵ ۲۳۶ ۲۷ ۳۲ ۳۳ ۳۳ ۳۴ ۳۷ ۳۹ ۳۲ ۳۷ ۳۸ ۴۹ ۳ ۵۴ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان فصل چهارم- خواص مکانیکی بتن غلتکی ۱-۴- کلیات ۳-۴- مقاومت فشاری (.1) ۳-۴- مقاومت کششی ۴-۴- مدول الاستیسیته ۵-۴- ضریب پواسون ۶-۳- خزش ۷-۳ ظرفیت کرنش کششی بتن ۸-۴۳- مقاومت برشی ۱-۹-۴- افت خشک‌شدگی ۲-۹-۴ تغییر حجم ذاتی ۱۰-۴- خواص حرارتی و افزایش دمای آدیاباتیک بتن ۱۱-۴- وزن مخصوص ۱۳-۴- نفوذپذیری و نشت در سدهای بتن غلتکی ۱۳-۴- مقاومت در برابر ذوب و انجماد ۱۴-۴- مقاومت در برابر سایش فصل پنجم - طراحی جانمایی و اجزای سد ۱- ۵- کلیات ۲-۵ معیارها و فرایند طراحی بدنه سد ۳-۵- جانمایی و محوریابی سد و سازه‌های جنبی ۳-۵- طراحی هندسه بدنه سد ۱-۳-۵- طراحی هندسه مقطع قائم سدهای کوتاه ۲-۴-۵- طراحی هندسه مقطع قائم سدهای بلند ۳-۴-۵- ناحیه‌بندی (700108) بتن بدنه سد ۴-۳-۵ اجرای بتن با مقاومت بیش‌تر از نیاز طراحی ۵۷ ۵۹ ۶۰ ۶۳ ۶۶ ۷۰ ۷۰ ۷۲ ۷۳ ۷۷ ۷۷ ۷۸ ۷۸ ۷۹ ۸۰ ۸۲ ۸۳ ۸۵ ۸۷ ۸۷ ۸۸ ۹۱ ۹۲ ۹۵ ۱۰۰ ۱۹۰۰ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۵-۳-۵- ملاحظات طراحی و جانمایی سازه‌های جنبی ۳-۵-۵- درزهای انقباضی قائم ۳-۵-۵- گالری‌ها و شافت‌های داخل بدنه سد ۳-۵-۵- گزینه‌های طراحی رویه بالادست بدنه سد ۵-۵-۵ گزینه‌های طراحی رویه پایین‌دست بدنه سد فصل ششم - معیارهای ایمنی و پذیرش ۱- ۶- کلیات ۳-۶ معیارهای ایمنی و پذیرش نتایج تحلیل‌های پایداری بدنه سد و پی ۱-۲-۶- ترکیب‌های بارگذاری برای تحلیل پایداری ۲-۲-۶ معیارهای پذیرش (ضرایب اطمینان) برای پایداری ۱-۳-۶ مشاهدات و نتایج غالب در خصوص ترک‌های حرارتی ۲-۳۶ توصیه‌های مهم برای کنترل ترک‌های حرارتی ۲-۴-۶- شاخص‌های رفتاری بتن غلتکی ۳-۴۶- ضوابط و معیارهای ایمنی فصل هفتم- کنترل پایداری سدهای وزنی بتن غلتکی ۱- ۷- کلیات ۲-۷- روش تحلیل تعادل حدی ۱-۲-۷ مدهای گسیختگی ۲-۲-۷ مبانی تحلیل تعادل حدی ۳-۷ تحلیل پایداری در برابر لغزش ح ۱۹۱ ۱۹۰۲ ۱۹۰۲ ۱۰۶ ۱۹۸ ۱۰۹ ۱۱۶ ۱۱۹ ۱۳۱ ۱۳۲ ۱۳۳ ۱۳۵ ۱۳۸ ۱۳۱ ۱۳۳ ۱۳۴ ۱۳۶ ۱۳۶ ۱۳۸ ۱۳۸ ۱۳۱ ۱۳۳ ۱۳۳ ۱۳۳ ۱۳۴ ۱۳۶ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۱-۳-۷- انتخاب پارامترهای مقاومت برشی طراحی ۲-۳۷ روش تحلیل لغزش تک‌گوه‌ای ۳-۳-۷ روش تحلیل لغزش چندگوه‌ای ۴-۷- تحلیل پایداری در برابر سایر مدهای گسیختگی ۱-۴-۷- تحلیل پایداری در برابر شناوری ۲-۴-۷- تحلیل پایداری در برابر واژگونی ۳-۴-۷- کنترل کفایت باربری پی ۵-۷- ملاحظات مهم در محاسبه بارها در تحلیل‌های پایداری ۱-۵-۷- بارهای ناشی از مخزن سد ۲-۵-۷- فشار برکنش ۳-۵-۷ بارهای ناشی از زلزله فصل هشتم - تحلیل حرارت بدنه سد ۱- ۸- کلیات ۳-۸ مکانیزم ترک‌های حرارتی ۳-۸- داده‌های پایه مورد نیاز ۳-۸- تحلیل‌های حرارتی بتن غلتکی ۱-۳-۸- تحلیل‌های حرارتی سطح ۱ ۳-۳-۸ تحلیل‌های حرارتی سطح ۲ ۵-۸- ارزیابی ریسک وقوع ترک‌های حرارتی فصل نهم- تحلیل تنش بدنه سد. پی و مخزن -۱-۹٩‏ کلیات ۳- ۹- روش تحلیلی ساده ۱-۳-۹- روش تحلیلی ساده برای بارهای استاتیکی ۲-۲-۹- روش تحلیلی ساده برای بارهای دینامیکی ۳-۹- روش‌های تحلیل عددی ۱-۳-۹ مدل تحلیا اجزای محدود بدنه سد. ی و۶ مخزن ۱۳۶ ۱۳۷ ۱۳۷ ۱۹۲ ۱۹۲ ۱۹۲ ۱۹۳ ۱۹۳ ۱۵۹۳ ۱۵۹۵ ۱۵۹ ۱۶۳ ۱۵ ۱۳۵ ۱۶۶ ۱۳۹ ۱۷۰ ۱۷۰ ۱۷۴ ۱۸۱ ۱/۸۳ ۱۸۴ ۱۸۵ ۱۸۹ ۱۹۳ ۱۹۶ -------- صفحهٔ بعد -------- فهرست مطالب عنوان ۲-۳-۹ تحلیل استاتیکی ۳-۳-۹- تحلیل دینامیکی فصل دهم - طراحی سیستم ابزاردقیق و پایش بدنه سد و پی ۱-۰- کلیات ۳-۰۶ فلسفه و مبانی ابزاردقیق و پایش بدنه سد و پی ۳-۰ فرایند طراحی سیستم ابزاردقیق ۱-۳-۰- شناسایی و ارزیابی شرایط پروژه ۲-۳-۰ تعیین اهداف سیستم ابزاردقیق ۳-۳-۰ تعیین پارامترهای شاخص در سیستم ابزاردقیق ۴-۳-۰ - انتخاب نوع ابزار مناسب ۵-۳-۰ جانمایی و تعداد ابزارهای لازم ۶-۳-۰ برنامه‌ریزی پایش ۴-۰ آنواع متداول ابزارهای مورد استفاده ۱-۴۳-۰- شبکه میکروزژئودزی (1101۷/۵۲ ع060011)) ۳-۳۴-۰- پاندول‌های مستقیم و معکوس (1۵۵۷1۲۲۹ 1۷۵۲1۵۵ عک 1(1۳۵۵1) ۳-۳-۰ شیب‌سنج (161101610۲]) ۴-۴-۰- درزسنج (01111111010۳[) ۵-۳-۰ دماسنج (116۲1۵۲۵16۲) ۶-۴-۰ شتاب‌نگار (۸006[0701616۲) ۷-۳-۰ ایستگاه‌های بده‌سنجی ۰ -۸-۳۴- اکستنسومتر (۳۳1۵۹۵۲۱۵1۵۲) ۹-۴-۰- پیزومترها (11670116۲5) ۵-۰ برنامه زمان‌بندی قرائت ابزارها ۰ -۶- روش‌های مختلف قرائت و گردآوری داده‌ها فصل یازدهم - ملاحظات اجرایی ۱-۱- کلیات د ۳۰۰ ۳۰۰ ۳۹۰۷ ۳۰۹ ۳۱۰ ۳۱۲ ۳۱۳ ۳۱۳ ۳۱۴ ۳۱۴ ۳۱۵ ۳۱۷ ۳۲۰ ۳۱۲۰ ۲۳۳۲ ۳۲۳۴ ۳۲۳۴۳ ۳۳۵ ۳۳۵ ۳۲۶ ۳۲۶ ۳۳۸ ۳۳۰ ۳۲۳۲ ۳۱۳۳ ۳۳۵ -------- صفحهٔ بعد -------- فهرست مطالب عنوان ۳-۱ برنامه زمان‌بندی اجرای بتن غلتکی ۳-۱ شرایط آب و هوایی ۴-۱ تجهیزات تولید سنگ‌دانه ۵-۱- تجهیزات تولید بتن ۶-۱- تجهیزات انتقال بتن ۸-۱ تجهیزات تراکم ۹-۱- حفاظت و عمل‌آوری ۱-۳- کلیات ۳-۲ رابطه مشخصات فنی با کنترل کیفیت ۳-۲ الزامات کنترل کیفی موثر ۴-۲ اجرای بستر آزمایشی بتن غلتکی (۳۵4 1091) ۵-7 کنترل کیفیت مصالح ۶-۲- کنترل کیفیت فرایند ساخت ۷-۳ معیارهای پذیرش پیوست ۱- مشخصات سدهای وزنی بتن غلتکی منابع و مراجع ۳۳۶ ۳۳۶ ۳۳۷ ۳۳۸ ۳۴۱ ۳۴۳ ۱۳۴ ۳۴۵ ۱۳۷ ۳۳۹ ۳۵۹۱ ایددی ۳۵۴ ند ۳۵۶ ۳۶۱ ۱۶۳ ۳۷۹ -------- صفحهٔ بعد -------- فهرست جدول‌ها جدول ۱-۱- مزایا و محدودیت‌های سدهای وزنی بتن غلتکی در مقایسه با سایر انواع سدها و کاربردهای خاص بتن غلتکی در سدسازی ۸ جدول ۲-۱- طبقه‌بندی متداول سدهای وزنی بتن غلتکی با توجه به میزان مواد سیمانی مصرفی ۹ جدول ۳-۱- تعداد سدهای وزنی بتن غلتکی ساخته شده در سال‌های مختلف بر حسب نوع مصالح بتن غلتکی ‏ ۱۳ جدول ۴-۱- نتایج تحلیل آماری سدهای ساخته شده در دوره های منتهی به سال ۰۱۹۸۶ دوره ۱۹۸۷ تا ۱۹۹۸و دوره ۱۹۹۹ تا ۲۰۱۹ ۱۴ جدول ۱-۲- معادن مواد پوزولانی و سیمانی طبیعی در ایران اه جدول ۲-۲- سیمان‌های پوزولانی تولید شده در کارخانه‌های سیمان ایران و سابقه کاربرد آن‌ها در سدهای وزنی بتن جدول ۳-۲- حدود دانه‌بندی مناسب برای مخلوط‌های بتن غلتکی با توجه به حداکثر ابعاد سنگ‌دانه‌ها ۳۹ جدول ۴-۲- درصد مجاز مصالح بسیار ریز (کوچک‌تر از 11۷ ۰/*۷۵) با توجه به میزان چسبندگی آن‌ها ۳۰ جدول ۵-۲- میزان مواد سیمانی (۳8) و دانه بندی سنگدانه‌ها در نمونه‌های شاخص انواع مختلف سدهای وزنی بتن جدول ۲- ۶- الزامات استاندارد نوارهای آب‌بند ۳۷/۲ ۳۵ جدول ۱-۳- مقایسه رویکردهای طراحی سدهای بتن غلتکی از بعد عوامل تاثیرگذار بر مبانی و الزامات طرح اختلاط جدول ۲-۳- مقایسه میزان مواد خمیری در مخلوط‌های بتن غلتکی با مواد سیمانی کم و زیاد ۳۷ جدول ۳-۳- حدود نسبی هر یک از اجزای مخلوط بتن برای تهیه مخلوط های آزمایشی بتن غلتکی با توجه به حداکثر اندازه سنگ‌دانه ۵۰ جدول ۴-۳- منحنی ایده‌آل دانه‌بندی درشت دانه [۸8 جدول ۵-۳- منحنی ایده‌آل دانه‌بندی ریزدانه ۲ جدول ۱-۴- ضرایب کاهش مقاومت کششی بتن و درزهای اجرایی بر اساس میزان روانی مخلوط بتن و تمهیدات آماده‌سازی درز ۶۵ جدول ۲-۴- حدود مقاومت کششی بتن غلتکی بر اساس مقاومت فشاری و شرایط اجرایی بتن ۶ جدول ۳-۴- مقاومت برشی توده بتن غلتکی و درزهای اجرایی بتن‌ریزی با کیفیت مشابه با توده بتن ۷۳۳ جدول ۴-۴- میانگین نفوذپذیری نمونه‌های مغزه‌گیری شده در سدهای بتن غلتکی ۸ ر -------- صفحهٔ بعد -------- فهرست جدول‌ها جدول ۱-۵- حدود مدول تغییرشکل مناسب برای توده سنگ پی سدهای وزنی بتن غلتکی ۹۰ جدول ۲-۵- حدود ضریب رشد و تمهیدات پیشنهادی برای شرایط مختلف درزهای اجرایی در انواع سدهای وزنی جدول ۱-۶- احتمال وقوع شرایط محیطی و حالت‌های بارگذاری متناسب با آن‌ها برای تحلیل‌های پایداری ۰ ۱۳۴ جدول ۲-۶- حالت‌های مختلف بارگذاری برای تحلیل‌های پایداری ۱۲۳۴ جدول ۳-۶- حداقل ضریب اطمینان مورد نیاز در مقابل لغزش در سازه‌های بحرانی و معمولی ۱۳۶ جدول ۳-۶- حداقل ضریب اطمینان مورد نیاز در مقابل شناوری برای آنواع سازه‌ها ۱۲۳۷ جدول ۵-۶- معیار پذیرش برای محل اثر برآیند نیروها در صفحه مستعد شکست (کنترل پایداری در برابر واژگونی) ۱۳۷ جدول ۷-۶- معیارهای پذیرش برای تحلیل تنش بدنه سد (ضرایب اطمینان برای تنش‌های حاصل از تحلیل‌های خطی) ۱۳۸ جدول ۸-۶- معیارهای طراحی لرزه‌ای سازه‌ها و اجزای وابسته به سد ۱۳۹ جدول ۱-۹- ترکیب‌های مختلف شتاب‌های افقی و قائم زلزله مبنای محاسبه نیروی استاتیکی معادل در روش جدول ۱- ۱۰- حداقل‌های سیستم ابزاردقیق و برنامه پایش برای سدهای موجود و در دست مطالعه ۳۱۸ جدول ۳-۱۰ برنامه زمان‌بندی پیشنهادی قرائت آبزارها در مقاطع زمانی و شرایط مختلف بهره‌برداری ۲۳۱ جدول ۱- ۱۱- فاصله زمانی مجاز اجرای لایه‌های متوالی بدون ملات چسباننده ۳۳۶ جدول ۱-۱۳۲- شرح آزمایش. شماره استاندارد و تواتر انجام آزمایش‌های کنترل کیفی سنگ‌دانه‌های بتن غلتکی ۲۵۵ -------- صفحهٔ بعد -------- شکل ۱-۱ نمایش شماتیک طبقه‌بندی متداول سدهای وزنی بتن غلتکی با توجه به میزان مصرف مواد سیمانی و مقاومت بتن بدنه سد ۹ شکل ۲-۱- تعداد سدهای وزنی بتن غلتکی ساخته شده در سال‌های مختلف بر حسب نوع مصالح بتن غلتکی ‏ ۱۴ شکل ۱-۲- دسته‌بندی مواد افزودنی معدنی بتن با توجه به منابع تامین و خواص واکنش‌زایی آن‌ها ۳۱ شکل ۱-۳- مقایسه وزن مخصوص خشک و مقاومت فشاری در بتن غلتکی بر اساس آزمایش تراکم پراکتور اصلاح شده (5ع31) ۴۳۴ شکل ۲-۳- نمودار رابطه کلی بین مقاومت فشاری و نسبت آب به سیمان بتن (1981 ۷70۷1110 ۴۵ شکل ۳-۳- رابطه بین مقدار سیمان معادل و مقاومت فشاری- میانگین تجربیات موجود طرح‌های 11۳۴ با پوزولان . ۵۱ شکل ۴-۳- رابطه بین مقدار سیمان معادل و مقاومت فشاری- میانگین تجربیات موجود طرح های 1۳۳ بدون پوزولان ۵۱ شکل ۵-۳- رابطه بین میزان آب مصرفی در بتن و زمان ۷۲ استاندارد و زمان ۷۳ بزرگ برای مخلوط‌های 210 ۰ ۵۴ شکل ۶-۳- رابطه بین مقدار مواد سیمانی و مقاومت فشاری ۵۴ شکل ۷-۳- رابطه بین مقدار آب و مقاومت فشاری 13۳7 ۵۵ شکل ۱-۴- تغییرات مقاومت فشاری بتن غلتکی در مقایسه با نسبت آب به سیمان و میزان مصرف مواد سیمانی ۶۱ شکل ۲-۴- روند افزایش مقاومت فشاری بتن غلتکی با مقادیر متفاوت مواد سیمانی در طی زمان ۶۱ شکل ۳-۳ روند افزایش مقاومت کششی بتن غلتکی بدون پوزولان در طی زمان ۳ شکل ۴-۴- روند افزایش مقاومت کششی بتن غلتکی با سنگ‌دانه شکسته گرانیتی با درصدهای مختلف پوزولان در طی زمان ۳ شکل ۵-۳- تغییرات ضریب کاهش مقاومت کششی مستقیم نسبت به مدول گسیختگی و مقاومت کششی برزیلی ۶۴ شکل ۶-۴- روند تغییرات مقاومت کششی مستقیم به مقاومت فشاری بتن غلتکی ۶۴ شکل ۷-۴- حدود تغییرات مدول الاستیسبته بتن‌های غلتکی در مقایسه با بتن حجیم متعارف ۳۷ شکل ۸-۳- مدول الاستیسیته وتری و مدول الاستیسیته نهایی بتن غلتکی ۳۸ شکل ۹-۳- مدول الاستیسیته سکانت نمونه‌های تیپ بتن غلتکی (متناظر با ۲۵ درصد بار گسیختگی) ۳۹ شکل ۱۰-۴- مدول الاستیسیته نهایی نمونه‌های تیپ بتن غلتکی (متناظر با ۱۰۰ درصد بار گسیختگی) ۹ شکل ۱۱-۴- مقادیر ضریب خزش (۳)1 برای تعدادی از نمونه‌های بتن غلتکی و نحوه تغییرات آن نسبت به مقاومت فشاری ۷۱ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان صفحه شکل ۱۳-۴- ظرفیت کرنش کششی و مدول الاستیسیته کششی مخلوط بتن غلتکی با میزان مواد سیمانی مختلف ۰ ۷۳ شکل ۱۳-۴- تغییرات چسبندگی و زاویه اصطکاک بتن غلتکی (با ۲۵/ پوزولان) در سنین مختلف بدون استفاده از مواد افزودنی دی رگیر ۷۵ شکل ۱۳-۴- تاثیر میزان رشد سطح درز بر چسبندگی و زاویه اصطکاک درزهای اجرایی بدون استفاده از مواد افزودنی دیرگیر ۶( شکل ۱۵-۴- تاثیر میزان سیمان. رشد سطح درزء ملات بسترء و مواد افزودنی دیرگیر بر چسبندگی درزهای اجرایی در سد آ[ [ع۱/]1 ۷۶ شکل ۱۶-۳۴- نفوذپذیری توده بتن غلتکی و بتن حجیم متعارف با میزان مواد سیمانی مختلف ۸ شکل ۱-۵- شکستگی (خمیدگی) مناسب و نامناسب در محور بدنه سد ۸۹ شکل ۴-۵- روش لایه شیب‌دار در سدهای بتن غلتکی (/51.۸ - ۷401100 12۵۲ 510000) ۱۰۵ شکل ۵-۵- شمای کلی فرایند ایجاد درزهای انقباضی قائم در سدهای وزنی بتن غلتکی ۱۹۷ شکل ۶-۵- جزییات روش اجرای درزهای انقباضی قائم در سدهای وزنی بتن غلتکی ۱۹۸ شکل ۷-۵- گزینه‌های طراحی رویه بالادست در سدهای بتن غلتکی ۱۱۰ شکل ۸-۵- گزینه‌های طراحی رویه پایین‌دست در سدهای بتن غلتکی ۱۱۶ گیرداری داخلی) ۱۳۰ شکل ۲-۶- مکانیزم ترک‌خوردگی حجمی بتن در اثر کاهش دمای کلی و گیرداری بتن در مجاور سطوح اتکایی (مکانیزم گیرداری خارجی) ۱۳۰ شکل ۱-۷- دیاگرام آزاد نیروهای وارد بر بدنه سد در روش تحلیل لغزش تک‌گوه‌ای ۱۳۸ شکل ۲-۷- مکانیزم لغزشی قابل بررسی (شامل بدنه سد و گوه‌های بالادست و پایین‌دست) در روش تحلیل چند گوه‌ای ۱۳۹ شکل ۳-۷- دیاگرام آزاد نیروهای وارد بر هر گوه در روش تحلیل لغزش چندگوه‌ای ۱۹۵۱ -------- صفحهٔ بعد -------- شکل ۵-۷- نمونه منحنی تداوم مخزن (بر اساس منحنی فوق,ء در ۵۰./ اوقات سال تراز مخزن بالاتر از تراز ۶۶۰ می‌باشد) ۱۵۵ شکل ۷-۷- توزیع فشار برکنش در شرایط استفاده از پرده تزریق و سیستم زهکش ۱۵۶ شکل ۸-۷- توزیع فشار برکنش در شرایط وقوع بازشدگی محدود در سطح گسیختگی (عدم تلاقی ناحیه باز شده با پرده زهکش) ۱۵۹۱۷ زهکش) ۱۵۸ شکل ۱۰-۷- توزیع فشار برکنش در مقاطع سرریز شونده با حوضچه آرامش ۱۹۵۸ شکل ۱۱-۷- توزیع فشار هیدرودینامیک در اثر شتاب افقی زلزله بر اساس رابطه وسترگارد ۱۳۱ شکل ۱-۸- مکانیزم ترک‌خوردگی سطحی بتن در اثر تبادل حرارتی سریع بتن رویه با محیط اطراف (مکانیزم گیرداری داخلی) ۱۳۷ شکل ۳-۸ مکانیزم ترک‌خوردگی حجمی بتن در اثر کاهش دمای کلی و گیرداری بتن در مجاور سطوح اتکایی (مکانیزم گیرداری خارجی) ۱۳۷ شکل ۳-۸- مدل شماتیک محاسبه اثر گیرداری خارجی ۱۷۵ شکل ۴-۸- تغییرات ضریب گیرداری سازه‌ای بر اساس روابط پیشنهادی ۸1- روابط ۱۳-۸ و ۱۴-۸ ۱۷۶ شکل ۵-۸- تغییرات ضریب گیرداری سازه‌ای بر اساس روابط پیشنهادی )۸ - رابطه ۱۵-۸ ۱۷۶ شکل ۶-۸- شبیه‌سازی مکانیزم ضریب گیرداری داخلی با ضریب گیرداری سازه‌ای ۱۷۷ شکل ۷-۸- توزیع دما در ضخامت بدنه سد در زمان مبنا (سن یک روز) و در زمان مورد نظر (برای مثال در سن ۲۳۶۵ روز) ۷۸ شکل ۸-۸- دمای موثر مقطع در زمان مورد نظر (سن ۳۶۵ روز) ۱۷۹ شکل ۹-۸- اختلاف دمای موثر ( 47) در مقطع در زمان مورد نظر (۳۶۵ روز) ۱۷۹ شکل ‎-۱-٩‏ توزیع تنش های نرمال و برشی در امتداد مقطع سد بر مبنای تشوری تیرها (تشوری اولر- برنولی) در شرایط وقوع یا عدم وقوع ترک ۱۸۶ شکل ‎۲-۹٩‏ پارامترهای در نظر گرفته شده برای محاسبه طول ترک در بدنه سد در امتداد صفحه افقی بدون مقاومست -------- صفحهٔ بعد -------- شکل ‎-۳-٩۹‏ محاسبات توزیع تنش در امتداد صفحه شیب‌دار در داخل بدنه سد (یا مرز بدنه سد و پی) ۱۸۸ شکل ‎-۴-٩‏ توزیع فشار هیدرودینامیک وسترگارد در مقایسه با توزیع فشار متناظر با نسبت‌های مختلف پریود تحریک به پریود پایه مخزن ۱۹ شکل ۵-۹- محاسبه نسبت پریود ,٩ا‏ در گام دوم روش شبه دینامیکی چاپرا ۱۹۴ شکل ‎-۶-٩‏ محاسبه نسبت پریود 6۲[ در گام چهارم روش شبه دینامیکی چاپرا ۱۹۴ شکل ‎-۷-٩‏ شکل مود اول ( (ل۷) در گام پنجم روش شبه دینامیکی چاپرا ۱۹۵ شکل ۸-۹- توزیع فشار هیدرودینامیک ( (0) در گام پنجم روش شبه دینامیکی چاپرا ۱۹۵ شکل ‎-۹-٩‏ مدل هندسی سد وزنی به همراه شرایط مرزی مورد نیاز ۱۹۹ شکل ۱۰-۹- نمودار کارایی (عملکرد) دینامیکی بدنه سد بر اساس نتایج تحلیل‌های خطی ۳۵ شکل ۱۱-۹- مکانیزم‌های محتمل شکست در یک سد بتنی وزنی: ترک های افقی (۱ و ۲)» ترک مورب پایین‌دست (۲)» ترک‌های منحنی در مجاورت رویه بالادست (۴ و ۵)» ترک قائم پی (۶)» ایجاد ترک قائْم در بدنه سد (۷)» لغشزش در پی (۸)» کمانش لایه نازک پی ‎)٩(‏ ۲۳۰۶ جگین) ۳۱۶ شکل ۳-۱۰- آرایش نمونه شبکه نقاط میکروژئودزی (سد جگین) ۲۳۱ شکل ۴-۱۰- شاخص نقاط نشانه‌روی (سمت راست) و نقاط ترازیابی (سمت چپ) ۱۲۲ شکل ۵-۱۰- شاخص نقاط پیمایش (سمت راست) و نقاط پیلار (سمت چپ) ۳۳۲ شکل ۶-۱۰- پاندول مستقیم (سمت راست) و پاندول معکوس (سمت چپ) تشه شکل ۷-۱۰- میله اندازه گیری ابزار شیب‌سنج ۳۲۴ شکل ۸-۱۰- درزسنج تک‌بعدی و درزسنج سه‌بعدی به همراه گیج مکانیکی اندازه گیری ۳۳۵ شکل *۹-۱- ایستگاه بده‌سنجی با سرریز استاندارد ۷ شکل ۲۶ شکل *۱۰-۱- اکستنسومتر (سمت راست)» گیج قرائت اتوماتیک و گیج قرائت دستی آن ۱۲۷ شکل ۱۱-۱۰- پیزومترهای باز یا کاساگراند ۳۳۸ شکل ۱۲-۱۰- پیزومتر لوله بسته ‎]10701010۲٩(‏ 5121001060 10800)) برای اندازه‌گیری فشار برکنش ۳۳۹ شکل ۱۳-۱۰- پیزومتر الکتریکی : ۳۳ -------- صفحهٔ بعد -------- مقدمه که ۲۸۲۵/۵ ۱ مقدمه با توجه به گسترش فزاینده دانش فنی و تکنولوژی اجرای سدهای وزنی بتن غلتکی به جهت سرعت اجراء صرفه اقتصادی, و انطباق‌پذیری بسیار بهتر این نوع سدها با شرایط طبیعی و امکانات محلی پیمانکاران در کشورهای مختلف و نیز تجربیات و موفقیت‌های حاصل از اجرای سدهای وزنی بتن غلتکی در ایران (پای پل کرخه. جگین. زیردان ژاوه و کهیر)» تدوین راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی با هدف ساماندهی مطالعات طراحی و تحلیل و ارزیابی ایمنی این نوع سدهاء در دستور کار دفتر تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشور قرار گرفت. در این راستاء ضابطه حاضر با عنوان «راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی» با هدف ارائه و تشریح مبانی فلسفی, خواص و مشخصات مصالح بتن غلتکی. اصول طراحی و ملاحظات اجرایی و کنترل کیفی انواع مختلف سدهای وزنی بتن غلتکی تهیه شده است. مطالب این راهنما به نحوی تنظیم و ارائه شده است که ضمن ایجاد بستر لازم برای انتخاب نوع سد وزنی بتن غلتکی مناسب با هدف و ساختگاه مورد نظرء نکات مهم طراحی و ملاحظات اجرایی لازم را برای یک کارشناس آشنا با صنعت سدسازی فراهم آورد. اگرچه این راهنما به منزله یک استاندارد و یا آیین‌نامه طراحی نیست. ولی در تنظیم مطالب سعی شده است حتی‌الامکان رواداری‌ها و ضرایب اطمینان مجاز طراحی بر پایه استانداردهای ملی و بین‌المللی معتبر (با ذکر مرجع) ارائه گردند. شایان ذکر است این راهنما صرفا در بر گیرنده بدنه سدهای بتن غلتکی بوده و شامل مبانی و ملاحظات طراحی سازه‌های جنبی این سدها نمی‌شود. درصورت نیاز به اطلاعات مربوطه., به ضابطه شماره ۳۲۱۲ سازمان برنامه و بودجه کشور تحت عنوان «ضوابط عمومی طراحی سازه‌های آبی بتنی» مراجعه گردد. -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۱ کلیات -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول- کلیات ۹/۳۰ ۵ ۱-۱- دلایل روبکرد به سدهای وزنی بتن غلتکی با پیشرفت علم و صنعت سدسازی در جهان. و نیز با توجه به ضرورت روزافزون احداث سدها در شرایط و ساختگاه‌های نه چندان مناسب. مهم‌ترین چالش پیش‌روی صنعت سدسازی یافتن راهکارهایی برای غلبه بر محدودیت‌های فنی موجود برای انواع متعارف و کلاسیک سدها و همچنین ارائه راه‌حل‌هایی برای اقتصادی‌تر شدن هر چه بیش‌تر احداث سدها در شرایط طبیعی نامطلوب و با امکانات اجرایی محلی مطرح بود. در این راستاء توجه به مشکلات و محدودیت‌های فنی و اقتصادی گزینه‌های متعارف سدهای بتنی وزنی و سدهای خاکی می‌تواند بیانگر دلایل و زمینه‌های ابداع ایده طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی باشد. در سدهای بتنی وزنی متعارف. بخش عمده‌ای از حجم بتن بدنه سد عملکرد سازه‌ای نداشته و صرفا تامین کننده وزن کافی برای پایداری بدنه سد می‌باشند این در حالی است که از دیدگاه طراحی» تفاوت محسوسی از نظر مشخصات فنی و اجرایی برای بخش‌های مختلف بتن بدنه سد لحاظ نمی گردد. از طرف دیگرء در ساختگاه‌هایی که توده سنگ پی از سختی نسبتا خوب و بالایی برخوردار نیست. سختی و شکنندگی قابل توجه بتن بدنه سد موجب افزایش ریسک شکست سدهای بتنی وزنی در اثر نشست‌های زیاد پی شده و این عامل به نوعی محدود کننده امکان‌پذیری این نوع سدها می‌گردد. به طور کلی. عوامل محدود کننده امکان‌پذیری سدهای بتنی وزنی متعارف را می‌توان به شرح زیر برشمرد: - ضعف نسبی توده سنگ پی و تکیه‌گاه‌ها - در دسترس نبودن مصالح قابل پذیرش برای بتن معمولی - عدم توجیه اقتصادی در مقایسه با سدهای خاکی از نظر اقتصادی, آیتم‌های اصلی هزینه در سدهای بتنی وزنی متعارف عباتند از: - کیفیت مصالح لازم برای بتن - میزان مصرف سیمان در بتن - قالب‌بندی سطوح بالادست و پایین‌دست و قالب‌بندی سطوح درزهای قائم -‏ ملاحظات و تمهیدات لازم برای کنترل ترک‌های حرارتی (پیش‌سرمایش بتن و یا مصالح آن و پس‌سرمایش بتن سخت شده) - تامین آب‌بندی و نفوذناپذیری بدنه سد - نیاز به ماشین‌آلات خاص و پیشرفته اجرایی (نظیر جرثقیل کابلی و یا جرثقیل‌های برجی سنگین) - تمهیدات لازم برای تامین ایمنی مطلوب در دوره اجرا مجموعه عوامل فوق هم با تحمیل هزینه‌های مستقیم به پروژه و هم در پاره‌ای موارد با تطویل زمان اجرا سبب کاهش جذابیت اقتصادی نسبی سدهای بتنی وزنی متعارف گردید به‌گونه‌ای که در دهه‌های اخیر آمار ساخت سدهای بتنی وزنی متعارف به شدت تقلیل یافته است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن غلتکی ساختگاه‌هایی که توده سنگ پی از سختی نسبتا خوب و بالایی برخوردار نیست. باشد. ولی از نظر اقتصادی, مخصوصا در حوضه‌هایی که سیلاب‌های بسیار بزرگی دارند. این گزینه الزاما راه حل مناسبی نخواهد بود چرا که هزینه‌های سیستم انحراف. سرریزء و سایر سازه‌های وابسته به سد می‌تواند در توجیه پذیری فنی و اقتصادی پروژه کاملا تعیین کننده باشد. در سدهای خاکی. علیرغم سهولت و سرعت قابل ملاحظه اجرای بدنه سد.ء وجود برخی مسایل و مشکلات سبب ایجاد عدم توجیه اقتصادی مناسب و عملکرد فنی نامطلوب (ریسک بالای خرابی و خسارت) در این نوع سدها می‌گردید. از جمله مهم‌ترین این عوامل عبارتند از: - ضعف و خطرپذیری سدهای خاکی در برابر نفوذ آب به جسم بدنه سد - عدم مقاومت و پایداری سدهای خاکی در برابر روگذری سیلاب - تحمیل هزینه‌های بالاتر سیستم انحراف (سیلاب طراحی بزرگ‌ترء تونل طولانی‌ترء و فرازبند بلندتر) - هزینه‌های زیاد (و در برخی موارد تعیین کننده) سرریز و سایر سازه‌های جنبی - پیچیدگی و آسیب‌پذیری بیش‌تر سازه‌های جنبی (سرریزها و آبگیرهای مرتفع) در ساختگاه‌های با خطر لرزه‌خیزی زیاد - عدم کاهش زمان اجرای کلی پروژه بخاطر ملاحظات اجرایی سازه‌های جنبی مجموعه عوامل و محدودیت‌های فوق, طراحان سدهای بتنی و خاکی را به یافتن راه‌حل‌ها و راهکارهایی برای غلبه بر مشکلات فوق وامی‌داشت چرا که هم‌زمان با سخت‌تر شدن شرایط طبیعی و فنی ساختگاه‌های مطرح برای سدسازی, نیاز و ضرورت اجرای تعداد بیش‌تری از سدها با اهداف مختلف. با حفظ و بهبود جذابیت اقتصادی و کاهش هزینه تمام شده جستجو و تحقیق برای پاسخ به مجموعه مشکلات و محدودیت‌های فوق. منجر به ابداع طیف گسترده‌ای از راهکارها با محوریت مسایل فنی اجرایی, و اقتصادی گردید که هدف همه آن‌ها تجمیع مزایای سدهای بتنی وزنی و سدهای خاکی و سعی بر انطباق بهتر و منطقی‌تر با هدف و عملکرد مورد انتظار از سد. شرایط طبیعی ساختگاه. و تکیه بر امکانات اجرایی ساده‌تر بوده است. از آنجا که وجه مشترک غالب این راه‌کارها استفاده از ماشین‌آلات اجرایی متعارف و نسبتا ارزان قیمت سدهای خاکی برای حمل, پخش. و تراکم مصالح (بتن) بدنه سد می‌باشد. نام «سدهای وزنی بتن غلتکی» به این طیف از گزینه‌های پیشنهادی اطلاق شده است. واه «بتن کوبیده غلتکی» یا به اختصار «بتن غلتکی» )۲ - 0۱۵۲۵۱1۵ 1۵][0۲-۲01۳۵۵1۵) در واقع به بتسی اطلاق می‌گردد که در فرایند ساخت و اجرای آن از تکنیک‌ها و ماشین‌آلات اجرایی آرزان و سریع سدهای خاکی استفاده شده و از مقاومت و دوام مشابه با بتن متعارف برخوردار است. بر اساس این توضیحات مشخص می‌گردد که سدهای بتنی وزنی غلتکی به طور عام در بر گیرنده طیف وسیعی از سدهای وزنی حد فاصل سدهای بتنی وزنی متعارف و سدهای خاکی می‌باشند. بدیهی است معیارها و ضوابط طراحی گروه‌هایی از سدهای وزنی بتن غلتکی که نزدیکی بیش‌تری به -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول- کلیات ۹/۳۰ ۷ سدهای بتنی وزنی متعارف دارند مشابه سدهای بتنی وزنی بوده و معیارها و ملاحظات طراحی و اجرایی انواعی از سدهای بتنی وزنی غلتکی که به سدهای خاکی شبیه‌تر هستند. تواما متاثر از مبانی طراحی سدهای خاکی و سدهای بتنی وزنی می‌باشد. شایان ذکر این که ارائه ایده‌های طراحی سدهای بتنی پایه‌دار (1219 95ع13111]) و سدهای بتنی وزنی توخالی (219] 0۳۵۷11 ۲10110۷۷) نیز در راستای پاسخ و غلبه بر مسایل و مشکلات فنی و اقتصادی سدهای بتنی وزنی (عمدتا با هدف کاهش احجام بتن بدنه سد) شکل گرفته است. ولی در این نوع سدهاء اگرچه در احجام (غیرموثر) بتن بدنه سد صرفه‌جویی می‌گردد. ولی افزایش مقادیر و هزینه‌های قالب‌بندی و آرماتورگذاری سبب مشکل‌تر (و کندتر) شدن اجرای کار می‌گردید. از سوی دیگر با توجه به کاهش ضخامت اجزای بدنه سد در سدهای فوق‌الذکرء حساسیت این نوع سدها به بارهای حرارتی در دوره بهره‌برداری افزایش یافته و غالب سدهای بتنی پایه‌دار با مشکلاتی از این نوع مواجه می‌باشند. به همین دلیل, امروزه اقبال چندانی نسبت به این گروه از سدها وجود ندارد. علیرغم مزایای متعددی که برای انواع مختلف سدهای وزنی بتن غلتکی مطرح می‌باشد. باید توجه داشت که در برخی موارد با توجه به شرایط طبیعی ساختگاه سد مورد نظرء محدودیت‌ها و معایبی هم برای این نوع سدها وجود دارد. در جدول (۱-۱) مزایای سدهای وزنی بتن غلتکی در مقایسه با سایر انواع متعارف سدها به طور خلاصه ارائه شده است. همچنین در این جدول به موارد محدودیت‌ها و معایب انتخاب این نوع سد. و کاربردهای خاص بتن غلتکی در صنعت سدسازی نیز اشاره شده است. ۳-۱- مبانی طبقه‌بندی و طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی هم‌زمان با پیشرفت و توسعه دانش و تکنولوژی سدهای وزنی بتن غلتکی, سازماندهی و طبقه‌بندی انواع مختلف سدهای وزنی بتن غلتکی با توجه ویژگی‌های آن‌ها مورد توجه بوده است. با توجه به خاستگاه و طیف انواع مختلف سدهای وزنی بتن غلتکی» این دسته‌بندی‌ها غالبا بر اساس میزان مصرف مواد سیمانی در واحد حجم مصالح (بتن) بدنه سد بوده‌اند. البته باید توجه داشت عواملی نظیر هدف, طول عمر مفید و ارتفاع سد. و نیز شرایط لرزه‌خیزی ساختگاه سد در دسته‌بندی و تنظیم مبانی طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی تاثیرگذار هستند. طبقه‌بندی متداول سدهای وزنی بتن غلتکی در جدول (۲-۱) ارائه شده است [۱۳]. همجنین در شکل (۱-۱) این طبقه‌بندی با توجه به میزان مصرف مواد سیمانی و نیز میزان مقاومت بتن بدنه سد به صورت شماتیک نشان داده شده است [۱۴]. -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ وس جدول ۱-۱- مز ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وز ۳ ایا و محدودیت‌های سدهای وزنی بتن غلتکی در مقایسه با سایر انواع سدها و کاربردهای خاص بتن غلتکی در ۱- مزایای سدهای وزنی بتن غلتکی در مقایسه با سدهای بتنی وزنی متعارف: - سرعت بیش‌تر اجرای سد. در سدهای وزنی بتن غلتکی بزرگ نرخ پیشرفت ارتفاعی عملیات اجرای بتن‌ریزی بدنه سد به ۱۰ تا ۱۲ متر در ماه می‌رسد. این نرخ پیشرفت در سدهای کوچک‌ترء سریع‌تر بوده و در فرازبندهای بتن غلتکی نرخ پیشرفت ارتفاعی بتن‌ریزی به ۳۰ متر در ماه نیز رسیده است. - استفاده موثر از ماشین‌آلات متعارف و ساده‌تر در بتن‌ریزی (نظیر کامیون. بلدوزرء غلتک و ...) - هزینه کم‌تر اجرا با توجه به موارد فوق - افزایش ایمنی در زمان اجرا با توجه به کاهش اختلاف ارتفاع سطح کار بخاطر اجرای بتن در لایه‌های پیوسته و نازک‌تر - بهبود شرایط ایمنی در کارگاه با توجه به کاربرد کم‌تر و محدودتر قالب - خسارت و آسیب کم‌تر به محیط زیست با توجه به سیستم انحراف نسبتا کوچک‌تر و عدم نیاز به حفاری تکیه‌گاه‌ها برای نصب جرثقیل‌های کابلی ۲- مزایای سدهای وزنی بتن غلتکی در مقایسه با سدهای خاکی: - کاهش زمان اجرای سد با توجه به سرعت اجرای تقریبا مشابه ولی حجم به‌مراتب کم‌تر بدنه سد - امکان اجرا و استقرار سرریز بر روی بدنه سد - کاهش ارتفاع فرازبند و ابعاد تونل انحراف (هم طول تونل و هم قطر تونل) با توجه به کاهش ابعاد بدنه سد و کاهش سیلاب طراحی متناسب با ریسک آسیب‌پذیری کم‌تر و زمان اجرای کوتاه‌تر سد - طول کم‌تر مجاری آب‌بر و پنستاک‌های فلزی - کاهش ابعاد برج‌های آبگیر و کاهش ریسک و آسیب‌پذیری این سازه‌ها در برابر بار زلزله - هزینه کلی قابل رقابت پروژه - خسارت و آسیب کم‌تر به محیط زیست بخاطر حجم به‌مراتب کم‌تر مصالح مورد نیاز که منجر به کاهش احجام منابع قرضه. کاهش ترافیک کامیون‌ها و سایر ماشین‌آلات بارگیری و حمل مصالح و متناسبا کاهش میزان تولید گاز مضر دی - قابلیت روگذری سیلاب از روی بدنه سد بدون ریسک خرابی - افزایش دوره زمانی مناسب برای اجرای سدهای وزنی بتن غلتکی در مقایسه با سدهای خاکی ۳- موارد محدودیت و معایب سدهای وزنی بتن غلتکی: - در ساختگاه‌هایی که منابع قرضه مناسب در دسترس نباشد. - در ساختگاه‌هایی که توده سنگ بسیار ضعیف و ناهمسان است و پتانسیل نشست‌های بیش از حد و ریسک انهدام سد - در ساختگاه‌هایی که دره محل احداث سد بسیار باریک و با دیواره‌های پرشیب باشد به‌گونه‌ای که فضای کافی برای احداث دسترسی‌ها و استقرار و تردد ماشین‌آلات وجود نداشته باشد (البته رفع این محدودیت با استفاده از سیستم‌های اجرایی خاص نظیر 13611 10۱۷/۵۲ ممکن می‌باشد). ۴- سایر کاربردهای خاص بتن غلتکی در صنعت سدسازی: - مقاوم‌سازی و افزایش ارتفاع سدهای موجود - تقویت رویه پایین‌دست سدهای خاکی به‌منظور تامین قابلیت روگذری سیلاب در این سدها - ترمیم و تقویت نقاط ضعف محلی و ناحیه‌ای پی و تکیه‌گاه‌های سدهای بتنی (نظیر سد 162۷2 1 در ژاپن) یت سدسازی [۱۳] -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول- کلیات ۹/۳۰ ۹ جدول ۲-۱- طبقه‌بندی متداول سدهای وزنی بتن غلتکی با توجه به میزان مواد سیمانی مصرفی |۱۳] سد با مواد سیمانی کم سد غلتکی کوبیده سد با مواد سیمانی متوسط سد با مواد سیمانی زیاد -101100) 116-1۱ ((1۱217 ۲۵۲۵ع011:) ۲۵۳ 0005 ۱ ۷10000 5 10۷ 05 المان آب‌بند بالادست غالبا | غالبادارد | ندارد ۱ 9 بل یپ ی + 27 ۳ 5 0 3 |۲۳۵۵ ۱/151 16 - 42 5۵۱۵ - 04 5 5 ما - (ا تا (۹ ۵ [ ار 11 4 ۸06 - 8 - ۳1810۷ 55[ (8 ۱- میزان کل مواد سیمانی شامل سیمان و مواد پوزولانی (افزودنی‌های معدنی) ۲- در این طبقه‌بندی, سدهای با «مواد سیمانی خیلی کم» نیز در زیرمجموعه رده «سدهای با مواد سیمانی کم» لحاظ شده‌اند. سدهای با مواد سیمانی خیلی‌کم شامل سدهای خاک سیمان یا 056 (0۲۵۷۵۱) 2۵ 5۵۵ ۵۱۵1۵۵)) و سدهای (2:0] [[12۳۵11] 52617162 ۳۵0۵) ۳۹5 می‌گردد. ۳- به‌دلیل استفاده از سنگ‌دانه‌های درشت‌تر (با حداکثر اندازه ۱۲۰ تا ۱۵۰ میلی‌متر)» مقاومت سدهای )| با میزان سیمان مشابه بیش تر از سدهای 16۳ می‌باشد. ۴- سد 107020 نمونه سدهای با مواد سیمانی کم حاوی «مصالح ریزدانه زیاد» (0421 1۳۳ 5ا0۵1۵1111110-/10۷ ۳181-116) می‌باشد. میزان مواد سیمانی (سیمان + پوزولار +7 ر 2 شکل ۱-۱- نمایش شماتیک طبقه‌بندی متداول سدهای وزنی بتن غلتکی با توجه به میزان مصرف مواد سیمانی و مقاومت بتن بدنه سد |۱۴] شایان ذکر این که علاوه بر دسته‌بندی ارائه شده در جدول (۲-۱)» در دو دهه اخیر کاربرد بتن غلتکی در سدهای بتنی قوسی - وزنی و حتی سدهای بتنی قوسی, به خصوص در کشور چین مطرح شده و تعدادی از این نوع سد نیز در -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی تکنیک‌های طراحی و اجرایی خاص سدهای قوسی و قوسی- وزنی بتن غلتکی و همچنین سدهای وزنی با مواد سیمانی خیلی کم (سدهای خاک سیمان یا 80) نمی‌باشد. از آنجا که دانش و تکنولوژی سدهای وزنی بتن غلتکی در حال رشد و تکامل می‌باشد. کشورهای مختلف در مواجهه با مشکلات و محدودیت‌های غالب ساختگاه‌های سدسازی خود. امکانات و منابع در دسترس, و متناسب با سطح ایمنی و استاندارد مد نظر راهکارها و تکنیک‌های خاصی را پیشنهاد داده‌اند که البته این تکنیک‌ها در بوته عمل و آزمایش مستمرا پایش و به‌روز شده و می‌شوند. گاهی اوقات تکنیک‌های طراحی و اجرایی تقریبا مشابه به‌دلیل ارائه و تجربه در اسپانیا و آمریکا) ارائه شده‌اند. در این خصوص باید توجه داشت که الگو گرفتن از تجربیات صرفا یک کشورء یا اتکا به یک روش و تکنیک ارائه شده در این زمینه صحیح نبوده و با توجه به این‌که شرایط هر پروژه سدسازی بسته به اهداف. وضعیت طبیعی ساختگاه ابعاد (ارتفاع و حجم) و سطح ایمنی عملکرد مورد انتظار از سد.ء و مصالح و امکانات بومی و در دسترس در منطقه پروژه. منحصر به‌فرد می‌باشد. راه حل و تکنیک مناسب برای هر پروژه باید انتخاب گردد. رویکرد طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی تا حد زیادی متاثر از شرایط و نحوه اجرای سد می‌باشد. با توجه به روش اجرای سدهای وزنی بتن غلتکی, تعداد زیادی درز اجرایی افقی بین لایه‌های نسبتا نازک بتن‌ریزی در بدنه سد ایجاد می‌شوند. تعداد این درزها و نحوه آماده‌سازی و کنترل کیفی آن‌ها تاثیر تعیین‌کننده‌ای در نفوذپذیری آن‌ها و ایجاد و توسعه فشار برکنش در بدنه سد و همچنین مقاومت کششی و برشی (چسبندگی) درزهای اجرایی مذکور داشته و بر این اساس نحوه رفتار و پایداری کلی بدنه سد تا حد زیادی متاثر از کیفیت و نحوه اجرای درزهای اجرایی افقی خواهد بود. طبیعتا اعمال مبانی و مشخصات اجرایی و کنترل کیفی سخت‌گیرانه برای آماده‌سازی درزهای اجرایی افقی. با توجه به تعداد زیاد آن‌ها در بدنه سد. نسبتا زمان‌بر بوده و به نوبه خود می‌تواند مزایای سرعت اجرا و کم‌هزینه بودن سدهای وزنی بتن غلتکی را تا حدی تحت‌الشعاع قرار دهد. از سوی دیگرء در شرایطی که تمهید خاصی در آماده‌سازی درزهای اجرایی افقی بدنه سد لحاظ نگردد. با توجه به کاهش مقاومت کششی و برشی درزهای اجرایی افقی و هم‌زمان ایجاد و توسعه فشار برکنش در جسم بدنه سد. مقطع سد باید برای تامین شرایط پایداری عریض‌تر طراحی گردد. در این شرایط اجرای در هر حال, در شرایطی که تمهید خاصی در آماده‌سازی درزهای اجرایی افقی بدنه سد لحاظ نگردد نیز برنامه زمان‌بندی اجرا و هزینه سدهای وزنی بتن غلتکی متاثر از ضرورت افزایش احجام بدنه سد. افزایش خواهد یافت. بر اساس شرایط فوق, به طور کلی دو رویکرد مختلف زیر در طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی رایج می‌باشد: -‏ روبکرد مبتنی بر «طراحی همسان بدنه سد»: در این رویکرد طراحی» کیفیت اجرا و طرح اختلاط بتن غلتکی و تمهیدات اجرایی و کنترل کیفی درزهای اجرایی افقی به‌نحوی در نظر گرفته می‌شود که «جسم سد به طور -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول- کلیات ۹/۳۰ 1 - روبکرد مبتنی بر «طراحی ناهمسان بدنه سد»: در این رویکرد طراحی, مشابه با تکنیک طراحی سدهای خاکی با رویه بتنی» یک «المان آب‌بند» در رویه بالادست سد برای تامین آب‌بندی بدنه سد طراحی شده و ضوابط و تمهیدات طراحی و اجرایی بسیار ساده‌تری برای کیفیت اجرای بتن غلتکی (از بعد تراکم و نفوذپذیری) و تمهیدات آماده‌سازی درزهای اجرایی افقی لحاظ می‌گردد. در این روش طراحی. عملا جسم بدنه سد به صورت ناهمسان طراحی و اجرا می‌گردد. حالت حدی این رویکرد طراحی منجر به طرح ایده طراحی سدهای خاک - سیمان با 467 ([ع0۲2۷ 200 52۵ ۵۸1۵۵ 0۱)) و سدهای ۳5111 (1200 ۲12701111 [ 5۱۳۵۲۲1۵ ع۳۵0) گشته است. در قالب دو رویکرد کلی فوق, روش‌های طراحی و اجرایی متعددی در کشورهای مختلف. به خصوص برای سدهای با ارتفاع کم و متوسط. ابداع و آرائه شده‌اند. بر اساس تجربیات بین‌المللی این تنوع و انعطاف‌پذیری تکنیک‌های اجرایی در سدهای وزنی بتن غلتکی بستر بررسی و ارائه گزینه‌ها و راهکارهای اجرایی مناسب را در مرحله برگزاری مناقصه توسط پیمانکاران حرفه‌ای فراهم آورده و در غالب موارد پیشنهادهای بهینه پیمانکاران می‌تواند منجر به کاهش هزینه‌ها و اقتصادی‌تر شدن پروژه گردد. با توجه به شرایط و محدودیت‌های موجود در کشورهاء بعضی از روش‌های اجرایی سدهای وزنی بتن غلتکی به طور ویژه مورد توجه قرار گرفته و توسعه یافته‌اند به گونه‌ای که این روش‌ها با نام این کشورها شناخته می‌شوند. برای نمونه, به تکنیک اجرایی سدهای با مواد سیمانی کم حاوی «مصالح ریزدانه زیاد» (21ل 62| ۶۵ا11110 10۱۷-000 1-1100ع۳1) می‌توان اشاره کرد که با توجه به نبود یا حجم کم معادن پوزولان‌های طبیعی (و بعد مسافت‌های حمل این مصالح) در کشور برزیل, توسط مهندسین و پیمانکاران این کشور طراحی و توسعه یافته است. در این تکنیک. با هدف جبران کمبود مصالح خمیری در بتن» به‌جای افزودن سیمان یا پوزولان, حجم مصالح ریزدانه به‌نحوی افزایش می‌یابد که نهایتا درصد مصالح خمیری بهینه در بتن حاصل گردد. ابداع و توسعه روش طراحی و اجرای سدهای غلتکی کوبیده (1-)۵1-1] 11۵1[00-0-016۳۵1۵) نیز یک نمونه بارز از تکنیک‌های ویژه توسعه یافته متناسب با شرایط کشور ژاپن می‌باشد. قبل از توسعه فراگیر سدهای وزنی بتن غلتکی, متخصصین و پیمانکاران حرفه‌ای کشور ژاپن به‌منظور کاهش احجام قالب‌بندی درزهای انقباضی قائم و بهبود شرایط ایمنی کار در زمان اجرای س‌دهای بتنی وزنسی متعارف. روش اجرای پیوسته بتن بدنه سد (/۳]۱ - ۱/1۳0۵ 0۶1۳۲1۵ 07ر2] ۳۳1۵۵۵۵) را ابداع نموده و در تعدادی از سدهای بتنی وزنی کوتاه (و یا در ترازهای فوقانی سدهای بلند) از این روش استفاده می‌کردند. در این روش بتن بدنه سد در بلوک‌های مجاور (در لایه‌هایی با ضخامت حدود ۱/۵ متر) به صورت یکپارچه اجرا شده و پس از تراکم بتن. برای به حداقل رساندن ریسک ترک‌های حرارتی در بدنه سد درزهای انقباضی در فواصل حدود ۱۵ تا ۲۰ متر با ابزارهای مناسب ایجاد می‌گردید. با این حال در این روش برای دستیابی به تراکم مطلوب و بهینه بتن. از تکنیک‌ها و ابزارهای متعارف ویبره استفاده می‌گردید. با مطرح شدن ایده سدهای وزنی بتن غلتکی در سطح بین‌المللی, پیمانکاران و متخصصین کشور ژاپن با تلفیق مبانی طراحی و اجرایی سدهای وزنی بتن غلتکی با روش اجرایی 12-۸1 در سدهای بتنی وزنی متعارف» تکنیک و روش طراحی و -------- صفحهٔ بعد -------- ۲ ۹/۳۰ راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن غلتکی اجرایی سدهای غلتکی کوبیده ((1-)1) را ابداع و تجربه نمودند. در این روش» مزیت اجرایی و تکنولوژیکی موجود در کشور ژاپن؛ که صرفه اقتصادی استفاده از ماشین‌آلات سنگین برای حمل. پخش بتن در حجم بالا و گسترده و تراکم بتن با سنگ‌دانه‌های درشت‌تر (با حداکثر ابعاد ۱۲۰ تا ۱۵۰ میلی‌متر) می‌باشد؛ و همجنین شرایط طبیعی نسبتا سخت و خشن این کشور از بعد پتانسیل لرزه‌خیزی و تغییرات زیاه دمایی در فصل‌های سرد و گرم سال, تواما لحاظ شده است. بتن بدنه سد به صورت بدون وقفه و در یک بازه زمانی مناسب امکان‌پذیر شده و سپس تراکم بتن در این چند لایه به صورت هم‌زمان میسر گردد. در این شرایط عملا فواصل درزهای اجرایی افقی, که مهم‌ترین صفحات ضعیف در بدنه سد می‌باشند. از مقدار متداول ۳۰ سانتی‌متر در سدهای ل))| به حدود ۷۵ تا ۱۰۰ سانتی‌متر در سدهای 1-1[ افزایش یافته و تعداد این درزها نیز به همان نسبت کم‌تر می‌گردید. از سوی دیگر. با توجه به شرایط محیطی سخت و پتانسیل لرزه‌خیزی بالاء در سدهای (1۴1 تمهیدات نسبتا سختگیرانه‌ای برای آماده‌سازی سطوح درزهای اجرایی افقی» و آب‌بندی ۰ متر به صورت متعارف اجرا می‌گردد. با توجه به این تمهیدات و تکنیک‌هاء نمای ظاهری نهایی سدهای غلتکی کوبیده مشابه سدهای وزنی متعارف بوده و سرعت اجرای آن‌ها حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد در مقایسه با سدهای وزنی متعارف افزایش می‌پاید [۱۳]. ۳-۱- روند تغییرات طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی بررسی روند تغییرات و اقبال طراحان به انواع مختلف سدهای وزنی بتن غلتکی در سطح دنیا می‌تواند در انتخاب نوع و رویکرد طراحی مناسب در طرح‌ها مفید و راهگشا باشد. در جدول (۳-۱) تعداد و نوع سدهای وزنی بتن غلتکی ساخته شده در دنیا بر اساس طبقه‌بندی ارائه شده در جدول (۲-۱) ارائه شده‌اند. همجنین نحوه تغییرات آمار انواع مختلف سدهای وزنی بتن غلتکی در شکل (۲-۱) نشان داده شده است [۱۳ و ۱۵]. سدهای وزنی بتن غلتکی طراحی و ساخته شده تا انتهای سال ۱۹۸۶ راء که شامل ۱۵ سد می‌گردد. می‌توان نسل اول سدهای وزنی بتن غلتکی در نظر گرفت. در جدول (۴-۱) نتایج تحلیل آماری تعداد سدهای ساخته شده در دوره‌های منتهی به سال ۰۱۹۸۶ دوره ۱۹۸۷ تا ۱۹۹۸و دوره ۱۹۹۹ تا ۲۰۱۰ بر اساس داده‌های ارائه شده در جدول (۲-۱) ارائه شده است. بر اساس بررسی آماری فوق مشخص می‌گردد که در فرایند رشد و توسعه تکنولوژی سدهای بتن غلتکی, تمایل طراحان به سدهای وزنی بتن غلتکی با مواد سیمانی زیاد به نحو بارزی افزایش یافته و متناسبا درصد سدهای با مواد به سدهای وزنی بتن غلتکی با مواد سیمانی زیاد چهار دلیل زیر را می‌توان برشمرد [۱۳]: ۱- درک و تجربه بیش تر نسبت به مشخصات و شاخص‌های کیفی بتن غلتکی. بر اساس نتایج آزمایشات انجام -------- صفحهٔ بعد -------- و ز یگ یافته بر رو رفتاری وش ۲- افزایش ار بیش از ۰ در سال‌هاه ارتفاع زیاد. جدول ۲-۱ سال تکمیل ۱۹۸۳ ۱۹۴۸۵ ۱۹۸۶ ۱۹۸۷ ۱۹۸۸ ۱۹۸۹ ۱۹۹۰ ۱۹۹۱ ۱۹۹۲ ۱۹۹۳ ۱۹۹۴ ۱۹۹۵ ۱۹۹۶ ۱۹۹۷ ۱۹۹۸ ۱۹۹۹ ۷۳۲۰۹۰۰ ۳۰۱ ۳۲ ۳۳ ۳۴ ۳۰۵ ۳۶ ۳۹۷ ار ۳۹ ۷۲۰۱۰ ۳ جچچچچچجچج وده و با با ارتفاع کی بلند نکی با . کل -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۴ جدول ۴-۱- نتاد دوره تا انتهای ۱۹۸۶ ۷ تا ۱۹۹۸ ۹ تا ۲۰۱۰ شکا ۳- تفاوت برق‌آبی تولید ان کارایی ۴- شاخص در مقای م۱۵1۵ راهنمای ط در صد زِ اخته شده در دوره| 112۳0451۱ 0 مواد سیمانی کم امواد سیما ۰ ۳۳ ۱۳ ۰ ۱۵ ۸ ۱۲ ۳۰ ۱ ۱۳۹ ۱ ۰ کل سدهای وزنی بن غلتکی 3 ۵ م۲۹۹۸ ۲۰۰۴ ۹۰ ۱۹۹۶ 7۲۳ ۱۹۸۸ ۱۹۸۴ ۸ سال - تعداد سدهای وزنی بتن غلتکی ساخته شده در سال‌های مختلف بر حسب نوع مصال بری سدهای وزنی بتن غلتکی. تعداد کمی از سدهای وزنی بتن غلتکی او داث شده بودند در حالی که در دهه‌های اخبر تعداد قابل توجهی از سدها: برق‌آبی احداث شده‌اند. در این نوع سدهاء مخزن سد در دوره بهره‌بردار بلیت اعتماد بالاتری از بعد نفوذناپذیری بدنه سد مد نظر می‌باشد. ی اقتصادی بهتر. با توجه به مشخصات رفتاری و مقاومتی مطلوب‌تر بتن غا با بتن غلتکی با مواد سیمانی کم. هندسه مقطع عرضی سد را در سدهای اد. به خصوص در ساختگاه‌های با خطر لرزه‌خیزی قابل توجه. می‌توان کمء ی وزنی بنن غلتکی ۳ ۹ تا ۲۰۱۰ [۱۳] درصد سدهای با مواد سیمانی زیاد ۱۳ ۴۳۷ ۳۸ ۱۱۳۱ ف تولید آنرژی ن غلتکی با هدف بوده و نتیحتا -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول- کلیات ۹/۳۰ ۵ نمود. در این شرایط بررسی‌ها و تجربیات بین‌المللی به‌دست آمده نشان داده است که با یک سطح اطمینان یکسان. سدهای وزنی بتن غلتکی با مواد سیمانی زیاد. علیرغم هزینه واحد بیش‌تر بتن غلتکی, غالبا هزینه کلی کم‌تری (با در نظر گرفتن هزینه بتن» هزینه آماده‌سازی نمای ظاهری, هزینه آب‌بندی بدنه و ..) داشته‌اند. نتایج فوق نشان می‌دهد که بر خلاف تصور اولیه. کاهش میزان مصرف مواد سیمانی در سدهای وزنی بتن غلتکی در همه موارد الزاما منجر به اقتصادی‌تر شدن (کاهش هزینه‌ها) و کاهش زمان اجرای پروژه نخواهد شد. این موضوع به نوبه خود بر اهمیت توجه به شرایط ویژه هر پروژه. شامل هدف و نوع کاربری مورد انتظارء شرایط ژئوتکنیکی و محدودیت‌های فنی ساختگاه, نوع مصالح و منابع قرضه در دسترس, ارتفاع و احجام سد. و ... در انتخاب نوع سد مناسب بتن غلتکی تاکید می‌نماید. در پیوست ۱ این راهنماء مشخصات تعدادی از سدهای وزنی بتن غلتکی ایران و جهان به منظور آشنایی با حدود مقادیر و رویکردهای مختلف در طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی ارائه شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- مشخصات مصالح -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - مشخصات مصالح ۹/۳۰ ۹ ۱-۲ کلیات مصالح مصرفی در بتن غلتکی شامل مصالح سیمانی (سیمان پرتلند و پوزولان یا افزودنی‌های معدنی)» سنگ‌دانه‌ها (شن و ماسه). آب و مواد افزودنی می‌گردد. مهم‌ترین ویژگی بتن غلتکی در مقایسه با بتن متعارف, ضرورت ایستایی و انسجام آن در برابر وزن غلتک‌های متراکم کننده بتن می‌باشد. همچنین دانه‌بندی سنگ‌دانه‌ها و میزان مصالح خمیری بتن غلتکی باید به‌گونه‌ای در نظر گرفته شود که تراکم‌پذیری مطلوب در بتن تحت شرایط فوق حاصل گردد. معیار اصلی در انتخاب نوع مصالح و طرح اختلاط بتن غلتکی, تولید یک بتن پایدار می‌باشد که در شرایط اجرایی و بهره‌برداری (و نه صرفا در آزمایشگاه) از کارایی‌ها و رواداری‌های تعیین شده در خصوص مقاومت. دوام. و نفوذپذیری برخوردار باشد. در انواع مختلف سدهای بتن غلتکی, با توجه به ماهیت و فلسفه طراحی آن‌هاء طیف وسیعی از سنگ‌دانه‌ها شامل سنگ‌دانه‌های با حداقل دانه‌بندی و کنترل کیفی (در سدهای بتن غلتکی با مواد سیمانی کم) تا سنگ‌دانه های کاملا دانه‌بندی شده و با کیفیت مشابه با مشخصات مورد نظر در بتن‌های متعارف (در سدهای بتن غلتکی با مواد سیمانی متوسط و زیاد) مورد استفاده قرار می‌گیرند. بر این اساس, با توجه به فلسفه پایه سدهای بتن غلتکی مبنی بر کاهش هزینه‌ها و سهولت اجراء در خصوص سنگ‌دانه ها (و سایر مصالح) مصرفی در بتن غلتکی باید منابع قرضه (و یا تامین) مختلف مصالح در محدوده منطقه پروژه شناسایی شده و متناسب با شرایط مذکور و سایر اهداف و ملاحظات مربوط به هر پروزه» بهترین و اقتصادی‌ترین منابع تامین مصالح انتخاب گردند. ۲-۲- مصالح سیمانی بتن غلتکی را می‌توان با انواع مختلف سیمان و یا به طور معمول‌ترء با ترکیبی از سیمان و پوزولان تولید کرد. حجم مصالح سیمانی مورد استفاده در سدهای بتن غلتکی از حدود حداقل ۴/0 ۰ (در سد 1۳808-1] در آرژانتین) تا حدود حداکثر 6/0 ۸ (در سد 511110210۲ 110007 در آمریکا) متغفیر می‌باشد. در سدهای بتن غلتکی کوبیده ((1-)1۳) در ژاپن» تغییرات میزان مصالح سیمانی مورد استفاده در بتن غلتکی محدودتر بوده و به طور معمول حدود ۱۲۳۰ تا 1۵/1 ۱۳۰ می‌باشد. در بسیاری از سدهای بتن غلتکی, درصد قابل توجهی از مصالح سیمانی مصرفی را انواع مختلف پوزولان با افزودنی‌های معدنی, به خصوص پوزولان‌های با میزان آهک کم (2511 11 11۵-/10۷)» تشکیل داده‌اند. استفاده از پوزولان (افزودنی‌های معدنی) به‌عنوان بخشی از مصالح سیمانی در بتن غلتکی, علاوه بر صرفه‌جویی در هزینه, موجب کاهش نرخ تولید حرارت هیدراتاسیون در سنین اولیه بتن (به دلیل کاهش میزان مصرف سیمان) می‌گردد. در این شرایط تنش‌ها (کرنش‌ها)ی حرارتی اولیه در بتن کاهش یافته و متناسبا ریسک ایجاد ترک‌های حرارتی در بتن در سنین اولیه به‌مراتب کم‌تر خواهد بود. علاوه بر این با توجه به طولانی‌تر شدن فرایند واکنش هیدراتاسیون (رشد تدریجی مقاومت بتن)» -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ ۹/۳۰ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلنتکی بهتر تامین می‌گردد. افزودن پوزولان یا افزودنی‌های معدنی به طرح اختلاط بتن غلتکی ممکن است به صورت مستقیم و یا با استفاده از «سیمان پوزولانی» انجام گیرد. درصد وزنی مواد پوزولانی نسبت به کل مواد سیمانی مورد استفاده در بتن‌های غلتکی در سدهای ساخته شده از حدود * تا ۱۰۰ درصد متغیر بوده است ولی مقادیر معمول‌تر این نسبت در انواع مختلف سدهای بتن غلتکی حدود ۳۰ تا ۶۰ درصد می‌باشد. علاوه بر این بررسی طرح اختلاط سدهای بتن غلتکی ساخته شده نشان می‌دهد که درصد وزنی مواد پوزولانی یا افزودنی‌های معدنی (نسبت به کل مواد سیمانی) در سدهای بتن غلتکی با مواد سیمانی کم کم‌تر بوده و در سدهای بتن غلتکی با مواد سیمانی متوسط و زیاد.ء این نسبت به تدریج بیش‌تر می‌گردد. به بیان دیگرء میزان حداکثر مصرف سیمان در طیف وسیعی از سدهای بتن غلتکی تقریبا مشابه بوده و افزایش میزان مواد سیمانی در سدهای بتن غلتکی با مواد سیمانی متوسط و زیاد. با افزایش انواع مختلف مواد پوزولانی یا افزودنی‌های ۱-۲-۲ سیمان استفاده از انواع مختلف سیمان در ساخت بتن غلتکی امکان‌پذیر می‌باشد ولی استفاده از سیمان‌های با نرخ تولید حرارت کم‌تر نظیر سیمان پرتلند با گرمازایی متوسط (11 7۷00 ,۲150 ۸8711 سیمان پرتلند پوزولانی (1 7۷00 ,۲150 ۸871/1 و سیمان پرتلند با سرباره کوره آهن‌گدازی (15 7/00 ,۲150 /۸578) در تولید بتن غلتکی در مصارف حجیم نظیر سدها سودمندتر می‌باشد. بر همین اساس, استفاده از سیمان زودگیر (111 7۷06 ,۲۱150 /۸577) در سدهای بتن غلتکی (مشابه با سایر انواع سدهای بتنی) به دلیل نرخ حرارت‌زایی اولیه بالای آن و نیز کوتاه شدن فاصله زمانی بین اجرای لایه‌های متوالی بتن. معمول نبوده و توصیه نمی‌گردد. با این حال در انتخاب نوع سیمان علاوه سیمان ویژه با حرارت هیدراتاسیون پایین که به صورت محلی در دسترس نیست. به خصوص در پروژه‌های کوچک و متوسط. ممکن است به لحاظ اقتصادی توجیه‌پذیر نگردهد [۰۱۶ ۰۱۳ ۰۱۷ ۰۱۸ ۱۹]. در شرایط محیطی مواجه با حملات شیمیایی سولفات و پتانسیل واکنش قلیایی با سنگ‌دانه‌های معینء انتخاب نوع مناسب سیمان باید بر اساس روش‌ها و ضوابط استانداردهای بتن معمولی صورت پذیرد. ۲-۲-۲ مواد افزودنی معدنی (پوزولان‌ها) مواد افزودنی معدنی (۸0:1۲1۳۵۶ [۸/116۲۵) که به صورت طبیعی و یا از بازیافت محصولات زائد کارخانجات صنعتی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - مشخصات مصالح ۹/۳۰ )۳ شده به‌کار می‌روند. از نظر پتانسیل واکنش شیمیایی» برخی از این مواد «بی‌اثر» هستند. گروهی دارای خاصیت «پوزولانی»» گروهی دارای خاصیت «سیمانی»» و برخی نیز به طور توام دارای خواص سیمانی و پوزولانی هستند. مواد افزودنی معدنی «بی‌اثر» قابلیت هیچ‌گونه واکنش شیمیایی نداشته و اثر آن‌ها به صورت افزایش خاصیت خمیری و کارایی بتن می‌باشد. این مواد در واقع «پودر سنگ» حاصل از آسیاب سنگ‌های کوارتز, دولومیت. سنگ آهک. مرمرء گرانیت و ... هستند. مواد افزودنی معدنی که دارای خاصیت «پوزولانی» هستند (پوزولان‌ها) بنا به تعریف ۲618 ‎۸٩7۸‏ موادی سیلیسی با سیلیسی آلومینیومی هستند که به تنهایی قابلیت سیمانته کردن ناچیزی دارند ولی در صورت وجود رطوبت. واکنش شیمیایی با هیدروکسید کلسیم در درجه حرارتهای معمولی انجام داده و به ترکیباتی با خواص سیمانته کننده تبدیل می‌گردند. مواد افزودنی معدنی که دارای خاصیت «سیمانی» هستند موادی هستند که به تنهایی در صورت وجود رطوبت. قابلیت سیمانته کردن دارند. از همین تعاریف مشخص می‌گردد که با توجه به نیاز به رطوبت برای انجام واکنش. پوزولان‌ها و سیمان‌های طبیعی در مخلوط‌های بتن با درصد رطوبت بیش‌ترء عملکرد بهتری دارند. دسته‌بندی مواد افزودنی معدنی بتن با توجه به منابع تامین و خواص واکنش‌زایی آن‌ها (بر اساس استانداردهایی نظیر ۲686 /۸577) در شکل (۱-۲) نشان داده شده و توضیحات مختصری در هر مورد در ادامه ارائه شده است. افزودنی‌های معدنی (پوزولان‌ها) ۸۵۱۱1۵۶ ۱1۱۵۲۵۱ پوزولان‌های طبیعی یمار بر پوزولان مصنوعی یا خاکستر روباره کوره آهن‌گدازی ۱۵۱۳۵ ینه ان بادی (۳19۵510]) 1 007812160 (پوزولان نوع ۱۷ ) ا(ا۲ ۲۸10۵۵ پوزولان نوع نج و" 58 ۲۳۵۳۵۵۵ خاکستر بادی با آهک زیاد (۱۰/<) خاکستر بادی با آهک کم(۱۰/ک) (10960<) ۳1۷۵۵ ۲1۱1813-1116 (106ک) ۳1۷۵۹5 1۵۷-۱۱۵ شکل ۱-۲- دسته‌بندی مواد افزودنی معدنی بتن با توجه به منابع تامین و خواص واکنش‌زایی آن‌ها |۱۳ الف - پوزولان‌های طبیعی یا نوع ۲۷ غالب پوزولان‌های طبیعی دارای منشا آتشفشانی هستند. این مواد (خاکسترهای) آتشفشانی عموما شامل پامیس‌هاء توف‌هاء چرت‌های اپال, و شیل‌ها می‌شوند. گروهی از مواد آتشفشانی که اسیدی هستند. حالت شیشه‌ای دارند و حاوی کانی‌های زئولیت می‌باشند. معمول" خاصیت پوزولانی دارند. علاوه بر رسوبات آتشفشانی, مواد (سنگ‌های) رسوبی که میل ترکیبی با آهک دارند شامل رس‌ها و خاک‌های دیاتمه‌ای می‌باشند. خاک‌های دیاتمه‌ای منشا آلی داشته و متشکل از اسکلتون‌های سیلیسی بسیار ریز هستند که به‌تدریج در اعماق آب دریاها رسوب کرده و شکل گرفته‌اند. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۲ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی ب- سیمان‌های طبیعی و رس‌های کلسینه (یا تکلیس) شده سپس نرم‌آسیاب نمودن آن به‌دست می‌آیند. از کلسینه کردن (یا تکلیس) خاک رس در درجه حرارت پایین نیز پوزولان نسبتا مرغوبی به‌دست می‌آید که به آن متاکائولین (۸101۵8011) می‌گویند. متاکائولین را می‌توان مرز میان پوزولان‌های ج- پوزولان مصنوعی نوع ]و ل) با خاکستر بادی پوزولان مصنوعی نوع ۳ یا خاکستر بادی نوعی پوزولان مصنوعی است که از خاکستر باقی‌مانده از احتراق پودر زغال سنگ در نیروگاه‌های حرارتی به‌دست می‌آید. پوزولان مصنوعی نوع ل) نوعی خاکستر بادی است که از احتراق لیگنیت به‌دست می‌آید و علاوه بر خاصیت پوزولانی» به علت داشتن اکسید کلسیم بیش‌تر.ء خاصیت سیمانی نیز دارد. د- روباره کوره آهن‌گدازی روباره کوره آهن‌گدازی از سرد شدن ناگهانی تفاله‌های مذاب کوره‌های ذوب آهن به‌دست می‌آید که معمولا حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد اکسید کلسیم دارد و به همین علت دارای خواص توام سیمانی و پوزولانی می‌باشد. مشخصات فنی لازم برای مصرف روباره کوره آهن‌گدازی نرم آسیاب شده در بتن و ملات در استاندارد ۲989 ‎۸٩71/‏ ارائه شده است. علاوه بر مواد فوق, مواد پوزولانی فعال‌تری نظیر دوده سیلیسی و خاکستر پوست برنج نیز وجود دارند. دوده سیلیسی ماده پوزولانی بسیار فعالی است که محصول فرعی حاصل از کوره‌های الکتریکی در فرایند تولید آلیاژهای سیلیسیم (به خصوص آلیاژ فروسیلیس) می‌باشد. همچنین با توجه به ارزش حرارتی پوست برنج» در برخی موارد از این ماده به‌عنوان جایگزین سوخت در نیروگاه‌های حرارتی استفاده می‌گردد. خاکستر حاصل از اشتعال پوست برنج نیز حاوی مقادیر زیادی سیلیسیم بوده و خاصیت پوزولانی بسیار زیادی دارد. با توجه به پتانسیل واکنش‌زایی نسبتا بالای این گروه از مواد پوزولانی, استفاده از این مواد در بتن محدود به موارد خاص بوده و در بتن‌های حجیم غلتکی معمولا از آن‌ها استفاده نمی‌شود. تحقیقات و مطالعات نسبتا قابل توجهی برای شناسایی و استحصال منابع انواع مختلف مواد پوزولانی و سیمانی در ایران انجام یافته است. بر اساس یافته‌های آرائه شده در این مراجع» کیفیت پوزولان‌های طبیعی ایران به طور کلی نسبتا مطلوب بوده و در اکثر نواحی ایران معادن پوزولان نسبتا مناسب در دسترس می‌باشند که مهم‌ترین آن‌ها در جدول (۱-۲) ارائه شده‌اند. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - مشخصات مصالح ۹/۳۰ ۳۳ حدول ۱-۲- معادن مواد پوزولانی 9 سیمانی طبیعی در ابران |۱۶ از نظر استفاده در بتن. مناسب‌ترین گزینه مواد افزودنی معدنی. خاکستر بادی با آهک کم (۳1۷۵۶۹ ۵:]-:0۷]) می‌باشد به شرط این که این ماده با یک هزینه مناسب و در نزدیکی محل پروژه قابل تامین باشد. در صورت در دسترس نبودن خاکستر بادی با آهک کم استفاده ترکیبی از روباره کوره آهن‌گدازی و مقداری خاکستر بادی با آهک زیاد مناسب‌ترین گزینه خواهد بود. در صورت نبود این مواد. استفاده از پوزولان‌های طبیعی باید مد نظر قرار گیرد. در شرایطی که هیچ یک از مواد پوزولانی فوق در دسترس نباشد. می‌توان با فرایند حرارت‌دهی و کلسینه کردن رس مواد پوزولانی مورد نیاز را تولید نموده و در بتن استفاده کرد. آخرین گزینه نیز برای تکمیل مواد ریزدانه لازم در بتن. استفاده از مواد ریزدانه سنگی (بی‌اثر) غنی شده با سیلیس حاصل از نرم آسیاب کردن ماسه سنگ‌های کوارتزی, می‌باشد. مواد افزودنی معدنی در بتن» از نظر کیفی به طور معمول سه شاخص «افت سرخ شدن»» «نرمی»» و «اندیس فعالیت پوزولانی» بررسی و کنترل می‌شوند. مراجع و استانداردهای ذیربط در این زمینه در تشریح هر یک از رده‌های مواد افزودنی معدنی معرفی شده‌اند. بر اساس مراجع فوق, افت سرخ شدن, که میزان هیدراته شدن ماده افزودنی معدنی مورد نظر را نشان می‌دهد نباید از حدود ۵ تا ۶ درصد وزنی بیش‌تر باشد. خواص فیزیکی ماده افزودنی معدنی, نظیر شکل و بافت و اندازه (نرمی) ذرات این موادء تاثیر به سزایی در پتانسیل مشارکت این مواد در واکنش هیدراتاسیون در بتن دارند. بر اساس تجربه مشخص شده است ذرات با قطر بزرگ‌تر از الک شماره ۳۲۵ (۴۵ میکرون) معمولا نمی‌توانند مشارکت موثری در واکنش هیدراتاسیون در شرایط معمولی داشته باشند. بر این اساس» میزان نرمی یا دانه‌بندی ماده افزودنی معدنی باید به‌گونه‌ای باشد که حداکثر مواد باقی مانده آن بر روی الک شماره ۳۲۵ (۴۵ میکرون) بیش‌تر از ۲۰ درصد نباشد. کردن طرح اختلاط بتن غلتکی با مشخصات و کارایی مورد نظر مورد استفاده قرار می‌گیرد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴ ۹/۳۰ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی ۳-۲-۲- سیمان پوزولانی (1۳ 7700 ,۲150 ۸8771) در ایران با توجه به رشد سریع صنعت سدسازی و سایر صنایع زیربنایی در کشور از دهه ۰۱۳۷۰ نیاز به انواع مختلف سیمان بسیار افزایش یافت. در این خصوص, با توجه به تعدد سدهای در حال ساخت کشور در این دوره و نیاز این صنعت به مواد سیمانی با حرارات زایی پایین و همچنین به دلیل وجود شرایط شدید محیطی در سواحل خلیج فارس و دریای عمان. و به دلیل کارایی مناسب پوزولان‌ها در کاهش حرارت‌زایی و مقاومت در برابر عوامل شیمیایی, تولید و استفاده از یکنواختی کیفیت پوزولان و در نتیجه نوسانات کیفیت سیمان پوزولانی تولید شده بود. از دیدگاه تولید سیمان, استفاده از پوزولان با توجه به این که نیازی به پخت آن در داخل کوره نمی‌باشد و نیز به دلیل تسهیل فرایند آسیاب کردن سیمان. موجب کاهش هزینه مصرف انرژی (و کاهش تبعات زیست محیطی) و صرفه اقتصادی فرایند تولید می‌گردد. با توجه به شرایط فوق, و با توجه به این که در کارخانه‌های تولید سیمان حجم تولید زیاد می‌باشد. مطالعات شناسایی انواع مختلف و در دسترس پوزولان (که غالبا از منابع و معادن طبیعی استحصال می‌گردند) و نیز استقرار یک سیستم کنترل کیفی مناسب برای آن‌ها در کارخانه صرفه اقتصادی داشته و حتی در پاره‌ای موارد با توجه به حجم و کیفیت مناسب معادن طبیعی در دسترس, کارخانه‌های تولید سیمان می‌توانند امکان ارائه مستقیم پوزولان طبیعی با کیفیت مناسب و یکنواخت را داشته باشند (نظیر کارخانه سیمان خاش). از سوی دیگر. با توجه به این که در تعداد قابل توجهی از کارگاه‌های سدسازی امکان تهیه پوزولان با کیفیت یکنواخت و مناسب و استفاده از آن در بتن غلتکی به صورت جداگانه وجود نداشته و یا ممکن است استقرار سیستم کنترل کیفی پوزولان های استحصال شده از معادن طبیعی از صرفه اقتصادی برخوردار نباشد. گزینه استفاده از سیمان پوزولانی برای تامین میزان پوزولان مناسب در بتن غلتکی راهکار بسیار مناسب از نظر فنی و اقتصادی خواهد بود. با توجه به شرایط و ضرورت‌های فوق, استاندارد سیمان پوزولانی در ایران تدوین گردید و بر مبنای آن جایگزینی پوزولان ت۴۰ درصد وزن سیمان در سیمان پوزولانی مجاز دانسته شد. بر این اساس, تولید سیمان‌های پوزولانی در ایران از دهه ۱۳۷/۰ آغاز گردید و پس از اآفت و خیزهایی از سال‌های نخستین دهه ۱۳۸۰ رشد فزاینده‌ای یافت. در جدول (۲-۲) خلاصه‌ای از مشخصات سیمان‌های پوزولانی تولید شده در کارخانه‌های سیمان ایران و سابقه کاربرد آن‌ها در سدهای وزنی بتن غلتکی ارائه می‌گردد. شایان ذکر این که با توجه به تنوع منابع تامین پوزولان» کیفیت و مشخصات سیمان پوزولانی تولیدی در کارخانه‌ها در طی زمان یکسان نبوده و در مورد هر پروژه با توجه به احجام سیمان مورد نیازء بررسی‌ها و مطالعات ویژه و مستقلی در خصوص منابع تامین سیمان پوزولانی (و پوزولان) باید به‌عمل آید. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - مشخصات مصالح و۱۵1۵ ۳۵ جدول ۲-۲- سیمان‌های پوزولانی تولید شده در کارخانه‌های سیمان ابران و سابقه کاربرد آن‌ها در سدهای وزنی بتن غلتکی ([۶| معادن مواد افزودنی معد: د در صد بوزولان د ارد استفاده د کار خانه سیمان نوع و معادن مو 5 بی معدنی مور ر 9 ن در خواص ویژه سیمان موار ر استفاده سیمان تولیدی سدها ارائه پوزولان به صورت پایداری در برابر ۲-۲ ۴- مواد ربزدانه بی‌اثر (پودر سنگ) بنا به تعریف مواد ریزدانه به مصالح سنگی نرم آسیاب شده عبوری از الک ۲۰۰ (۷۵ میکرون) اطلاق می‌گردد. میزان مواد ریزدانه تاثیر تعیین کننده‌ای در تامین مصالح خمیری و تراکم‌پذیری بتن دارد. استفاده از مواد ریزدانه سبب پرشدن فضای خالی بین سنگ‌دانه‌ها شده و به همین جهت هم نفوذپذیری بتن سخت شده کاهش می‌یابد و هم پایداری مخلوط بتن را افزایش داده و مانع جداشدگی سنگ‌دانه ها از خمیر بتن می‌گردد. همجنین استفاده از مواد ریزدانه می‌تواند موجب افزایش خمیر بتن در حد لازم (بدون افزایش مواد سیمانی یا پوزولانی) شده و تراکم‌پذیری بتن را بهبود بخشد. با این حال, افزایش بیش از حد لزوم مواد ریزدانه در بتن موجب کاهش کارایی. افت مقاومت بتن, افزایش آب مورد نیاز و متعاقب آن افزایش جمع‌شدگی بتن (که می‌تواند سبب ترک‌خوردن بتن گردد) و همچنین روانی بیش از حد مخلوط بتن گردد به‌گونه‌ای که فرایند متراکم کردن بتن را با مشکل مواجه سازد. در مخلوط های بتن غلتکی برای جبران کمبود مواد ریزدانه سیمانی معمولا میزان بیش‌تری از مصالح ریزدانه (مواد ریزدانه سنگی) برای پرکردن تمامی فضای خالی سنگ‌دانه ها لازم می‌باشد. میزان مناسب مواد ریزدانه سنگی در مخلوط های بتن غلتکی به طور معمول حدود ۲ تا ۸ درصد حجم کل سنگ‌دانه‌های بتن است ولی در مواردی که به هر سنگ و ماسه ریزدانه) را می‌توان تا ۵ درصد افزایش داد. عامل محدود کننده دیگر در استفاده از مصالح ریزدانه در بتن» جنس این ریزدانه ها و میزان چسبندگی و پلاستیسیته -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۶ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی شده و با ایجاد یک مخلوط چسبناک, اختلاط و تراکم بتن را با مشکل مواجه نمایند به همین دلیل باید از افزودن مواد ریزدانه رسی و با پلاستیسیته بالا به بتن پرهیز نموده و یا میزان استفاده از این مواد در بتن را به حداقل ممکن تقلیل داد. ۳-۲ سنگ‌دانه سنگ‌دانه‌ها بیش از ۷۵ درصد حجم بتن را تشکیل می‌دهند و به همین جهت انتخاب منبع قرضه (تامین) با کیفیت و دانه‌بندی مناسب برای سنگ‌دانه‌ها تاثیر به‌سزایی در شاخص‌های دوام و مقاومت بتن خواهد داشت. البته در شناسایی منابع قرضه سنگ‌دانه‌ها باید به تناسب حجم سنگ‌دانه مورد نیاز با حجم منابع قرضه شناسایی شده توجه داشت زیرا هر نوع تغییر در کیفیت یا دانه‌بندی سنگ‌دانه‌ها در فرایند تولید و اجرای بتن می‌تواند موجب تغییر میزان آب و مواد سیمانی لازم (برای دستیابی به مقاومت مورد نظر) شده و اثرات نامطلوبی بر روانی و شاخص‌های مقاومت بتن داشته باشد. سنگ‌دانه‌های لازم برای بتن را می‌توان از منابع قرضه طبیعی موجود در آبرفت‌های کنار رودخانه‌هاء تراس‌های آبرفتی مرتفع‌تر»ء معادن سنگ کوهی یا مخلوطی از آن‌ها تامین نمود. مشخصات فنی و کیفیت مطلوب برای سنگ‌دانه‌ها در هر پروژه بستگی به کیفیت و پارامترهای مقاومتی مورد نظر برای بتن غلتکی نیز دارد. در اغلب موارد. مشخصات فنی ساده‌تر و پارامترهای مقاومتی کم‌تری برای حجم قابل توجهی از بتن بدنه سدهای وزنی بتن غلتکی با مواد سیمانی کم و متوسط (در بخش داخلی جسم بدنه سد) مورد نیاز می‌باشد در حالی که در بتن رویه این نوع سدها و یا در سدهای وزنی بتن غلتکی با مواد سیمانی زیاد (مبتنی بر رویکرد طراحی همسان بدنه سد) مشخصات بتن و متناسبا مشخصات فنی سنگ‌دانه‌های مورد استفاده باید مشابه با سطح استاندارد بتن‌های متعارف در نظر گرفته شده و با دقت کنترل گردد. بر این اساس, در شرایطی که تولید بتن غلتکی با پارامترهای مقاومتی بالاء نفوذپذیری کم و دوام مناسب مد نظر باشد.ء مشخصات فنی و کیفی سخت‌گیرانه و مشابه با مشخصات فنی دوام برای بتن غلتکی از اهمیت و حساسیت کم‌تری برخوردار باشد. به شرط تامین معیارهای فنی اصلی و کلی برای سنگ‌دانه‌هاء از طیف وسیع‌تری از منابع قرضه (که ممکن است همه مشخصات فنی متعارف سنگ‌دانه‌ها را برآورده با توجه به حجم بالای سنگ‌دانه مورد نیاز در پروژه‌های سدسازی,» هزینه‌های مربوط به استحصال, حمل, آماده‌سازی و دانه‌بندی سنگ‌دانه‌ها بخش مهمی از هزینه تمام شده بتن را به خود اختصاص می‌دهد و به طور معمول سعی بر تامین سنگ‌دانه‌های مصرفی از نزدیک‌ترین و در عین حال مناسب‌ترین منابع قرضه موجود در اطراف ساختگاه می‌باشد. با توجه به ملاحظات فنی و اقتصادی فوق مشخص می‌گردد که شناسایی منبع (یا منابع قرضه) مناسب برای بتن غلتکی حجیم مستلزم بررسی‌های توام فنی و اقتصادی بر روی منابع قرضه مختلف می‌باشد و حتی در برخی مواردء درصورتی‌ که یک منبع قرضه با حجم کافی و با مشخصات فنی نه چندان مطلوب در نزدیکی محل پروژه در دسترس باشد. ممکن است تغییر و انطباق رویکرد طراحی سد وزنی بتن غلتکی با شرایط موجود ضروری و بهینه باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - مشخصات مصالح ۹*۳ ۳۷ علاوه بر مشخصات فنی اصلی مطرح برای سنگ‌دانه‌ها نظیر مقاومت. دوام و دزن مخصوص بالا در انتخاب و ارزیابی منابع قرضه باید به مشخصاتی از سنگ‌دانه‌ها که در پارامترهای حرارتی بتن ناثیرگذار بوده و ریسک ترک‌خوردگی حرارتی را در بتن کاهش می‌دهند. مورد توجه قرار گیرند. از این دیدگاه. سنگ‌دانه‌های با مدول تغییرشکل (الاستیک) کوچک‌تر و با ضریب انبساط حرارتی کم‌تر» مناسب‌تر خواهند بود. ۱-۳-۲- طبقه‌بندی و خواص سنگ‌دانه‌ها اساس جنس سنگ‌دانه. فرایند شکل‌گیری منبع قرضه مورد نظر برای سنگ‌دانه (نظیر سنگ‌دانه های رودخانه‌ای و با کوهی)» وزن مخصوص سنگ‌دانه‌هاء یکنواختی کیفیت و دانه‌بندی سنگ‌دانه‌ها و ... می‌تواند برای انتخاب منبع قرضه مناسب و بهینه مفید و موثر باشد. با این حال پس از تعیین منبع قرضه و انتقال مصالح سنگ‌دانه به کارگاه. طبقه‌بندی سنگ‌دانه‌ها در کارگاه عموما با هدف دستیابی و کنترل دانه‌بندی مناسب و یکنواخت برای سنگ‌دانه‌های مصرفی در بتن و بر مبنای اندازه آن‌ها صورت می‌پذیرد. بر این اساس سنک‌دانه‌ها به دو طبقه اصلی شن 9 ماسه و حسب زوم رده‌های با بازه‌های کوچک تر طبقه‌بندی می‌شوند. ماسه به دانه‌های کوچک تر از ۴/۷۶ میلی‌متر و شن به دانه‌های بزرگ‌تر از آن اطلاق می‌گردد. (۵۳۵ 1 [[۸) و صرفا با همگن کردن مصالح به کمک پیش مخلوط کردن مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه این بخش. مشخصات فنی مختلف سنگ‌دانه‌ها که بر خواص بتن تاثیرگذار هستند و رواداری‌های و ملاحظات مربوط به آن‌ها در مخلوط‌های بتن غلتکی ارائه می‌گردد. الف - دانه‌بندی بنا به تعریف. توزیع دانه‌های یک مخلوط سنگ‌دانه یا یکی از طبقات سنگ‌دانه در اندازه‌های متفاوت بر اساس درصد وزنی آن‌ها را دانه‌بندی می‌نامند. تعیین و انتخاب بزرگ‌ترین اندازه سنگ‌دانه مصرفی در بتن. یکی از عوامل مهم در طراحی و تعیین دانه‌بندی مناسب برای سنگ‌دانه‌ها می‌باشد. به طور معمول در بتنهای حجیم سعی بر به حداقل رساندن میزان آب و سیمان مصرفی برای دستیابی به یک کارایی. مقاومت و دوام مطلوب در بتن می‌باشد. در این راستا هر چه خمیر سیمان (آب و سیمان) کم‌تری در بتن مورد نیاز خواهد بود. همجچنین با بزرگ‌تر شدن ابعاد سنگ‌دانه‌هاء هزینه و انرژی کم‌تری برای خرد کردن سنگ‌دانه‌ها صرف می‌گردد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی از سوی دیگرء حفظ یکپارچگی مخلوط سیمان (و جلوگیری از جدایی سنگ‌دانه‌ها و خمیر سیمان - 508۳68۵1101) در فرایند تولید. حمل, پخش و متراکم کردن بتن یک نیاز و ضرورت اساسی برای تولید یک بتن همگن و مطلوب است. افزایش می‌یابدء مهم‌ترین عامل محدود کننده ابعاد سنگ‌دانه‌ها و متناسبا بزرگ‌ترین اندازه سنگ‌دانه مصرفی در بتن می‌باشد. البته انتخاب یک دانه‌بندی مناسب برای سنگ‌دانه‌ها و کنترل دقیق مراحل آماده‌سازی و دانه‌بندی سنگ‌دانه‌ها دانه‌بندی سنگ‌دانه‌ها اعمال می‌گردد. حداکثر ابعاد سنگ‌دانه‌های مصرفی در بتن به طور معمول حدود ۱۲۰ تا ۱۵۰ میلی‌متر در نظر گرفته می‌شود. ولی از آنجا که فلسفه طراحی و اجرا در سدهای وزنی بتن غلتکی» مبتنی بر سهولت و سرعت (نرخ بالای) اجرا و دستیابی به یک بتن متناسب با نیازهای طراحی (و نه الزاما ایده‌آل) می‌باشد. اعمال مشخصات فنی و سیستم‌های کنترل کیفی مشابه با سدهای بتنی متعارف در غالب موارد امکان‌پذیر و اقتصادی نمی‌باشد. بر این اساس, مهم‌ترین عامل در انتخاب و تعیین دانه‌بندی مناسب و حداکثر ابعاد سنگ‌دانه‌های مصرفی در بتن‌های غلتکی. پرهیز از پدیده جدایی سنگ‌دانه‌ها و تامین کارایی مناسب در مخلوط بتن است. تجربیات به‌دست آمده در این زمینه نشان می‌دهد که استفاده از مصالح سنگ‌دانه شکسته کوهی, ریسک جداشدگی سنگ‌دانه‌های بتن را در مقایسه با مصالح سنگ‌دانه گردگوشه رودخانه‌ای. کاهش می‌دهد. بر این اساس., در صورت استفاده از منابع قرضه شکسته کوهی, می‌توان حداکثر ابعاد سنگ‌دانه‌های مصرفی در بتن را بزرگ‌تر انتخاب نمود. در سدهای وزنی بتن غلتکی طیف وسیعی از حداکثر ابعاد سنگ‌دانه برای بتن شامل سنگ‌دانه‌های بزرگ‌تر از ۱۰۰ البته با توجه به ضرورت کنترل جداشدگی سنگ‌دانه‌ها در بتن, با گذشت زمان و کسب تجربه. تمایل به استفاده از سنگ‌دانه‌های با حداکثر اندازه کوچک‌تر بیش‌تر شده است. امروزه در سدهای وزنی بتن غلتکی. درصورتی که از سنگ‌دانه‌های شکسته استفاده شود حداکثر ابعاد سنگ‌دانه‌ها برابر ۵۰ تا ۶۰ میلی‌مترء و درصورتی که از سنگ‌دانه‌های گردگوشه طبیعی در بتن استفاده شود حداکثر ابعاد سنگ‌دانه‌ها برابر ۴۰ تا ۵۰ میلی‌متر انتخاب می‌گردد. دانه‌بندی سنگ‌دانه‌های ریزدانه (ماسه) مصرفی در بتن نیز تاثیر زیادی در میزان خمیر مورد نیاز و دستیابی به تراکم پذیری مناسب در مخلوط بتن غلتکی دارد. دانه‌بندی منطبق بر حدود متعارف برای سدهای بتنی وزنی معمولی برای سدهای وزنی بتن غلتکی هم مناسب بوده و به طور گسترده در این سدها مورد استفاده قرار گرفته است. بااین تفاوت که درصد سنگ‌دانه‌های ریزدانه (ماسه) مصرفی در مخلوط‌های بتن غلتکی عموما بیش‌تر از بتن متعارف بوده است. تجربه نشان داده است که در مخلوط‌های بتن غلتکی, به خصوص در بتن غلتکی با مواد سیمانی کم. با افزایش درصد سنگ‌دانه‌های ریزدانه (ماسه)» ریسک و تمایل جداشدگی سنگ‌دانه‌ها در بتن متناسبا کاهش می‌یاید. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- مشخصات مصالح ۹*۳۰ ۳۹ به‌عنوان یک معیار کلی. دانه‌بندی سنگ‌دانه‌های هر مخلوط بتن باید به گونه‌ای باشد که حداقل مساحت سطوح دانه‌ها و مقدار تخلخل در واحد حجم مصالح حاصل شود تا با حداقل ممکن مقدار آب و سیمان بتوان کارایی. مقاومت و دوام بتن را به‌دست اورد. حصول چنین هدفی بیش از هر چیز وابسته به دانه‌بندی واقعی طبقات مختلف شن و ماسه و درصد اختلاط بر اساس تجربیات موجود در خصوص دانه‌بندی سنگ‌دانه ها در بتن حجیم. حدود دانه‌بندی مناسب برای مخلوط‌های بتن غلتکی با توجه به حداکثر ابعاد سنگ‌دانه. مطابق جدول (۳-۲) پیشنهاد می‌گردد. حد مجاز مصالح بسیار ریزدانه (کوچک‌تر از ۱۷۷ ۷۵*/*) با توجه به میزان پلاستیسیته آن‌ها به طور معمول کاهش می‌یابد. بر اساس تجربیات موجود. میزان مجاز مصالح بسیار ریزدانه چسبنده با توجه به حد روانی (ألاً) و دامنه خمیری (۲1]) مطابق جدول (۴-۲) پیشنهاد شده است. همچنین دانه‌بندی سنگ‌دانه ها و میزان مواد ریزدانه سیمانی مورد استفاده در نمونه‌های شاخصی از انواع مختلف سدهای وزنی بتن غلتکی در جدول (۵-۲) ارائه شده است. جدول ۳-۲- حدود دانه‌بندی مناسب برای مخلوط‌های بتن غلتکی با توجه به حداکثر ابعاد سنگ‌دانه‌ها [۱] مار الک اندازه الک (۳) حداکثر اندازه دانه سنگی ۷۵ میلی‌متر | حداکثر اندازه دانه سنگی ۵۰ میلی‌متر ها کح هک ٩۹۷-۰ ۷۵-۰ ۳۸ 1۳ 1 9 19 ۳ ۱۹ ۵۶-4۹ ۶۶-۸ ۴ ۳ - ۹1۵ ۴۳-۳ ۴۲۳-۵۶ ۸ عم با ها هه توضیح: میزان رد شده از الک نمره ۲۰۰ با این فرض تعیین شده است که مصالح رد شده از الک ۴۰ (سایز ۰/۴۲ میلی‌متر) پلاستسیته قابل ملاحظه‌ای ندارند. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ [ 10 1 ۳۵ -۵ ۱ ۵ ۱ - 40۵ جدول کارایی بتن ۱ اندازه الک (۱31) : اه : 1 از [ و 1 ز۵ه : : : کم‌تر از ۵ نا رو 2۵هام راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن غلنکی و جدول ۴-۲- درصد مجاز مصالح بسیار ریز (کوچک‌تر از ۱۱/۷ 0/۰۷۵) با توجه به میزان چسبندگی آن‌ها [۱۸]| ۷ : : ا ‏ ع نی کل هل با مه ۵-۲- میزان مواد سیمانی (۸) و دانه‌بندی سنگدانه‌ها در نمونه‌های شاخص انواع مختلف سدهای وزنی بتن غلتکی [۱۳] ید0 2 5 1۵0 ۲ ۰ ۲۲۵۵۱ ۲ 42 ۷۱۱0۲12 ۱۷-۲۷۹5 بامواد | بامواد | غلتکی | غلتکی با سیمان | با سیمان | با سیمان بامواد | بامواد ‏ بامواد | بامواد | با مواد سیمانی | سیمانی ‏ کوبیده | کوبیده | را ۱ سیمانی | سیمانی | سیمانی ۱ سیمانی | سیمانی کم کم ((۹۴1ل) ۱ (۱۹۴1۵) 1 1 ۷ زیاد زیاد زیاد زیاد زیاد هک اه اه هه ۹ ها که ۵ لک کل 6 نا با ی سس امس للس با ای اک ام ام اک شک ی اه که ام ی سس ی هه اه مه هک اه تا ۶ لح نع رد آ ال امس اک با نا دا ارایی کم عدم امکان انجام آزمایش ۰۷۵۳۵ کارایی متوسط زمان ۷۵۳۵ بیش‌تر از ۲۵ ثانیه. کارایی متوسط زمان ۷۵۳۵ یه. زمان تراکم ارتعاشی (۷۲ یا ۷۵۵۵) مدت زمان لازم برای ارتعاش وزنی مخلوط بتن به‌منظور پر کردن فضاهای خالی بین سط خمیر موجود در مخلوط می‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - مشخصات مصالح ۹/۳۰ ۳ مهم‌ترین تاثیر بافت سطوح سنگ‌دانه‌ها بر روی چسبندگی بین خمیر سیمان و سطح سنگ‌دانه‌ها است. این بهبود در چسبندگی فقط بر روی مقاومت خمشی مخلوط‌های بتن سازه‌ای با مقاومت بسیار زیاد اثر خود را نشان می‌دهد. بنابراین ج- شکل سنگ‌دانه‌ها شکل سنگ‌دانه‌ها می‌تواند بر روی مقاومت. کارایی تراکم بتن تاثیرگذار باشد. سنگ‌دانه‌هایی که به مرور زمان در بستر رودخانه‌ها و دریاها غلت خورده‌اند. عموما کروی شکل و گردگوشه هستند. درحالی که سنگ‌دانه هایی که از طریق شکستن سنگ‌های کوهی حاصل می‌شوند. اغلب تیز گوشه‌اند. همان‌گونه که ذکر شد استفاده از سنگ‌دانه های شکسته کوهی در مخلوط بتن, به دلیل این که ریسک وقوع پدیده جداشدگی سنگ‌دانه‌ها در بتن را کاهش می‌دهد. نسبت به سنگ‌دانه‌های رودخانه‌ای ارجح می‌باشد. استفاده از سنگ‌دانه‌های ورقه‌ای و سوزنی نیز معمولا اثر نامطلوبی در کیفیت و کارایی بتن دارد. با این حال, تجربه نشان داده است مخلوط‌های بتن غلتکی در مقایسه با مخلوط‌های بتن حجیم متعارف. به دلیل صرف انرژی بیش‌تر برای تراکم بتن و حجم کم‌تر مصالح خمیری, حساسیت کم‌تری نسبت به وجود این سنگ‌دانه ها در مخلوط بتن دارند. بر اساس نتایج آزمایش های کارگاهی در پروژه‌های مختلف. استفاده از سنگ‌دانه های ورقه‌ای و سوزنی تا حداکثر ۳۰ الی ۴۰ درصد کل مصالح سنگ‌دانه‌ای نیز در مخلوط‌های بتن غلتکی, بدون ایجاد اثرات نامطلوب قابل توجه. امکان‌پذیر می‌باشد. با این حال حداکثر این نوع مصالح سنگ‌دانه‌ای در مخلوط‌های بتن غلتکی در استانداردها و مراجع مختلف (نظیر ۳ )) به حدود ۲۵ درصد محدود می‌گردد. د- نمیزی سنگ‌دانه‌ها سنگ‌دانه‌ها بر اساس تعریف استاندارد 612 135 موادی با اندازه کوچک‌تر از ۷۵ میکرومتر هستند. بنابراین با شستن سنگ‌دانه ها بر روی الک شماره ۲۰۰ (۷۵ میکرومتر)» مواد ریزدانه رسی از الک گذشته و از سنگ‌دانه ها جدا می‌شوند. وجود مواد ریزدانه رسی و پلاستیک در مخلوط بتن سبب جذب آب بیش‌تر مخلوط و متناسبا افزایش جمع‌شدگی بتن می شود. این فرایند سبب افزایش ریسک ترک‌خوردن بتن می‌گردد. به همین جهت در مخلوط‌های بتن حجیم متعارف با شستن سنگ‌دانه‌ها از کاربرد مواد ریزدانه رسی در بتن پرهیز می‌گردد. در مخلوط‌های بتن غلتکی, با توجه به نیاز به درصد بیش‌تری از مصالح ریزدانه و نیز حساسیت کم‌تر نسبت به مواد ریزدانه رسی در بتن, در غالب موارد استفاده از مصالح سنگی شسته نشده در مخلوط بتن امکان‌پذیر می‌باشد. البته به‌منظور کنترل اثرات نامطلوب مواد ریزدانه رسی, درصد این مواد به کل مواد ریزدانه (رسی و سیلتی) موجود در مخلوط بتن باید -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۲ رازن راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی محدود گردد. در دستورالعمل‌های مراجع مختلف نظیر 75۸1]ء میزان مواد ریزدانه رسی به ۴ تا ۱۰ درصد مواد ریزدانه غیر پلاستیک مصرفی در بتن محدود شده است. البته با افزایش پلاستیسیته مواد ریزدانه رسی, درصد مجاز این مواد در مخلوط بتن کاهش می‌یابد. برای نمونه در شرایطی که حد روانی (-ألاً) مواد ریزدانه رسی بیش از ۲۵ و شاخص پلاستیسیته ([*]) بزرگ‌تر از ۱۰ باشد. میزان مجاز این مواد در مخلوط بتن به ۵ درصد تقلیل می‌یابد (جدول ۴-۲). ه- آب موجود در سنگ‌دانه‌ها آب موجود در سنگ‌دانه‌ها ممکن است به دلیل رطوبت موجود در منابع قرضه. آب شستشوی سنگدانه‌هاء بارندگی‌هاء پودر آب که برای خنک کردن سنگ‌دانه‌ها بر آن‌ها افشانده می‌ شود و با دلایل دیگری از این دست در سنگ‌دانه‌ها وجود داشته باشد. حالتی که سنگ‌دانه‌ها اشباع با سطح خشک هستند (5510) حالتی نسبتا پایدار است که در آن آب منافذ سنگ‌دانه را پرکرده اما سطوح سنگ‌دانه خشک است. در محاسبات طراحی مخلوط. سنگ‌دانه ها در حالت اشباع با سطح خشک مد نظر هستند. بنابراین باید در زمان بتن‌ریزی درصورتی که آب سنگ‌دانه ها بیش‌تر از اشباع با سطح خشک است. از آبی که در تولید بتن به مخلوط بتن اضافه می شود مقداری کاسته شود و اگر آب سنگ‌دانه‌ها کم‌تر از حالت اشباع با سطح خشک باشد. باید کمبود آب به بتن اضافه شود. به همین دلیل اندازه‌گیری درصد رطوبت آب سنگ‌دانه‌ها قبل از تولید بتن ضروری است. و- خواص مکانیکی سنگ‌دانه‌ها خواص مکانیکی سنگ‌دانه‌ها عمدتا در مرحله طراحی یا انتخاب منبع قرضه مورد بررسی قرار می‌گیرند ولی در پروژه‌های بزرگ به منظور پایش یکنواختی کیفیت سنگ‌دانه‌هاء غالبا در زمان اجرا نیز کنترل کیفیت سنگ‌دانه‌ها ضروری می‌گردد. به طور کلی خواص مکانیکی سنگ‌دانه‌های درشت‌دانه (شن) باید به گونه‌ای باشند که خردشدن و تغییر دانه‌بندی سنگ‌دانه‌ها در عملیات تولید و حمل سنگ‌دانه‌ها و همچنین تولید. حمل, ریختن, و تراکم بتن اتفاق نیافتد. ضمنا خواص مکانیکی سنگ‌دانه‌ها باید در حدی باشد که پارامترهای مقاومتی مورد انتظار از بتن تامین گردد. ۲-۳-۲- ارزیابی کیفیت مصالح سنگی به طورکلی سنگ‌دانه‌های مورد استفاده در مخلوط‌های بتن غلتکی باید حداقل الزام‌های (مشخصات فیزیکی و شیمیایی, و دوام) سنگ‌دانه‌ها مندرج در فصل دوم آیین‌نامه سازه‌های بتنی حجیم ایران (ضابطه شماره ۳۴۴ سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور) را برآورده نمایند. البته در مواردی که حساسیت و اهمیت برخی الزام‌های آیین‌نامه برای مخلوط بتن غلتکی, با توجه به ملاحظات اجرایی و یا ماهیت عملکرد مورد انتظار از بتن» کم‌تر باشد. می‌توان با انجام بررسی‌ها و آزمایش‌های لازم رواداری‌های بزرگ‌تری را در نظر گرفت. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- مشخصات مصالح ۹*۹۳ ۳۳ برای بررسی و ارزیابی کلی کیفیت منابع قرضه مورد نظرء انجام آزمایش‌های آزمایشگاهی بر روی نمونه‌های اخذ شده از نقاط مختلف منبع قرضه ضروری است. نحوه نمونه‌برداری» روش انجام آزمایش های لازم بر روی سنگ‌دانه هاء و تواتر تکرار آزمایش‌ها نیز باید بر اساس ضوابط مندرج در آیین‌نامه سازه‌های بتنی حجیم ایران صورت پذیرد. ۴-۲- آب اختلاط بتن آب مورد استفاده برای شستشو و عمل‌آوری مصالح سنگی و نیز آب مورد استفاده در مخلوط بتن غلتکی باید تاره تمیز و عاری از آلودگی‌های ناشی از فاضلاب‌های شهری و صنعتی» روغن» اسید. نمک. مواد قلیایی, مواد آلی و دیگر مواد زیان‌آور باشد. در صورت استفاده از آب رودخانه برای این منظورء پیش‌بینی تمهیدات لازم (نظیر حوضچه‌های ته‌نشینی) برای کاهش گل و لای و مواد معلق در آب به خصوص در مواقع سیلابی» ضروری است. به طور کلی آب مورد استفاده در مخلوط‌های بتن غلتکی و فرایند شستشو و عمل‌آوری مصالح سنگی می‌بایست الزامات آیین‌نامه سازه‌های بتنی حجیم ایران (و آیین‌نامه بتن ایران) را برآورده نماید [۳] و [۲]. ۵-۲- مواد افزودنی شیمیابی استفاده از مواد افزودنی شیمیایی در مخلوط‌های بتن غلتکی عموما با هدف کاهش میزان آب مصرفی و افزایش کارایی مخلوط بتن, و همچنین تاخیر در زمان گیرش بتن بوده است. استفاده از مواد افزودنی دیرگیر در مخلوط‌های بتن غلتکی بیش‌تر در مناطق با آب و هوای گرم تجربه شده است. در برخی موارد. مواد افزودنی شیمیایی با اهداف متفاوتی در سدهای بتن غلتکی استفاده شده‌اند. برای نمونه در سدهای بتن غلتکی به منظور افزایش کارایی مخلوط بتن از مواد افزودنی هوازا استفاده می‌گردد درصورتی که استفاده از مواد افزودنی هوازا در بتن حجیم متعارف بیش‌تر با هدف افزایش مقاومت بتن در برابر سیکل‌های تکراری ذوب و انجماد می‌باشد. با توجه به این که مواد افزودنی شیمیایی برای انجام واکنش نیاز به آب دارند. کارایی و اثربخشی مواد افزودنی همچنین تجربه استفاده از مواد افزودنی شیمیایی نشان داده است که در مقایسه با بتن حجیم متعارف. در مخلوط‌های بتن غلتکی به منظور دستیابی به کارایی و اثربخشی مورد نظر باید مقادیر بسیار بیش‌تری از مواد افزودنی شیمیایی (در برخی موارد ۵ تا ۱۲ برابر) در مخلوط بتن استفاده گردد. علیرغم مشکلات و هزینه‌های نسبتا قابل توجه کاربرد مواد افزودنی شیمیایی در مخلوط‌های بتن غلتکی, تقریبا در ۰ درصد سدهای بتن غلتکی (ساخته شده تا سال ۱۹۹۶) از مواد افزودنی شیمیایی استفاده شده است. در این بین. ماده افزودنی دیرگیر کننده تنها در تعداد نسبتا کمی از سدهای بتن غلتکی به کار رفته است (۷/۱ درصد با در نظر -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن غلتکی گرفتن مواد کاهنده آب - دیرگیر کننده). در سال‌های آاخیر تمایل به استفاده از مواد افزودنی شیمیایی جدید در بتن غلتکی به ویژه در اسپانیا و چین افزایش یافته است. با توجه به این که کارایی و آثربخشی برخی مواد افزودنی شیمیایی وابسته به نوع و حتی کارخانه تولید مصالح سیمانی می‌باشد. انتخاب و نحوه استفاده از هر ماده افزودنی شیمیایی باید توسط مخلوط‌های آزمایشی آزمایشگاهی و به طور ایده‌ال بعد از اجرای مقطع آزمایشی (1712[9 11۵11-802[6) بررسی و کنترل گردد. [۱۶ ۱۳ ۱۷ ۱۹۰۱۸ ]. نوارهای آب‌بندها عموما از مصالح پلاستیکی با خاصیت ارتجاعی. که ماده اصلی آن پلی وینیل کلراید (۳۷۴) می‌باشد. در اشکال و ابعاد مختلف ساخته می‌شوند. نوارهای آب‌بند باید متراکمء همگن., فاقد خلل و فرج خراش و سایر نواقص بوده و همواره دارای گواهی انجام آزمایش‌های فیزیکی و شیمیایی انجام شده توسط سازنده باشند. به طور کلی نوارهای آب‌بند پلاستیکی باید الزام‌های استاندارد را مطابق جدول (۶-۲) برآورده نمایند. اتصال نوارهای آب‌بند در امتداد و یا در تقاطع آب‌بندها به کمک حرارت دادن سطوح مجاور هم بر طبق توصیه‌های سازنده آن انجام می شود. درجه حرارت لازم برای اتصال نوارهای آب‌بند باید برای ذوب کردن نوار آب‌بند کافی بوده ولی نباید آن را بسوزاند. نحوه اتصال باید به شکلی انجام شود که فصل مشترک جوش داده شده نوار آب‌بند. حداقل ۸۰ درصد مقاومت کششی مصالح یکپارچه را داشته باشد. با این حال تعداد اتصالات نوارهای آب‌بند در طول یک درز باید به به منظور جلوگیری از نشت آب از درزهای بدنه سد.ء در فرایند نصب نوارهای آب‌بند باید تمهیدات و کنترل های لازم به‌عمل آید به‌گونه‌ای که در فرایند بتن‌ریزی و تراکم بتن» نوارهای آب‌بند از محل خود جابجا نشده و کاملا با بتن محاط گردند. برای نمونه هرجا که لازم باشد. نوارهای آب‌بند را باید توسط مفتول‌های به فواصل ۲۰ سانتی‌متر با میلگردهای ۶ میلی‌متر که در هر طرف درز نصب می‌شوند تثبیت نمود. نیمه‌های متقارن آب‌بند باید به طور یکسان در بتن لایه‌های هم جوار بتن‌ریزی» تعبیه شوند به طوری که قسمت میانی نوار آب‌بند کاملا در بازشدگی درز قرار گیرد و بتن در مجاورت درزها باید با عملیات ویبره کردن. حداکثر وزن مخصوص و نفوذناپذیری را داشته باشد [۸, ۲۰]. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - مشخصات مصالح ۹/۳ ۳۵ جدول ۲- ۶- الزامات استاندارد نوارهای آب‌بند ۳۷۲ حداقل ازدیاد طول در نقطه پارگی ۳۰۰ درصد 2 ۱ ۸۹7۱۸ 46 (آ] ۸۹51۲۲ ۸۹51۲ 1[( 3 ۸00۵| 07210 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۳ طرح اختلاط بتن غلنکی -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- طرح اختلاط بنن غلنکی ۹/۳۰ ۳۹ ۱-۳ کلیات به‌گونه‌ای که با حداقل هزینه. دستیابی به مخلوطی با کم‌ترین مقدار سیمان و حداکثر مقدار سنگ‌دانه و در عین حال با ارضای الزامات بتن در وضعیت تازه و سخت شده. میسر گردد. ویژگی‌ها و الزامات بتن‌های معمولی با توجه به روش اجرای آن هاء شامل کارایی و روانی در حالت تازه, و کسب مقاومت ۳ دوام لازم در حالت سخت شده با توجه به نیازهای طراحی سازه و شرا یط محیطی پروزه است. هر جچند در بتن‌های غلتکی نیز الزاماتی کم و بیش مشابه موارد فوق مد نظر می‌باشند. لیکن با توجه به روش اجرای خاص این نوع نفوذپذدیری بتن و دستیابی به اتصال مناسب بین لایه‌ها در بتن سخت شده می‌باشند. طراحی سد. بتن غلتکی به عنوان عامل اصلی ایجاد آب‌بندی در نظر گرفته شده باشد (رویکرد طراحی همسان بدنه سد)» دستیابی به حد نفوذناپذیری قابل قبول در جسم بتن غلتکی یک الزام و ضرورت بوده و همچنین مخلوط بتن باید به نحوی طراحی گردد که در فرایند اجرای بدنه سد. امکان اتصال مناسب بین لایه‌ها و کاهش نفوذپذیری درزهای اجرایی آفقی بتن‌ریزی به نحو مطلوب فراهم گردد. لیکن درصورتی که رویکرد طراحی سد بر پایه تامین آب‌بندی بدنه سد از طریق ایجاد یک غشاء (یا لایه) نفوذناپذیر در رویه بالادست سد باشد (رویکرد طراحی ناهمسان بدنه سد)» الزاماتی نظیر میزان نفوذپذیری به طور کلی الزامات و پارامترهای مد نظر در مطالعه طرح اختلاط بتن‌های غلتکی به شرح زیر می‌باشند: مخلوط تازه بتن غلتکی باید با توجه به روش و امکانات اجرایی» دارای کارایی کافی برای دستیابی به تراکم مورد نظر باشد. همچنین کارایی مخلوط تازه بتن باید به‌گونه‌ای باشد که در سطوحی از بتن غلتکی که در مجاورت قالب اجرا (112910) در مخلوط بتن غلتکی است که متشکل از سیمان. مواد پوزولانی. آب. مواد بسیار ریز موجود در سنگ‌دانه‌ها با -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی ب- کنترل پدیده جداشدگی سنگ‌دانه‌ها و خمیر بتن با توجه به روش اجرای مخلوط‌های بتن غلتکی. یکی از ویزژگی‌های متفاوت این نوع بتن در مقایسه با بتن‌های معمولی, کاهش قابل توجه میزان بخش خمیری در بتن غلتکی است به‌گونه‌ای که امکان حمل, پخش و تراکم بتن با حمل, ریختن و متراکم کردن مخلوط‌های بتن غلتکی افزایش یافته و لذا یکی از اهداف و الزامات مهم و تعیین‌کننده در مطالعه طرح اختلاط بتن غلتکی. دستیابی به یک مخلوط همگن و منسجم با حداقل تمایل به وقوع پدیده جداشدگی می‌باشد. عدم توجه به کنترل این پدیده می‌تواند کیفیت و خواص به‌دست آمده برای یک مخلوط بتن غلتکی مشخص در مطالعات آزمایشگاهی را در زمان اجرا کاملا تغییر دهد. کاهش حداکثر ابعاد سنگ‌دانه‌هاء کاربرد سنگ‌دانه‌های با دانه‌بندی مناسب. و قدری افزایش در درصد ماسه (نسبت به بتن‌های معمولی با اندازه حداکثر سنگ‌دانه مشابه) می‌تواند در کنترل پدیده جداشدگی سنگ‌دانه‌ها در بتن موثر باشد. چگالی بتن غلتکی عمدتا متاثر از چگالی سنگ‌دانه‌های مصرفی در بتن و میزان فضاهای خالی محبوس در بتن می‌باشد. میزان فضاهای خالی محبوس در سدهای بتن‌های غلتکی اجرا شده در حدود ۰/۵ تا ۵ درصد متغیر بوده است. جهت به حداقل رساندن فضاهای خالی بین سنگ‌دانه‌ها, طرح اختلاط بتن غلتکی باید به نحوی تعیین گردد که بخش فضاهای خالی بین مصالح سنگی درشت‌دانه را پر نماید. در سدهای وزنی بتن غلتکی نیز مشابه با سدهای بتنی وزنی متعارف. پارامترهای مقاومتی ویژه‌ای برای بتن نظیر مقاومت فشاری, مقاومت کششی, مقاومت برشی, و دوام بتن سخت شده با توجه به نیازهای طراحی و شرایط محیطی مد سازه‌ای (به خصوص مقاومت کششی و برشی) لازم برای درزهای اجرایی بتن‌ریزی به صورت جداگانه تعیین می‌گردد. از آنجا که اکثر پارامترهای مقاومتی بتن را می‌توان با توجه به روابط و تناسبات تجربی موجود بر مبنای مقدار مقاومت فشاری بتن تخمین یا تعیین نمود. و نیز با توجه به سهولت بیش‌تر آزمایش های تعیین مقاومت فشاری, معمولا پارامتر مقاومت فشاری بتن به‌عنوان یک الزام در مطالعه طرح اختلاط بتن‌های غلتکی مد نظر قرار می‌گیرد. پارامترهای مقاومتی بتن غلتکی به عواملی نظیر نسبت های سیمان» پوزولان و آب. درصد تراکم. و کیفیت و دانه‌بندی سنگ‌دانه ها بستگی دارد. برای مخلوط‌های بتن غلتکی با مواد سیمانی متوسط تا زیاد. همانند بتن‌های معمولی, مقاومت فشاری بتن -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- طرح اختلاط بنن غلنکی ۹/۳۰ )۴ تابعی از نسبت آب به کل مواد سیمانی ((م+م)/۷۷) می‌باشد. برای مخلوط‌های خشک بتن غلتکی (بتن غلتکی با مواد سیمانی کم) که حجم خمیر بتن در آن‌ها برای پرکردن فضاهای خالی بین سنگ‌دانه‌ها کافی نیست. مقاومت بتن غلتکی. مشابه ضوابط مربوط به سدهای خاکی. به روابط چگالی - رطوبت مخلوط بتن بستگی دارد. معمولا بارگذاری‌های اصلی در سدهای وزنی با یک فاصله زمانی قابل توجه (چند ماه) پس از بتن‌ریزی بخش‌های مختلف بدنه سد محقق می‌گردد. بر همین اساس انتخاب سن بتن برای تاأمین نیازهای سازه‌ای (مقاومت بتن) در سدهای وزنی بتن غلتکی بستگی به نوع مخلوط (روند افزایش مقاومت مخلوط بتن طی زمان)» طول دوره اجراء نحوه اعمال بارگذاری, و ... دارد. لیکن با توجه به شرایط غالب سدهای وزنی بتن غلتکی. سن بتن برای تامین نیازهای سازه‌ای عموما حدود ۳ یا ۶ ماه در نظر گرفته می‌شود. - نفوذپذیری بتن غلتکی و درزهای اجرابی بتن‌ریزی با توجه به نیازها و رویکرد طراحی بدنه سد. نفوذپذیری بتن غلتکی (و همچنین نفوذپذیری درزهای اجرایی افقی بتن‌ریزی) یکی از مهم ترین آلزاماتی است که در مطالعه طرح اختلاط مخلوط‌های بتن غلتکی باید در نظر گرفته شود. درصورتی که مخلوط مناسبی برای تحقق و تامین این الزام تعیین نگردد. نفوذپذیری بدنه سد. خصوصا در درزهای اجرایی بتن‌ریزی به دلیل عدم چسبندگی مناسب بین لایه‌هاء به نحو قابل توجهی افزایش یافته و ایمنی» کارایی» دوام و شرایط ظاهری سد را کاملا متاثر و نامطلوب می‌سازد. - حرارت‌زایی مخلوط بتن تازه در مطالعه و انتخاب مقادیر اجزای مخلوط‌های بتن غلتکی برای سازه‌های حجیم نظیر سدهاء پارامتر حرارت‌زایی مواد سیمانی نیز باید به‌عنوان یک الزام مد نظر قرار گیرد. برای به حداقل رساندن نرخ حرارت‌زایی بتن غلتکی لازم است نوع و مقدار سیمان و مواد پوزولانی از نقطه نظر حرارت‌زایی مورد ارزیابی قرار گرفته و مقدار مصرف مواد سیمانی در بتن به حداقل لازم برای دستیابی به مقاومت یا دوام مورد نیاز محدود گردد. همجنین از طریق انتخاب دانه‌بندی و حداکثر ابعاد مناسب برای سنگ‌دانه‌های مصرفی در بتن می‌توان مقدار مواد سیمانی لازم و در نتیجه حرارت‌زایی مخلوط بتن تازه را تا اندازه‌ای کاهش داد. - شرایط ساخت تجهیزات ساخت و شرایط و امکانات دسترسی و محیطی ساختگاه از دیگر پارامترهایی هستند که در مطالعه و تعیین طرح اختلاط بتن باید مد نظر قرار گیرند. به عنوان مثال کیفیت منابع تامین سیمان و منابع قرضه سنگ‌دانه مختلف در دسترس, شرایط محیطی و آب و هوایی منطقه پروژه» کیفیت و موقعیت استقرار تجهیزات سنگ‌شکن و بچینگ و ... از جمله پارامترهایی هستند که در فرایند تهیه مصالحء و تولید و اجرای بتن موثر بوده و باید در نظر گرفته شوند. -------- صفحهٔ بعد -------- ۴۲ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن غلتکی ۳-۳ تاثیر روبکرد طراحی در مبانی طرح اختلاط بتن رویکرد طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی تا حد زیادی متاثر از شرایط و نحوه اجرای سد می‌باشد. با توجه به روش اجرای سدهای وزنی بتن غلتکی, تعداد زیادی درز اجرایی افقی بین لایه‌های نسبتا نازک بتن‌ریزی در بدنه سد ایجاد می‌شوند. تعداد این درزها و نحوه آماده‌سازی و کنترل کیفی آن‌ها تاثیر تعیین‌کننده‌ای در نفوذپذیری آن‌ها و ایجاد و توسعه فشار برکنش در بدنه سد و همچنین مقاومت کششی و برشی (چسبندگی) درزهای اجرایی مذکور داشته و بر این اساس نحوه رفتار و پایداری کلی (و ابعاد لازم برای مقطع) بدنه سد تا حد زیادی متاثر از کیفیت و نحوه اجرای درزهای اجرایی افقی خواهد بود. بر اساس رویکردها و روش‌های اجرایی مختلف سدهای وزنی بتن غلتکی که عموما متاثر از روش‌های اجرایی سدهای خاکی و سدهای بتنی وزنی متعارف می‌باشند. همان‌گونه که در فصل اول این راهنما اشاره گردید. روش‌ها و مبانی طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی را به طور کلی در غالب دو رویکرد مختلف زیر می‌توان دسته‌بندی نمود: - روبکرد مبتنی بر «طراحی همسان بدنه سد»: در این رویکرد طراحی, کیفیت اجرا و طرح اختلاط بتن غلتکی و تمهیدات اجرایی و کنترل کیفی درزهای اجرایی افقی به‌نحوی در نظر گرفته می‌شود که «جسم سد به طور یکپارچه نفوذناپذیر» گردد. - رویکرد مبتنی بر «طراحی ناهمسان بدنه سد»: در این رویکرد طراحی, مشابه با تکنیک طراحی سدهای خاکی با رویه بتنی» یک المان آب‌بند» در رویه بالادست سد برای تامین آب‌بندی بدنه سد طراحی شده و ضوابط و تمهیدات طراحی و اجرایی بسیار ساده‌تری برای کیفیت اجرای بتن غلتکی (از بعد تراکم و نفوذپذیری) و تمهیدات آماده‌سازی درزهای اجرایی افقی لحاظ می‌گردد. در این روش طراحی, عملا جسم بدنه سد به صورت ناهمسان طراحی و اجرا می‌گردد. حالت حدی این رویکرد طراحی منجر به طرح ایده طراحی سدهای خاک - سیمان با 567 ([ع00۳۵۷) 2۳۵ 5۵۳۵ 0۵1۵۵)) و سدهای ۳۹111 (1۵00 112۳01111 [۵ع۳۵1۲1ر5 ۵ع۳۵) مقایسه دو رویکرد و فلسفه طراحی فوق از بعد عوامل مختلف تاثیرگذار بر مبانی و الزامات طرح اختلاط بتن غلتکی در جدول (۱-۳) ارائه شده است. در رویکرد طراحی ناهمسان بدنه سد (سدهای با مواد سیمانی کم)» مبانی طرح اختلاط بتن غلتکی مشابه فلسفه سدهای خاکی و بر پایه روابط رطوبت و وزن مخصوص (1(00911۷) است. بر این اساس هدف اصلی در طرح اختلاط دستیابی به یک مخلوط مصالح سنگ‌دانه‌ای و سیمان با درصد رطوبت بهینه می‌باشد و برای این منظور از آزمایش‌های تراکم مطابق با انرژی تراکم اعمال شده توسط غلتک‌ها در کارگاه استفاده می‌شود. در این رویکرد طراحی (در سدهای با مواد سیمانی کم) مصالح خمیری بتن (سیمان» پوزولان و آب) الزاما همه فضاهای خالی بین سنگ‌دانه‌ها را پس از اتمام -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- طرح اختلاط بنن غلتکی و1 جدول ۱-۳- مقایسه رویکردهای روانی (زمان ۷۲ یا زمان ۷۵۵)" (عبوری از الک نمره ۳۰۰ ۱- زمان تراکم ارتعاشی (۷۲ پا 0۵ ارتعاش وزنی مخلوط کفایت می‌کند. بر اساس اصول تراکم خاک« درصد رطوبت بهینه‌ای وجود دار تراکمء درصد رطوبت بهینه کاه طراحی مشابه با سدهای خاکی. تراکم» معیار اصلی طرح اختلاط واحد حجم بتن. با صرف‌نظر از در این رابطه: ن] وزن مخصو اساس تجربیات به‌دست آمده. و (شکل ۱-۳). بنابراین» برای یک رودقم طراحی سدهای بتن غلتکی از بعد عوامل تاثیرگذ روبکرد طراحی ناهمسان سد (سدهای بتن غلتکی با مواد سیمانی کم) (فلسفه طراحی سدهای خاکی) الزاما همه فضاهای خالی پر نمی‌شوند معمولا کم‌تر از ۹۸ ۵ تانیه یا بیش‌تر اعمال حداقل اصلاحات بر دانه‌بندی مصالح استحصال شده از منابع قرضه تا ۱۰ درصد وزنی کل سنگ‌دانه‌های بتن کم‌تر از ۱۰۰8/1 کم‌تر از ۸۸۳۵ ۱/۴ به میزان فضاهای خالی در بتن بستگی دارد (درجه تراکم و میزان جداشدگی مصالح) متناسب با افزایش عیار سیمان افزایش می‌یابد و معمولا در قسمت فوقانی لایه‌های بتن بیش‌تر است با استفاده از غشاء یا لایه نفوذناپذیر بالادست اغلب با مخلوط کن پیوسته ([|۳۵۵۱۲1) تراکم ریسک جدایی سنگ‌دانه‌های بتن بیش‌تر می‌باشد عموما ۳۰ سانتی‌متر (با احتمال بیش‌تر وجود فضاهای خالی در قسمت تحتانی هر لایه بتن) ۱ ۴۵ ثانیه یعنی برای پر کردن فضاهای خالی بی | (که توسط ۳۳۵۵1۵۲ در اوایل سال ۱۹۳۰ ۵ که وزن مخصوص خشک (1200511۷ 2۲۷ ش یافته و حداکثر وزن مخصوص خشک ب دستیابی به وزن مخصوص خشک حداکثر بتن غلتکی خواهد بود. وزن مخصوص خش خشک. ,"] وزن مخصوص مرطوب. و ۷ ۳۳ ار بر مبانی و الزامات طرح اختلاط بتن غلتکی [۲۱| رویکرد طراحی همسان سد (سدهای بتن غلتکی با مواد سیمانی متوسط و زیاد) کاهش نسبت آب به سیمان و تحکیم (فلسفه طراحی سدهای بتنی متعارف) فضاهای خالی باید تا حداکتر ممکن با خمیر بتن پر شوند بیش تر از ۹۸ درصد ۵ نانیه یا کم‌تر طراحی و رعایت دانه‌بندی مناسب برای کمینه کردن حجم فضاهای خالی بین سنگ‌دانه‌ها استفاده محدودتر از مواد ریزدانه سنگی (در صورت کمبود مواد پوزولانی مناسب) بیش‌تر از 8/13 ۱۰۰ بیش تر از ۸/1۳۵ ۱/۴ بستگی به خواص و مقدار مصالح خمیری بتن دارد و معمولا در قسمت تحتانی لایه‌های بتن بیش‌تر است با کنترل نفوذپذیری بتن غلتکی و درزهای اجرایی بتن‌ریزی مخلوط کن پیوسته ([[۳۵۱۲1) یا 12۳۲۲ غلتک ارتعاشی ریسک جدایی سنگ‌دانه‌های بتن کم‌تر می‌باشد عموما ۳۰ سانتی‌متر - در سدهای (1)]1ا: تا ۷۵ سانتی‌متر (احتمال وجود خمیر بیش‌تر در سطح هر لایه بتن) ن سنگ‌دانه‌ها توسط خمیر موجود در مخلوط. ۴۵ ثانیه توسعه یافته است)» برای انرژی تراکم معین. 1) حداکثر را ایجاد می‌کند. با افزایش انرژی یش‌تری امکان‌پذیر است. بنابراین در رویکرد با توجه به نحوه عملکرد غلشک‌ها و انرژی ک بنا به تعریف برابر وزن خشک مصالح در (1+۷۷)/ 8 - 0۱ مت فشاری نمونه ۷ روزه بتن غلتکی دارد کم‌تر یا بیش‌تر از رطوبت بهینه. وزن مخصوص -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴ درصد رطوبت بهینا شکل ۱-۳- مقایس در رویکرد طرا< ۸ مشخص گرد کاملا متراکم شده ر شده بتنی با مقأومر در سدهای با م فضاهای خالی بین ضروری است که از و3 راهنمای طراحی سد شاری) کم‌تری به‌دست می‌دهد. همچنین با کاهش انرژی تراکم در مقایسه با آن مد نظر بوده است. مقاومت فشاری کم‌تری برای بتن غلتکی متراکم شده انتظار م نتایج طرح اختلاط آزمایشگاهی بتن غلتکی سرریز سد 5120 آمریکا اندازه نمونه: ۱ ۱۲ ۷ ۱13 ۶ (۲۳۹۵۲ ۷ ۱۵0) وزن چکش: ۱۳ ۱۰ ارتفاع سقوط: ۱ ۱۸ (:07 ۴۵) حداکثر اندازه سنگ‌دانه: ۱ ۲/۵ (۱۱۲۱: ۶۲) میزان سیمان: 7/۴ وزن خشک سنگ‌دانه‌ها میزان خاکستر بادی: 7/۲ وزن خشک سنگ‌دانه‌ها وزن مخصوص خشک و مقاومت فشاری در بتن غلتکی بر اساس آزمایش تراکم پراکتور اصلاح : ی همسان بدنه سد (سدهای با مواد سیمانی متوسط و زیاد)» مخلوط بتن غلتکی م گرفته می‌شود که مقاومت و دیگر خواص آن از روابط آب و سیمان, که توسط ایده, تبعیت می‌کنند. بنابراین» با فرض مصالح سنگ‌دانه (شن و ماسه) تمیز و دا ابطه معکوس با نسبت آب به سیمان دارد. به بیان دیگر.ء با مقدار ثابت سیمان. ۲ فشاری بیش‌تر به‌دست خواهد داد. اد سیمانی متوسط و زیاد. فرض بر آن است که در مخلوط بتن غلتکی خمیر کافی سنگ‌دانه‌ها و تهیه یک مخلوط کاملا متراکم و بدون اسلامپ وجود دارد. البته تو- ایش بیش از حد مواد خمیری در بتن غلتکی به طوری که مخلوط بتن تازه اسلامپ های وزنی بنن غلتکی یرو ۰۵ شده (5ع۷21) |[۲۱| 58 در سال برای پرکردن همه قابل اندازه‌گیری -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- طرح اختلاط بنن غلنکی ۹/۳۰ ۵ به‌دست دهد و یا پس از چند عبور غلتک ارتعاشی, خمیر بیش از معمول درسطح بالایی لایه بتن ظاهر گردد. آثرات با کاهش هر چه بیش‌تر مقدار آب مصرفی به ازای یک مقدار سیمان ثابت. مقاومت بتن به شرط ایجاد تراکم کافی و تحقق کامل واکنش هیدراتاسیون سیمان, افزایش می‌یابد (شکل ۲-۳). اما در عمل و در شرایط کارگاهی, با توجه به عدم امکان ایجاد تراکم کافی و نیز تحقق ناقص واکنش هیدراتاسیون سیمان در مخلوط‌های بتن با میزان آب کم نرخ افزایش مقاومت بتن سخت شده از حدود قابل انتظار کم‌تر می‌گردد. با کاهش بیش‌تر میزان آب در مخلوط بتن. حتی در شرایط اعمال ابزارهای تراکم مناسب. روند افزایشی مقاومت بتن متوقف شده و مقاومت بتن سخت شده به شدت کاهش می‌یاید. شکل ۲-۳ - نمودار رابطه کلی بین مقاومت فشاری و نسبت آب به سیمان بتن (1981 ۲۵۷:۱1۵) |۲۱| دلیل اصلی توقف روند افزایشی و ایجاد روند کاهش مقاومت در شرایط کاهش بیش از حد آب در مخلوط بتن, عدم تشکیل خمیر بتن به اندازه کافی و پر نشدن کامل فضاهای خالی بین سنگ‌دانه‌های بتن می‌باشد. بررسی روند کاهش مقاومت بتن سخت شده در شرایط کاهش بیش از حد میزان آب (شکل ۲-۳) نشان می‌دهد که این روند کاملا مشابه با نمودار تغییرات مقاومت «بتن غلتکی با مواد سیمانی کم» با «درصد رطوبت مخلوط بتن» بوده و به‌نحوی ارتباط بین دو فلسفه و رویکرد طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی را مشخص می‌سازد. همچنین با بررسی نمودارهای متناظر با روش‌های تراکم دستی (با آنرژی تراکم کم) و تراکم ارتعاشی (با آنرژی تراکم زیاد) در شکل (۲-۳) مشخص می‌گردد که اولا متناظر با «درصد رطوبت بهینه» در رویکرد طراحی مشابه با سدهای خاکی, «نسبت آب به سیمان بهینه» در روند تغییرات مقاومت فشاری مخلوط‌های بتن غلتکی با مواد سیمانی زیاد (ولی با میزان آب کم و تراکم ناکافی) قابل مشاهده بوده و با افزایش انرژی تراکم. مقاومت بتن سخت شده افزایش یافته و نسبت آب به سیمان بهینه کاهش می‌یابد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۴۶ ۹/۳۰ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلنکی به دلیل عوامل متعدد تاثیرگذار بر مقاومت مخلوط بتن غلتکی, بر قراری یک رابطه کلی بین مقاومت فشاری بتن و دانه‌بندی مصالح سنگ‌دانه‌ای, کیفیت تراکم مخلوط بتنء و تاخیر در شروع فرایند تراکم می‌باشند. در شرایطی که دانه‌بندی مصالح سنگ‌دانه‌ای یکنواخت نبوده و یا کمبودی در مقدار ماسه وجود داشته باشد. علیرغم تحقق تراکم مناسب برای مخلوط بتن. ممکن است سنگ‌دانه های درشت به‌نحوی با هم تماس داشته باشند که فضاهای خالی بین آن‌ها ایجاد شده و بتن متخلخل گردد. از سوی دیگرء هر گونه تاخیر در شروع فرایند تراکم مخلوط بتن تازه از زمانی که آب به سیمان اضافه می‌شود. موجب کاهش وزن مخصوص و متناسبا مقاومت بتن می‌گردد. بر اساس برخی مشاهدات مشخص شده است که حدود یک ساعت تاخیر در شروع تراکم مخلوط بتن» سبب ۲۰ درصد کاهش مقاومت فشاری ۷ روزه نمونه‌های آزمایشگاهی بتن خواهد شد. در برخی تجربیات برای غلبه بر مشکلات فوق و بهبود کیفیت مخلوط‌های بتن غلتکی با مواد سیمانی کم مقادیر قابل توجهی (۸ تا ۱۳۲ درصد و یا گاهی بیش‌تر) ذرات و سنگ‌دانه های بسیار ریز (پودر سنگ) به عنوان پرکننده خلل و فرج بین سنگ‌دانه‌ها در مخلوط بتن استفاده شده است ((421 )| 0010111105-/10۷ 1811-1100 "). این تکنیک بیش‌تر در کشور برزیل, به دلیل نبود معادن کافی پوزولان‌های طبیعی و نیز عدم نیاز به مقاومتهای بالای بتن با توجه به سطح لرزه‌خیزی پایین این کشورء مورد توجه قرار گرفته و نمونه شاخص کاربرد حجم قابل توجه سنگ‌دانه های بسیار ریز (پودر سنگ) در بتن غلتکی سد 107020 (در برزیل) می‌باشد. با اعمال این تکنیک. با افزایش محدود در هزینه‌های بتن. میزان مواد خمیری بتن تا حد مناسبی افزایش یافته و نتیجتا به دلیل پر شدن بهتر فضاهای خالی بین سنگ‌دانه‌هاء بر اساس تجربیات و نتایج فوق به تدریج موضوع «ضرورت تاأمین حجم مناسب مواد خمیری» به‌عنوان یک معیار تعیین طرح اختلاط انواع مختلف مخلوط‌های بتن‌های غلتکی (با مواد سیمانی کم متوسط و زیاد) مطرح و مرسوم گردید. دلیل تمایل به این رویکرد. توجه به ضرورت دستیابی به اطمینان بیش‌تر در فرایند تراکم مخلوط بتن تازه و وجود مواد خمیری لازم برای پرکردن و به حداقل رساندن حجم فضاهای خالی بین سنگ‌دانه‌ها در پایان عملیات تراکم بتن می‌باشد. بر اساس نتایج مطالعات و تجربیات آزمایشگاهی و کارگاهی, میزان مناسب مواد خمیری در انواع مختلف مخلوط‌های بتن غلتکی در حدود ۱۴ درصد وزنی (۲۰ درصد حجمی) کل مصالح مصرفی در بتن می‌باشد. مواد خمیری مخلوط بتن تازه متشکل از آب. مواد افزودنی شیمیایی» سیمان, پوزولان و کلیه ذرات سنگ‌دانه کوچک‌تر از ۷۵ میکرون (عبوری از الک ۲۰۰) است. برای نمونه. در جدول (۲-۳) میزان مواد خمیری مورد استفاده در یک مخلوط بتن غلتکی با مواد سیمانی کم (در سد ۳۵۵ ۷۷1110۷۷ آمریکا) و یک مخلوط بتن غلتکی با مواد سیمانی زیاد (در سد 51111۷۵10۲ 11000۲ آمریکا) به صورت مقایسه‌ای ارائه شده است. البته باید توجه داشت که افزایش بیش از اندازه مصالح خمیری بتن سبب ایجاد مشکلاتی در عملیات تراکم مخلوط بتن و نیز افزایش حجم عملیات تمیزکاری سطوح بتن در زمان اجرا خواهد شد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- طرح اختلاط بنن غلنکی ۹/۳۰ ۳۷ جدول ۲-۲۳- مقایسه میزان مواد خمیری در مخلوط‌های بتن غلتکی با مواد سیمانی کم و زیاد |[۱۸] بتن غلتکی با مواد سیمانی زیاد زان (حجم) کل مصاح موی که سم سس ۳-۳ روش‌های مبتنی بر فلسفه طراحی سدهای خاکی هدف از مطالعه و تعیین طرح اختلاط بتن غلتکی, انتخاب مقادیر هر یک از اجزای متشکله مخلوط بتن می‌باشد به‌گونه‌ای که با حداقل هزینه. دستیابی به مخلوطی با کم‌ترین مقدار سیمان و حداکثر مقدار سنگ‌دانه و در عین حال با ارضای الزامات بتن در وضعیت تازه و سخت شده. میسر گردد. یکی از معیارهای مهم برای تحقق هدف فوق, دستیابی به نسبت هایی از مصالح ریزدانه و درشت‌دانه است که در نهایت کم‌ترین حجم فضاهای خالی (یا بیش‌ترین چگالی) را در بتن به‌دست دهد. جهت به حداقل رساندن فضاهای خالی بین سنگ‌دانه هاء طرح اختلاط بتن غلتکی باید به نحوی تعیین گردد که بخش خمیری بتن فضای خالی بین مصالح سنگ‌دانه‌ای ریز (ذرات ماسه) را پر کرده و بخش ملات بتن (شامل ماسه و خمیر) بتواند به نحو مطلوبی فضاهای خالی بین مصالح سنگی درشت‌دانه را پر نماید. به طور معمول دامنه میزان فضای خالی بین سنگ‌دانه‌های ریز که توسط وزن نمونه ماسه میله خورده خشک اندازه گیری می شود حدود ۳۴ تا ۴۲ درصد می‌باشد. در روش‌های مبتنی بر فلسفه طراحی سدهای خاکی برای تعیین طرح اختلاط بتن غلتکی, برای تعیین حداقل میزان لازم سیمان, مصالح پوزولانی» و آب برای پر کردن فضای خالی بین ذرات ماسه, با تعیین طرح های اختلاط آزمایشی و تهیه نمونه‌های آزمایشگاهی, منحنی(های) تغییرات وزن مخصوص در مقابل میزان مواد خمیری ترسیم می‌گردد و بر اساس آن با توجه به شرایط متناظر با وزن مخصوص حداکثر. حجم و نسبت اختلاط بهینه مصالح خمیری بتن تعیین می‌گردد. بر اساس رویکرد فوق. مراحل تعیین طرح اختلاط بتن غلتکی در روش‌های مبتنی بر فلسفه طراحی سدهای خاکی به شرح زیر می‌باشند: - تهیه طرح‌های اختلاط آزمایشی ملات با رعایت الزامات نسبت آب به سیمان و افزودن سنگ‌دانه‌های ریز (ماسه) با گام‌های مساوی تغییر نسبت‌های مصالح - تراکم نمونه‌های آزمایشی ملات با روش‌های تراکم خاک یا لرزاندن و اندازه‌گیری وزن مخصوص آن‌ها پس از تراکم - ترسیم منحنی تغییرات وزن مخصوص در برابر میزان مصالح خمیری در نمونه‌های آزمایشی ملات - تعیین میزان مصالح خمیری متناظر با حداکثر وزن مخصوص نمونه‌های ملات -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن غلتکی در فرایند تولید و اجرای بتن در کارگاه» حجم مصالح خمیری مخلوط بتن باید ۵ تا ۱۰ درصد بیش‌تر از حجم مصالح خمیری بهینه به‌دست آمده در نمونه‌های آزمایشگاهی در نظر گرفته شود. همجنین برای طرح اختلاط مخلوط‌های ویژه. نظیر ۳-۳- روش‌های مبتنی بر فلسفه طراحی سدهای بتنی در فرایند توسعه و رشد دانش و تکنولوژی سدهای بتن غلتکی, گرایش بیش‌تری به طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی با مواد سیمانی زیادء با توجه به مزایای فنی و اقتصادی این نوع سدها در موارد مختلف. ایجاد شده است. همچنین در طراحی مخلوط‌های بتن غلتکی با مواد سیمانی کم نیز رویکرد تامین حجم مصالح خمیری لازم در مخلوط بتن با افزایش سنگ‌دانه‌های بسیار ریز (پودر سنگ) با توجه به مزایای آن کاملا پذیرفته شده است. بر همین اساس, در سال‌های اخیر استفاده از روش‌های مبتنی بر فلسفه طراحی سدهای بتنی متعارف در مطالعه و تعیین طرح اختلاط انواع مخلوط‌های بتن غلتکی متداول‌تر می‌باشد. به دلیل این که در اکثر قریب به اتفاق ایستگاه‌های اختلاط و تولید بتن (۳1۵1 ۵10(1۵8) میزان هر یک از اجزای تشکیل دهنده بتن با جرم آن‌ها اندازه گیری می‌گردد. در مطالعه طرح اختلاط مخلوط‌های بتن غلتکی نیز به طور معمول وزن مصالح تشکیل دهنده برای واحد حجم بتن متراکم شده تعیین می‌گردد. در استفاده از فلسفه طراحی سدهای بتنی برای تعیین طرح اختلاط بتن‌های غلتکی باید به این نکته توجه داشت که در مخلوط‌های بتن معمولی» روانی مخلوط‌های بتن بدون اسلامپ که نسبت‌های اختلاط آن برای نمونه بر اساس روش پیشنهادی آیین‌نامه 211 ۸۲1 تعیین می‌گردد. به‌گونه‌ای است که به دلیل حجم مصالح خمیری اضافه بر حجم فضاهای خالی بین سنگ‌دانه‌هاء مخلوط بتن تازه تحمل وزن غلتک‌های لرزاننده بزرگ را نخواهد داشت. بنابراین برای برآورده ضروری می‌باشد. مهم‌ترین شاخص کنترل و ارزیابی میزان روانی و تراکم‌پذیری مناسب در مخلوط‌های بتن غلتکی. آزمایش زمان تراکم ارتعاشی ۷۵0۵ می‌باشد. زمان تراکم ارتعاشی (۷600) مدت زمان لازم برای ارتعاش وزنی مخلوط بتن غلتکی به‌منظور پر کردن فضاهای خالی بین سنگ‌دانه‌ها توسط خمیر موجود در مخلوط می‌باشد. در روش‌های مطالعه طرح اختلاط مبتنی بر فلسفه طراحی سدهای بتنی» به طور معمول میزان بهینه هر یک از اجزاء متشکله بتن با ثابت نگه داشتن سایر مصالح مصرفی, و با انجام آزمایش‌های لازم محاسبه می‌گردد. با تکرار این الزامات و شاخص‌های مد نظرء تعیین می‌گردد [۴. ۱۳ ۰۱۶ ۰۱۷ ۰۱۸ ۱۹]. بر این اساس. روش‌های مختلفی برای مطالعه و تعیین طرح اختلاط بتن بر اساس فلسفه طراحی مخلوط‌های بتن معمولی وجود دارد ولی با توجه به این که رویکرد کلی غالب روش‌های مذکور در تعیین طرح اختلاط بتن کم و بیش مشابه می‌باشد. مراحل گام به گام تعیین طرح اختلاط بتن در این روش‌ها را به شرح زیر می‌توان بیان نمود: - بهینه نمودن دانه‌بندی سنگ‌دانه‌های درشت و ریز برای حداقل کردن فضاهای خالی بین سنگ‌دانه‌ها -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- طرح اختلاط بتن غلنکی ۹/۳۰ ۴۹ - افزودن مصالح سنگی بسیار ریزدانه (پودر سنگ) به‌عنوان پرکننده اضافی به مصالح سنگی ریزدانه در صورت نیاز - انتخاب نسبت مناسب مصالح خمیری به ملات. به‌گونه‌ای که مصالح خمیری فضاهای خالی مصالح سنگی ریزدانه را به نحو مطلوب پرکند. بر اساس تجربیات موجود. این نسبت در حدود ۳۸ تا ۴۶ درصد متغیر می‌باشد. مصالح خمیری شامل آب و کلیه مصالح کوچک‌تر از ۷۵ میکرون می‌باشد. - تعیین میزان سیمان و افزودنی‌های معدنی (در صورت امکان)» آب. و افزودنی‌های شیمیایی (در صورت نیاز) برای دستیابی به مقاومت بتن تعیین شده - تعیین حجم مصالح درشت‌دانه برای حصول کارایی مورد نظر بر اساس آزمایش زمان تراکم ارتعاشی ۷۵0۵ -‏ کنترل کفایت مصالح سیمانی و یا ریزدانه (در صورت استفاده) برای تامین نفوذ ناپذیری مورد نظر - کنترل بهینه بودن نسبت مصالح ریزدانه به مصالح درشت‌دانه - کنترل میزان حرارت‌زایی بتن با توجه به حدود مجاز تعیین شده - تدقیق نهایی و بازنگری اوزان اجزا در صورت لزوم از بین روش‌های مختلف موجود برای تعیین طرح اختلاط بتن غلتکی, نتایج کاربرد روش پیشنهاد شده توسط گروه مهندسین ارتش آمریکا (118۸61) برای محدوده وسیعی از مصالح بتن و نیز برای طیف گسترده‌ای از الزامات مختلف طراحی, مطلوب و رضایت‌بخش بوده است. روش پیشنهاد شده توسط گروه مهندسین ارتش آمریکا (]15۸6۳]) برای طرح اختلاط بتن غلتکی بر اساس نتایج و تجربیات حاصل از پروژه‌های متعدد بتن غلتکی اجرا شده توسط این گروه تدوین شده است. اصول این روش از روشی که استاندارد 211.3 ]۸۲ برای طرح اختلاط بتن با اسلامپ صفر عنوان نموده تبعیت می‌کند. در این روش. جهت حصول اطمینان از پر شدن فضای خالی بین ستنگ‌دانه‌هاء نسبت مصالح خمیری به ملات حداقل برابر ۴۲ درصد در نظر گرفته می‌شود. ۱-۴-۳ مراحل گام به گام تعیین طرح اختلاط بتن غلتکی در روش پیشنهادی 15۸۳] گام ۱- تعیین کلیه الزمات طراحی مد نظر برای بتن غلتکی شامل: - مقاومت طراحی, مقاومت میانگین و سن بتن که برای آن مقاومت تعیین شده است - شرایط محیطی که بتن در معرض آن خواهد بود - محدودیت‌های نسبت آب به سیمان (۷//۴) - الزامات مربوط به مواد افزودنی - اندازه حداکثر اسمی سنگ‌دانه منبع و کیفیت مصالح - مدت زمان ارتعاشی ۷00۵ اصلاح شده (تعیین زمان 60۵ اصلاح شده بر اساس روش استاندارد ۲11-653 صورت می‌گیرد. در این استاندارد از سربار به وزن 18 ۱۲/۵ استفاده می‌شود و معمولا محدوده مناسب برای زمان ارتعاشی 4 بین ۱۲ تا ۲۴ ثانیه می‌باشد). -------- صفحهٔ بعد -------- 2 ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی - دانه‌بندی کلیه سنگ‌دانه‌ها جرم حجمی اشباع با سطح خشک (51؟5) و درصد جذب آب سنگ‌دانه‌های ریز و درشت - خواص فیزیکی و شیمیایی سیمان,» پوزولان و یا سرباره - کیفیت سنگ‌دانه‌ها اصلاح شده با استفاده از جدول (۲-۳۲) حدول ۳-۳- حدود نسبی هر یک از اجزای مخلوط بتن برای تهیه مخلوط‌های آزمایشی بتن‌غلتکی با توجه به حداکثر اندازه سنگ‌دانه [۱۹] حداکثر اسمی ابعاد سنگدانه‌های بتن که سوک 0 0 ی وس سک هه هه هت ۱) مقادیر کمینه ذکر شده برای مصالح رودخانه‌ای طبیعی و مخلوط‌های بتن با مواد سیمانی کم یا مواد ریزدانه کم مناسب می‌باشند. استفاده از مواد پوزولانی» کل وزن سیمان و پوزولان باید برابر وزن سیمان معادل تعیین شده باشد. درصد بهینه مصرف مواد پوزولانی با توجه به میزان فعالیت مواد پوزولانی و همچنین نوع سیمان با انجام آزمایش‌های لازم تعیین می‌گردد. گام ۵- تعیین نسبت های بخش‌های مختلف اندازه‌ای درشت‌دانه به طوری‌که دانه‌بندی ترکیبی آن‌ها از دانه‌بندی ایده‌ال ارائه شده در جدول (۴-۳) تبعیت نماید. گام ۶- کنترل دانه‌بندی مصالح سنگی ریزدانه (ماسه) موجود با حدود تعیین شده در جدول (۵-۳)؛ در صورتی که مصالح سنگی ریزدانه موجود دارای مقادیر کافی از ذرات عبوری از الک‌های کوچک نباشد. می‌توان از مواد پوزولانی و با مصالح سنگی بسیار ریزدانه نظیر پودر سنگ برای جبران ذرات بسیار ریز مورد نیاز در ماسه استفاده کرد. نسبت سنگ‌دانه ریز به کل سنگ‌دانه‌ها با توجه به اندازه حداکثر اسمی سنگ‌دانه با استفاده از جدول (۴-۳) تعیین می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصا سوم- طرح اختلاط بتن غلنکی ۹۹/۳۰ ۵۱ یی سس سس - ۸۰ ی ۱ غلتکی با حداکثر ابعاد سنگدانه مختلف (۱۹ تا ۰ ۵ م.م.) با جایگزینی ۳۰ تا ۵۰ درصد از حجم ِا سیمان با پوزولان ۶ مر ۴۰ : 1 : س سر ۳۰ ۴۰۰ ۳۰۰ ۲۳۲۰۰ 0 ۱ ۰ ۰ شکل ۳-۳- رابطه بین مقدار سیمان معادل و مقاومت فشاری- میانگین تجربیات موجود طرح‌های :)11 با پوزولان [۱۹] لا ۸۰ ٍ ٍ میانگین نتایج تجربی مقاومت فشاری بتن ۱ : ۱ ا : : : غلتکی با حداکثر ابعاد سنگدانه مختلف (۱۹ تا ۷۰ ٍ ٍ ۵ م.م.) بدون پوزولان ۱ ۱ ْ 1 ْ ۶۰ ۱ ۱ : ۱ ۱ ۱ ۱ ۱ ۱ ۴۰ 3 ۱ ۱ ۱ سناکس از لح ال کح لا ات لا لاو ۱ ۱ ۳ به ۱ أ ۱ ۱ ۱ ۱ 1 ۱ 1 ا ۱ 1 1 1 1۱ 1 ۱۰ ۱ ۱ ۱ ۱ ۱ ۱ ۴۰۰ ۳۰۰ ۲۳۲۰۰ ۰ ۱ ۰ مقدار سیمان معادل *8/1 شکل ۴-۳- رابطه بین مقدار سیمان معادل و مقاومت فشاری - میانگین تجربیات موجود طرح‌های -)-)1 بدون پوزولان [۱۹] جدول ۴-۳- منحنی ایده آل دانه بندی درشت دانه[۱۹] درصد تجمعی عبوری از الک سایز الک ۵ (الک شماره ۴) تا ۷۵ میلی‌متر ۱ ۴۱۷۵ (الک شماره ۴) تا ۵۰ میلی‌متر | ۴۱۷۵ (الک شماره ۴) تا ۱۹ میلی‌متر اک 1 1 0 و تم ال 0 ی سوت را رغال بر شندش ال سا 0 ی فلز سس -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۲ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی ادامه جدول ۴-۳ - منحنی ایده آل دانه بندی درشت دانه[۱۹] درصد ن< از الک ۵ (الک شماره ۴) تا ۷۵ میلی‌متر | ۴/۷۵ (الک شماره ۴) تا ۵۰ میلی‌متر ۴/۷۵۱ (الک شماره ۴) تا ‎۱٩‏ میلی‌متر 8 سیر 18:2 یا ۵ میلی‌متر (الک شماره ۴) جدول ۵-۳- منحنی ایده آل دانه‌بندی ریزدانه [۱۹] ۰ میکرومتر (الک شماره ۳۰) ۲۳۵-۶۰ ۰ میکرومتر (الک شماره ۵۰) ۲۴-۴۰ ۰ میکرومتر (الک شماره ۱۰۰) ۳۸ ام ۵ میکرو متر (الک شماره ۲۰۰) ۱۸ 8 ماسه بادی ۵ - ۲/۱۰ گام ۷- با توجه به مقادیر به‌دست آمده از گام های ۳ تا ۶ حجم مطلق و جرم اشباع با سطح خشک کلیه اجزای بتن همجنین هوای بتن محاسبه می‌شود. این مقدار با مقادیر ارائه شده در جدول (۲-۳) مقایسه شده و در صورت نیاز مقدار ریزدانه به‌نحوی تصحیح می شود که مقدار ملات به مقدار متوسط عنوان شده برای نوع و اندازه حداکثر اسمی سنگ‌دانه. گام ‎-٩‏ حجم حمیر سیمان با جمع نمودن احجام مواد سیمانی. سنک‌دانه های ربزتر از ۰/۷۵ (عبوری از الک شماره ۰ آب و همچنین هوای بتن محاسبه شده و نسبت حجم خمیر سیمان به حجم ملات محاسبه می‌گردد. برای باید از ۴۲ درصد کم‌تر باشد. درصورت نیاز برای رسیدن به این نسبت حداقل, می‌توان مقدار مواد سیمانی, مقدار ذرات ریزتر از 11 ۹/۰۷۵ و یا مقدار آب را افزایش داد. گام ۱۰- با ساخت مخلوط‌های آزمایشی کارایی و مقاومت بتن غلتکی ارزیابی می‌گردد. مخلوط تازه بتن غلتکی برای تعیین مدت زمان ارتعاشی ۷۵0۵ اصلاح شده و مقدار هوا آزمایش شده و در صورت لزوم مقدار آب برای دستیابی به زمان ارتعاشی مورد نظر تنظیم می‌گردد. برای تعیین مقاومت فشاری, نمونه‌های بتن با ابعاد ۲۳۰ ۸ ۱۵ سانتی‌متر مطابق روش استاندارد 039 ‎۸٩51۸/‏ تهیه شده و در سن مورد نظر مورد آزمایش قرار می‌گیرند. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- طرح اختلاط بنن غلنکی ۹/۳۰ ۳ ۲-۴-۳- روش تعیین طرح اختلاط در سدهای غلتکی کوبیده (1100) و مراحل گام به گام آن معیارهای تعیین طرح اختلاط سدهای غلتکی کوبیده (۵1۳] 0۱۲۵۱۵ 1۵[100 - 21) با توجه به الزامات خاص این سدها عموما در کشور ژاپن ابداع و توسعه یافته است و با توجه به تمهیدات و ماشین‌آلات خاص مورد نیاز برای این تکنیک. اجرای این سدها در خارج از کشور ژاپن چندان با اقبال مواجه نشده است. ویژگی‌های خاص مخلوط بتن غلتکی در سدهای غلتکی کوبیده ۲) عبارتند از: - مقدار سیمان حتی‌المقدور پایین نگه داشته می‌شود تا ضمن کنترل مسایل حرارتی, الزامات مقاومت نیز برآورده گردد. برای جبران کمبود سیمان از مواد پوزولانی (خاکستر بادی) استفاده می‌شود که حرارت‌زایی کم‌تری دارند. - به منظور کاهش ریسک پدیده جداشدگی مصالح سنگ‌دانه‌ای و سهولت تراکم توسط غلتک‌های ویبره‌ای نسبت ماسه به سنگ‌دانه بیش‌تر از مقداری که برای بتن حجیم معمولی به‌کار می‌رود. در نظر گرفته می‌شود. در طرح اختلاط بتن سدهای 121 نیز یکی از مبانی طرح اختلاط دستیابی به مخلوطی است که دارای کارایی مناسب جهت تراکم لرزه‌ای تحت سربار باشد. آزمایشی که برای بتن سدهای ]12۴1 برای تعیین مدت زمان تراکم لرزه‌ای مورد نیاز برای ایجاد تراکم کامل انجام می‌شود. آزمایش (10۲ع۲0۲۳۵ ۷10۳۵11۳۵) ۷۳ نام دارد. دستگاه آزمایش ۷۲ دارای دو نوع استاندارد و بزرگ‌تر از استاندارد می‌باشد. در آزمایش ۷۳ استاندارد. بتن 13۴10 که سنگ‌دانه‌های بزرگ‌تر از ۴ آن از طریق عبور از سرند جدا شده‌اند داخل قالب ریخته شده و سپس عمل ویبره تحت سربار صورت می‌گیرد. مدت زمانی که طول می‌کشد تا خمیر سیمان روی سطح قالب بیاید. به‌عنوان نرخ ۷۲ استاندارد تعریف می‌شود. دستگاه ۲ فرکانس ارتعاش ۴۰۰۰ دور در دقیقه (در روش ۷17 اصلاح شده فرکانس ۲۶۰۰ دور در دقیقه می‌باشد) دارد و ابعاد استوانه آزمایش ۷ دارای قطر ۳۲۴ ۳ ارتفاع ۲۰۰ بوده و وزن سربار به کار رفته ۲۰۵ می‌باشد. برای آزمایش مخلوط کامل (121. دستگاه ۷۳ بزرگ‌تر از استاندارد استفاده می‌شود و نرخ ۷۳ محاسبه شده را نرخ ۳ بزرگ (۷ 51200 2۵780]) می‌نامند. مدت زمان ارتعاش بهینه حدود ۲۰ ثانیه برای دستگاه ۷۳ استاندارد و حدود ۰ ثانیه برای دستگاه ۷۳ بزرگ می‌باشد. ابعاد استوانه آزمایش ۷۳ بزرگ دارای قطر ۴۸۰۱۲۲ و ارتفاع ۴۰۰۱۲۲۳ است و امکان آزمایش مخلوط‌های با اندازه حداکثر سنگ‌دانه تا ۱۵۰1۳۲۱ را فراهم می‌آورد. رابطه بین نتایج آزمایش ۷۲ استاندارد و ۷۲ بزرگ در شکل (۵-۳) ارائه شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۴ شکل ۵-۳- رابطه بین م ۳-۴۳۳ مراحل گام به گام نمودار شکل (۶-۲) تعیین میت سدهاً برابر 0/1 ۱۳۰ در نظر وزنی مواد سیمانی در نظر گرفد مه ۱۵۱۵ راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن غلنکی میزان سیمان + پوزولان - ۵/1۱ ۱۲۰ ۱۲ ۱۱۰ ۱۰۰ ۹۰ رها میزان آب مصرفی در بتن ۵/8۸ یزان آب مصرفی در بتن و زمان ۷۲ استاندارد و زمان ۷۳ بزرگ برای مخلوط‌های 11۳7 [۲۱] مانی بر اساس الزامات مقاومت (به طور مقاومت ‎٩۰‏ روزه حدود ۲۰۰8/0۲) با استفاده از ود. در غالب موارد. مقدار سیمان به‌کار رفته در سدهای 121 برابر ۱۲۰۵/1 انتخاب ر و در مناطقی که مقاومت یا دوام بیش‌تری مورد نیاز بوده است. مقدار سیمان در این گرفته می‌شود. مقدار مواد پوزولانی (خاکستر بادی ‎)۳1۷2٩[-‏ نیز بین ۲۰ تا ۳۰ درصد ۹ می‌شود. ۳۵۰ سیمان + پوزولان (*8/3») 9 ۹ ۹ ۳۰۰ ۹ ۱۵۰ ۳۵۰ 1 سا 5 رد رک سا ۵۰ سن (روز) شکل ۶-۳- رابطه بین مقدار مواد سیمانی و مقاومت فشاری [۲۱] -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- طرح اختلاط بتن غلنکی و۱1۱۵ ۵:۵ گام ۲- در این مرحله حدود دانه‌بندی مناسب برای مصالح درشت‌دانه با توجه به تقلیل فضای خالی بین سنگ‌دانه‌ها تعیین می‌گردد. درصد ماسه به کل سنگ‌دانه نیز مقداری حدود ۳۰ تا ۳۲۲ درصد در نظر گرفته می‌شود. گام ۳- با مقادیر مشخص شده سیمان. پوزولان و نسبت‌های سنگ‌دانه‌ها از گام‌های قبلی, مخلوط‌های آزمایشی با مختلف آب. مقدار آآبی که متناظر با زمان ۷۳ حدود ۲۰ ثانیه است تعیین شده و مخلوط آزمایشی که با این مقدار آب. میزان سیمان + پوزولان سا ۳/1 ۱۳۰ م۱۵ ۱۴۶ ۱۳۹۵ ۱۲۵ ۱۱۶ فد ۹۶ میزان آب مصرفی در بتن ۴/1 شکل ۷-۳- رابطه بین مقدار آب و مقاومت فشاری (13۳1 [۲۱] گام ۴- پس از مشخص شدن مقدار آب. دانه‌بندی مصالح سنگی درشت‌دانه به طوری که حداکثر چگالی بتن را ایجاد کند تنظیم می‌شود. برای این منظور آزمایش‌های تعیین چگالی بتن با استفاده از میز ۷۳ بزرگ و با ترکیب‌های مختلف از هر رده اندازه‌ای سنگ‌دانه‌ها انجام شده., و بر اساس نتایج این آزمایش‌هاء درصدهای بهینه رده‌های اندازه‌ای سنگ‌دانه‌ها گام ۵- در این گام با مشخص بودن مقادیر سیمان, خاکستر بادی, آب و دانه‌بندی درشت‌دانه. چندین مخلوط با نسبت‌های مختلف ماسه به سنگ‌دانه ساخته می‌شود و مدت زمان ۷ بزرگ برای هر مخلوط اندازه‌گیری می‌شود. نسبتی که کم‌ترین مقدار ۷۳ را حاصل نماید به عنوان نسبت ماسه به سنگ‌دانه انتخاب می شود. برای انتخاب نسبت ماسه به -------- صفحهٔ بعد -------- 2۶ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتنکی سنگ‌دانه همچنین می‌توان نمودار چگالی نمونه‌ها را به ازای نسبت‌های مختلف ماسه به سنگ‌دانه رسم کرد و مقداری که بیش‌ترین چگالی را نتیجه می‌دهد به‌عنوان مقدار بهینه ماسه به سنگ‌دانه انتخاب نمود. گام ۶- نهایتا یک سری مخلوط‌های آزمایشی برای بهینه‌سازی مقدار مواد سیمانی تهیه و مورد آزمایش قرار می‌گیرد. می‌گردد. طرح اختلاط مخلوطی که با کم‌ترین مقدار مواد سیمانی مقاومت تعیین شده را در سن مورد نظر به‌دست می‌دهد. به‌عنوان طرح اختلاط نهایی در نظر گرفته می‌شود [ ۴ ۱۳ ۰۱۶ ۰۱۷ ۱۹۰۱۸ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۴ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - خواص مکانیکی بتن غلنکی ۹/۳۰ 2۹ ۱-۴ کلیات پارامترها و مشخصات رفتاری بتن غلتکی بستگی به کیفیت مصالح مصرفی. نسبت‌های اختلاط و میزان تراکم یا تحکیم مخلوط بتن غلتکی در حین اجرا دارد. به طور کلی مشخصات و خواصی از بتن غلتکی که به کیفیت مصالح سنگ‌دانه‌ها بستگی دارند. نظیر خواص مکانیکی و حرارتی. مشابه خواص متناظر در بتن حجیم معمولی است. با این حال از آنجا که خواص کیفی و اندازه سنگ‌دانه‌های مصرفی در بتن غلتکی» و همچنین کیفیت و روش اجرای بتن غلتکی تنوع و گستردگی علاوه بر این با توجه به روش اجرای سدهای وزنی بتن غلتکی. تعداد زیادی درز اجرایی افقی بین لایه‌های نسبتا نازک بتن‌ریزی در بدنه سد ایجاد می‌شوند. نحوه آماده‌سازی و کنترل کیفی این درزها تاثیر تعیین‌کننده‌ای در نفوذ‌پذیری و پارامترهای مقاومت برشی درزهای اجرایی مذکور دارد. وجود تعداد زیاد درزهای اجرایی بتن‌ریزی و متراکم نمودن مخلوط بتن غلتکی بدون اسلامپ با استفاده از غلتک. به خصوص در مخلوط بتن غلتکی با مواد سیمانی کم محصولی را به‌وجود می‌آورد که بسیاری از خواص آن غیرهمگن است. برای نمونه نفوذپذیری بتن غلتکی در راستای عمود بر لایه‌های بتن‌ریزی (راستای قائم) به میزان قابل توجهی کم‌تر از نفوذپذیری در راستای افقی (و در امتداد درزهای اجرایی بتن‌ریزی) می‌باشد. با توجه به شرایط فوق, خواص رفتاری بتن غلتکی, به خصوص مدول الاستیسیته» خزش و ظرفیت کرنش کششی, حتی‌الامکان باید با انجام آزمایش بر روی نمونه‌های بتن غلتکی در پروژه مورد نظر تعیین گردند. فرایند تهیه و آماده‌سازی نمونه‌های بتن غلتکی و انجام آزمایش‌ها باید به نحوی انجام پذیرند که نتایج حاصل حتی‌المقدور معرف ویژگی‌های واقعی مخلوط بتن غلتکی مورد استفاده در پروژه باشد. با این حال, از آنجا که به طور معمول انجام همه آزمایش‌های لازم به خصوص در زمان معتبر مانند 207.513 ۸۲1 [۱۶], 1110-2-2006 ۳۸۸ 115۸۳۳8 [۱۹]. و تجربیات پروژه‌های مشابه ضروری می‌گردد. خواص مکانیکی بتن غلتکی نیز مشابه با بتن معمولی نسبت به نرخ کرنش حساس می‌باشند و این تاثیر در تحلیل دینامیکی سازه سد می‌بایست در نظر گرفته شود. با توجه به محدوده فرکانس غالب بارهای لرزه‌ای, نرخ کرنش ایجاد شده در هنگام وقوع زلزله‌های بزرگ معمولا ۱۰۰۰ برابر بزرگ‌تر از نرخ بارگذاری در شرایط آزمایشگاهی است. با توجه به پارامترهای رفتاری و مقاومتی ضعیف‌تر درزهای اجرایی افقی بتن‌ریزی در مقایسه با توده بتن غلتکی. و با در نظر گرفتن تاثیر تعیین‌کننده رفتار این درزهای اجرایی در طراحی و تحلیل سدهای وزنی بتن غلتکی» به طور معمول پارامترهای رفتاری مختلف درزهای اجرایی به طور مستقل مورد بررسی و آرزیابی قرار می‌گیرد. مقاومت کششی و برشی درزهای اجرایی بتن‌ریزی متاثر از درجه تراکم کیفیت سنگ‌دانه‌هاء مواد سیمانی موجود و همچنین نحوه آماده‌سازی درز می‌باشد. بسته به این شرایط. دامنه تغییرات پارامترهای مقاومتی درزهای اجرایی در سد بتن غلتکی شامل مقادیر خیلی کم تا مقادیر زیاد (مشابه با درزهای اجرایی آماده‌سازی شده در سدهای بتنی وزنی معمولی) می‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۶ راهن راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن فلتکی ۲-۴- مقاومت فشاری (ع1) در سدهای وزنی» در غالب موارد مقاومت کششی و برشی توده بتن و یا درزهای اجرایی بتن‌ریزی کنترل کننده طراحی بدنه سد می‌باشند. با این وجود. نظر به سهولت انجام آزمایش مقاومت فشاری و نیز با توجه به روابط و تناسبات تجربی به‌دست آمده بین مقاومت فشاری و سار پارامترهای رفتاری و مقاومتی بتن» نیازهای طراحی عموما بر اساس پارامتر مقاومت فشاری بیان می‌گردد. متناسب با نیازهای طراحی تعیین شده. مطالعات آزمایشگاهی و کارگاهی نیز غالبا بر اساس اندازه گیری پارامتر مقاومت فشاری بتن برنامه‌ریزی و تنظیم می‌شوند. بر اساس رویکردها و تجربیات طراحی. مقاومست فشاری مورد نیاز برای بتن مغزه و بتن رویه در سدهای وزنی بتن غلتکی در بازه ۷ تا ۲۸ مگاپاسکال متغیر می‌باشد. مقاومت فشاری بتن غلتکی با استفاده از نمونه‌های استوانه‌ای و یا نمونه‌های مغزه‌گیری شده از بتن بدنه سد تعیین می‌شود. ابعاد مناسب نمونه‌های آزمایشی و سایر جزییات فرایند انجام آزمایش مقاومت فشاری بتن غلتکی با توجه به اندازه حداکثر سنگ‌دانه در بتن و استانداردهای متداول مشخص می‌گردد. مقاومت فشاری مخلوط بتن غلتکی با تراکم نامناسب و یا خمیر ناکافی برای پرکردن فضاهای خالی, متاثر از درجه تراکم بتن خواهد بود. ولی در شرایطی که بتن غلتکی دارای طرح اختلاط و میزان تراکم مناسب باشد. مقاومت فشاری مخلوط بتن غلتکی به طور معمول با بهبود کیفیت سنگ‌دانه‌ها و افزایش میزان مواد سیمانی مصرفی در بتن افزایش می‌یابد. با توجه به کاهش میزان مواد سیمانی در بتن غلتکی, نسبت آب به سیمان در مخلوط‌های بتن غلتکی در بازه ۱ تا ۲ تغییر می‌کند در حالی که این نسبت در مخلوط‌های بتن متعارف در حدود ۰/۴ تا ۰/۶ متغیر می‌باشد. مقادیر بالای نسبت آب به سیمان در بتن غلتکی (به خصوص در بتن غلتکی با مواد سیمانی کم) نتیجه کاهش میزان مواد سیمانی در مخلوط بتن غلتکی (و نه افزایش مقدار آب) می‌باشد. شکل (۱-۴) روند تغییرات مقاومت فشاری بتن غلتکی را در مقایسه با نسبت آب به سیمان, و میزان مصرف مواد سیمانی در مخلوط بتن غلتکی نشان می‌دهد (در این شکل /۷ معرف آب. ۲ معرف سیمان. و ۳ معرف ۳1۸۵ می‌باشند). همچنین, بر اساس نتایج به‌دست آمده از آزمایش مقاومت فشاری در تعدادی از سدهای بتن غلتکی, روند افزایش مقاومت بتن غلتکی با مقادیر متفاوت مواد سیمانی در طی زمان نیز در شکل (۲-۴) ارائه شده است [۱۸]. شایان ذکر این که این منحنی‌ها صرفا برای حصول یک تخمین اولیه از مقدار مواد سیمانی لازم برای یک مخلوط بتن غلتکی با مقاومت معین در سن مورد نظرء و نیز نحوه رشد مقاومت فشاری بتن در طی زمان کاربرد دارند و در مورد هر پروژه برای دستیابی به مقاومت مورد نظر باید آزمایش‌ها و مطالعات ویژه صورت پذیرد. با توجه به استفاده گسترده از مخلوط بتن غلتکی با مقاومت کم در سدهای وزنی بتن غلتکی, به‌منظور بررسی و کنترل روند تغییرات مقاومت بتن عموما به‌جای پارامتر انحراف معیار از پارامتر آماری ضریب تغییرات (/۲۲ - ۷۵۲1۵110 0۲ 001110(001))» نسبت انحراف معیار به مقدار متوسط. استفاده می‌شود. هر چه مقدار ضریب تغییرات مقاومت بتن کم‌تر باشد. کارایی و کیفیت بتن مطلوب‌تر و یکنواخت‌تر خواهد بود. در مخلوط بتن غلتکی, مشابه با بتن متعارف. به طور معمول با افزایش سن آزمایش, -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - خواص مکانیکی بنن غلتکی رکه ۵1۵۶ و روند عملیات اجرایی در بازه ۰ تا ۲۸ درصد متعیر می‌باشد و بر اساس تجربیات موجود درصورت ی که مقدار ضریب تغییرات اگر چه آزمایش‌های کمی بر روی بتن غلتکی در شرایط بارگذاری دینامیکی (ضربه‌ای) انجام یافته است ولی دلیلی برای رفتار متفاوت آن با رفتار بتن حجیم متعارف تحت اثر بارهای دینامیکی وجود ندارد. بر اساس نتایج مطالعات انجام افزایش نشان می‌دهد [۱۹]. ۳/۰ ۳۶۰ ا ۹ ۳ ۳۹۰ ۳ ۳ ۳۹ بهر۵ ۵ ۱ 1 ۹ ۳ ۲/۲ ۹۰ روزه ۰ 37 اه ی ۱۸۰ روره 1 : چم ۱/۰ ی ۳+ ‎٩۶‏ روزه ۰ ۷ ۱/۸۰ ۰ + ۱۸۰ روزه 2 2 ۳ با ۰ 7 ّ ۶۰ [( ۵ ۳۳۰ ۳۵۹۰ ۳۸۰ ۳۱۰ ۱۴۰ ۷۰ ۰ مقاومت فشاری (0۳۹/عا) شکل ۱-۴- تغییرات مقاومت فشاری بتن غلتکی در مقایسه با نسبت آب به سیمان و میزان مصرف مواد سیمانی |۱۸ ۲۳۵ 2 ۳۱۰ ۳ روز ۰ ٍ أ رور ا 4 ۴ روز ۱ ٍ ۱۷۵ ۸ روز : َ ا ۱۴۰ :۰ 7 ۶ روز ۰ 1 چَ روز ‎٩‏ ص ۰ روز ی ۱۵ 2 َ ۳۵ رور 25 3 ۱ با ۳۵ ۴ ۱۳۲ ۱۲۲ م۸ه ع۹ کم الا ۴۸ ۲۶ ۲۴ ۱۲ ۰ میزان سیمان (/عا) شکل ۲-۴- روند افزایش مقاومت فشاری بتن غلتکی با مقادبر متفاوت مواد سیمانی در طی زمان |۱۸] -------- صفحهٔ بعد -------- ۶۲ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلنکی ۳-۴- مقاومت کششٍ مقاومت کششی بتن غلتکی در سدها را می‌توان با آزمایش کشش مستقیم (164 11-۴))» آزمایش کشش برزیلی (496 ۴ /۸۹571) و آزمایش مدول گسیختگی (78 ۲ /۸571۸) تعیین نمود. مقاومت کششی بتن غلتکی متاثر از میزان میزان چسبندگی سنگ‌دانه‌ها به مصالح خمیری, تغییر می‌کند. حساسیت و تاثیرپذیری مقاومت کششی به بافت سطحی و چسبندگی سنگ‌دانه‌ها بیش‌تر از مقاومت فشاری می‌باشد و با افزایش میزان مواد سیمانی. کاهش میزان آب و استفاده بیش‌تر از سنگ‌دانه‌های شکسته کوهی, مقاومت کششی بتن غلتکی افزایش خواهد یافت. انجام آزمایش کشش مستقیم در مقایسه با سایر روش‌های آزمایش مقاومت کششی مشکل‌تر و حساس‌تر بوده و پراکندگی نتایج حاصل از این آزمایش بیش‌تر می‌باشد. به همین دلیل کاربرد آزمایش کشش برزیلی برای ارزیابی مقاومت کششی بتن, که انجام آن ساده‌تر می‌باشد. متداول‌تر است. در آزمایش کشش برزیلی, گسیختگی کششی بتن صفحه گسبختگی بتن نیست. به طور کلی مقادیر مقاومت کششی برزیلی (»؟ - 51۳۵8۵1 1018116 5111) از مقاومصت کششی مستقیم بتن (م؟ - 51۳68۵10 100۵116 1(1۳001]) بیش‌تر است. با توجه به شرایط فوق, نتایج آزمایش کشش برزیلی برای ارزیابی و تخمین مقاومت درزهای اجرایی افقی بتن‌ریزی» به دلیل مشکلات تهیه نمونه مناسب برای این آزمایش (به نحوی که درز اجرایی دقیقا در صفحه اجباری گسیختگی قرار گیرد)» با عدم قطعیت همراه بوده و برای این منظور انجام آزمایش کشش مستقیم مناسب‌تر خواهد بود. مقاومت (کششی) خمشی یا مدول گسیختگی نیز شاخص مناسبی برای ارزیابی مقاومت کششی بتن می‌باشد. در این روش, نمونه مورد آزمایش تحت اثر یک خمش خالص قرار گرفته و خمش وارد بر آن تا مرحله گسیختگی (کششی) نمونه افزایش می‌یابد. با توجه به این که در محاسبه مقاومت کششی ناشی از گسیختگی خمشی (مدول گسیختگی)» تغییرات تنش در ضخامت نمونه آزمایشی به صورت خطی در نظر گرفته می‌شود (درصورتی که در واقعیت این‌گونه نیست)» مقادیر محاسبه شده برای مدول گسیختگی همواره از مقاومت کششی واقعی بتن بیش‌تر است و به همین دلیل مدول گسیختگی بتن با عنوان مقاومت کششی ظاهری بتن ([51۳681 10۳۶116 ۸۱۵۲۵01) نیز نامیده می‌شود. آزمایشی کاهش می‌یابد (1001]:] 5170) به‌گونه‌ای که مقدار مدول گسیختگی در بدنه سدهای بتنی به مقاومت کششی واقعی بتن (مقاومت کششی برزیلی) نزدیک می‌گردد. در هر حال بر اساس فرضیات محاسباتی فوق, در تحلیل‌های تنش خطی بدنه سد که بر پایه رابطه خطی تنش و کرنش استوار می‌باشند. می‌توان مدول گسبختگی بتن را مستقیما با نتایج -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- خواه استفاده از مقادد درصد استفاده از شرایطی که از پِ شکل ۴-۴- ر بر اساس نت ن مکانیکی بتن غلنکی ۰۱۵۱/۵ های مقاومت کششی برزیلی در بتن غلتکی با سنگ‌دانه شکسته گرانیتی در شرایط - ر مختلف پوزولان (خاکستر بادی) در شکل‌های (۳-۴) و (۴-۴) ارائه شده است [۱۸]. در پوزولان (از کل مواد سیمانی مصرفی) و نیز درصد وزنی آب نسبت به کل مصالح مصر عص شده است. همان‌گونه که مشاهده می‌شود با جایگزینی بخشی از سیمان با مواد کششی در سنین کم کندتر می‌گردد ولی در سنین بالاترء نرخ افزایش مقاومت کششی ب زولان استفاده نشود) به نحو بارزی تندتر می‌باشد. آرر چ ی ۰ 3 درصد آب - درصد پوزولان - (پوزولان + سیمان 8/1») ی ۷۵۰۲ ۹۶ اب 3۱۳۵-۰-۲ ۱۹۹۰۰ ۱۹۰۰ ۱۰ ۱ سن بتن (روز) شکل ۳-۴- روند افزایش مقاومت کششی بتن غلتکی بدون پوزولان در طی زمان [۱۸] آر له ی 5 درصد آب - درصد پوزولان - (پوزولان + سیمان 8/1») ی ۴۲ با ۴۲ ۹ ۲ ۵8 ۹۶ج وند افزایش مقاومت کششی بتن غلتکی با سنگ‌دانه شکسته گرانیتی با درصدهای مختلف پوزولان در ط یختگی) بتن کم‌تر می‌باشد. نتایج بررسی‌های انجام یافته در این خصوص (توسط 1995 ۶۳ دم استفاده و وزولانی» روند لی زمان [۱۸] ,9۰ به -------- صفحهٔ بعد -------- را لگاریتم مقاومت ۱ علاوه بر این بررس بتن بدنه سد (من صورت رابطه زیر )۱-۳( شکل ۴- بر اساس رابط رسم شده است ِ ۹/۳۰ راهنمای طراحی سدها: ف مقاومت فشاری بتن در شکل (۵-۴) ارائه شده است [۱۸]. بر اساس این نمودارء متناد بی شکل (۵-۳) موْید این موضوع نیز می‌باشد که مقادیر مقاومت کششی برزیلی و مدول تقل از میزان مقاومت بتن) نزدیک به هم می‌باشند. نتایج به‌دست آمده در نمودار ش با( <10): ۷ ۵- تغییرات ضریب کاهش مقاومت کششی مستقیم نسبت به مدول گسیختگی و مقاومت کششی برز؛ 4 فوق» منحنی تغییرات مقاومت کششی مستقیم بتن غلتکی در مقایسه با مقاومت فشارء ۸ همان گونه که در این شکل مشاهده می‌گردد. روند تغییرات مقاومست کششی مس تن غلتکی (در بازه مورد بررسی) تقریبا خطی است. آن - وله ۰ 5 درصد آب - درصد پوزولان - (پوزولان + سیمان ۰ /8») ی ۰ ۲ ۲۹۵-۳۳ ۹۵-۵8 ۲ و۹ موه ۱ ۱۳۰ مقاومت فشاری ۳/0 شکل ۶-۴- روند تغییرات مقاومت کششی مستقیم به مقاومت فشاری بتن غلتکی |۱۸] ی وزنی بتن غلتکی گسیختگی در کل (۶-۴) را به 4۶ 0.30 ک با لی | ۱۸| در شکل (۶-۳) -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - خواص مکانیکی بنن غلنکی ۹*۹۳ ۶۵ مقاومت کششی درزهای اجرایی بتن‌ریزی کاملا متاثر از میزان تراکم و تمهیدات اجرایی در نظر گرفته شده برای آماده‌سازی سطح درز می‌باشد. تمیز کردن ناکافی سطح درزء جداشدگی و تحکیم (یا تراکم) ضعیف بتن می‌تواند به طور قابل ملاحظه‌ای مقاومت کششی مستقیم درزهای اجرایی بتن‌ریزی را کاهش دهد. در مقابل, استفاده از مخلوط‌های بتن با کارایی مناسب. اعمال تحکیم (تراکم) کافی در حین اجراء استفاده از ملات بستر و اجرای سریع لایه‌های متوالی بتن سبب ایجاد مقاومت کششی خوب (و نزدیک به توده بتن) برای درزهای اجرایی بتن‌ریزی می‌گردد. راهنمای طراحی ۱1۱0-2-6 /8۱ 115۸۳3 برای تخمین مقاومت کششی درزهای اجرایی بتن‌ریزی بر اساس مقادیر مقاومت کششی برزیلی توده بتن. میزان روانی مخلوط بتن» و تمهیدات آماده‌سازی درز اجرایی» ضرایب کاهنده مطابق جدول (۱-۴) را پیشنهاد می‌دهد [۱۹]. در این جدول بتن‌های غلتکی از بعد ضرایب کاهش مقاومت به دو گروه بتن با روانی کم (با زمان ارتعاشی بیش‌تر از ۳۰ ثانیه در آزمایش ۷]3) و بتن با روانی زیاد (با زمان ارتعاشی کم‌تر از ۳۰ ثانیه در آزمایش ۷) دسته‌بندی شده‌اند و فرض بر این می‌باشد که در بتن با روانی زیادء. سطوح درزهای اجرایی بتن‌ریزی از تمهیدات و تراکم کافی برخوردار هستند. در خصوص بتن با روانی کم. که مخلوط‌های بتن غلتکی کم‌سیمان عموما در این رده قرار می‌گیرند. ضرایب کاهش مقاومت کششی درزهای اجرایی بتن‌ریزی در شرایط استفاده و پا عدم استفاده از ملات بستر به تفکیک پیشنهاد شده است. در همین مرجع حدود مقاومت کششی بتن‌های غلتکی در شرایط مختلف مطابق مقادیر جدول (۲-۴) پیشنهاد شده است. توجه به این نکته ضروری است که مقادیر پیشنهادی مذکور جنبه راهنما داشته و استفاده از آن‌ها صرفا در مواردی که نتایج آزمایش‌های مقاومت (فشاری و کششی) برای پروژه مورد نظر در دسترس نباشد.ء قابل توصیه است. جدول ۱-۴- ضرایب کاهش مقاومت کششی بتن و درزهای اجرایی بر اساس میزان روانی مخلوط بتن و تمهیدات آماده‌سازی درز [۱۹] پارامترهای موثر ضریب کاهش مقاومت نسبت به مقاومت کششی برزیلی توده بتن (اندازه سنگ‌دانه. نحوه آماده‌سازی درزء و ...) آبتن غلتکی با روانی کم (۷<30900) ابتن غلتکی با روانی زیاد (۷1>30540) مقاومت کششی درز اجرایی با ملات بستر ی مقاومت کششی درز اجرایی بدون ملات بستر ۳ ده ۰/۷۵/۷۷ در صورت استفاده از سنگ‌دانه‌های با حداکثر ابعاد بیش از ۳۸ میلی‌متر. یک ضریب کاهنده معادل ٩/*علاوه‏ بر ضرایب فوق باید در نظر رفتار بتن غلتکی تحت اثر بارگذاری سریع (دینامیکی) کششی مشابه با بتن معمولی بوده و در این شرایط مقاومت کششی بتن افزایش می‌یابد. اگرچه تجربه آزمایش مقاومت کششی روی بتن غلتکی در شرایط بارگذاری سریع محدود می‌باشد ولی با توجه به مشابهت رفتاری آن با بتن معمولی, می‌توان از نتایج تحقیقات رافائل در سال ۱۹۸۴ در خصوص تاثیر بارگذاری دینامیکی بر مقاومت کششی بتن متعارف» برای تخمین مقاومت کششی دینامیکی بتن غلتکی استفاده کرد. بر اساس نتایج کششی بتن در شرایط اعمال بارگذاری با نرخ کرنش پایین می‌باشد [۲۲]. بر این اساس مقاومت کششی دینامیکی بتن غلتکی -------- صفحهٔ بعد -------- ۶۶ و۱۵1۵ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی کششی برزیلی, و مدول گسیختگی توده بتن غلتکی و هم برای مقاومت کششی درزهای اجرایی بتن‌ریزی در نظر گرفت. جدول ۲-۴- حدود مقاومت کششی بتن غلتکی بر اساس مقاومت فشاری و شرایط اجرایی بتن |۱۹] بتن با روانی کم (ع3090 < ]۷) | بتن با روانی زیاد (30560 > ۷) 3 ۳24.110 | د24.1010ک۳ |24.11102 ۲ مقاومت کششی برزیلی توده بتن )0055 0.17 )0055 (با استفاده از ملات بستر) تست سس 0 6 > اسلا سل سس سس (با استفاده از ملات بستر) 026 1۳ 006 ۴) 0.2689 1 یی یف یی سس هه (بدون استفاده از ملات بستر) ۳ ۴-۴- مدول الاستیسیته مدول الاستیسیته (:۳* ۳12911011۷ 0۶ ۶(|ا۸/104) بنا به تعریف. نسبت تنش محوری (نرمال) به کرنش معادل آن اطلاق می‌شود. به طور معمول در محاسبه مدول الاستیسیته فقط کرنش‌هایی که در هنگام بارگذاری اتفاق می‌افتند. مد نظر قرار می‌گیرند و به کرنش‌های پس‌آیند که در اثر ماندگاری بارگذاری و خواص رفتاری ویژه مصالح اتفاق می‌افتد. مدول الاستیسیته وتری (۳۵* ۳12۹11011۷ 01۳ ۱/100۶ 30۲۵-)) بتن غلتکی را می‌توان با استفاده از استانداردهای (19 ۲30-6) 469 ۲ /۸۹7۱ (مدول فشاری) و 166 ۲13-۴ (مدول کششی) تعیین نمود. در شرایط عادی فرض بر این است که مدول الاستیسیته کششی و فشاری بتن برابر می‌باشند ولی در تحلیل و طراحی لرزه‌ای سازه‌های مهم با توجه به این که تنش‌های کششی ایجاد شده به مقاومت کششی بتن نزدیک می‌گردد. این فرض باید با دفقت بیش‌تری در اثر راستای قرارگیری ذرات درشت سنگ‌دانه. مدول الاستیسیته بتن تا حدی ناهمسانگرد می‌باشد ولی به طور معمول -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - خواص مکانیکی بنن غلنکی و۱۵1۵ ۷ حدود تغییرات مقادیر مدول الاستیسیته و خزش در بتن‌های غلتکی بسیار گسترده می‌باشد. مدول الاستیسیته و خزش بتن غلتکی با مواد سیمانی زیاد و نسبت آب به سیمان تقریبا مشابه با بتن حجیم معمولی, در بلندمدت به حدود مقادیر متناظر در بتن معمولی, مدول الاستیسیته حدود 21-28 گیگاپاسکال و ضریب خزش حدود 2.8-7.1 میکروکرنش (1۲۷/۲۱۲۱ *1۳10) بر مگاپاسکال برای بارگذاری ۲۸ تا ۹۰ روزه. می‌رسد. در بتن‌های غلتکی که دارای درصد مواد پوزولانی بالایی هستند. مقادیر مدول الاستیسیته در سنین پایین» کم‌ترء و در سنین بالا بیش‌تر از بتن حجیم با میزان مواد سیمانی مشابه (بدون پوزولان) خواهد بود. بتن‌های غلتکی با مواد سیمانی کم دارای مدول آلاستیسیته کم‌تر و نرخ خزش بالاتر می‌باشند. اگرچه خواص رفتاری مخلوط‌های مختلف بتن غلتکی متفاوت می‌باشد ولی به طور کلی بر اساس تجربیات موجود. در بتن‌های غلتکی کم‌سیمان با مقاومت فشاری کم‌تر از ۱۱ مگاپاسکال, روند کاهش مدول الاستیسیته و افزایش نرخ خزش به صورت نمایی نسبت به مقاومت بتن تغییر می‌کند. برای نمونه. مدول الاستیسیته استاتیکی بتن غلنکی با مواد سیمانی ۶۰ تا ۷۵ کیلوگرم بر متر مکعب در سنین ۲و ‎٩۰‏ روزء به ترتیب حدود ۰/۷ و ۱۰/۵ گیگاپاسکال می‌باشد. در شکل (۷-۴) حدود تغییرات مدول الاستیسیته بتن حجیم معمولی در مقایسه با دو نمونه حدی (کمینه و بیشینه) مدول الاستیسیته بتن غلتکی نشان داده شده است. در سد وزنی بتن غلتکی ۸۵005 (شکل ۷-۴)» نرخ افزایش مدول الاستیسیته بتن غلتکی در بلندمدت بخاطر فعالیت مواد پوزولانی کاملا بارز می‌باشد. نقطه قابل ذکر این‌که نرخ افزایش مقاومت فشاری در بلندمدت در مورد سد ۸805 (و موارد مشابه) کندتر از نرخ افزایش مدول الاستیسیته بوده و در این شرایط بخاطر عملکرد مواد پوزولانیء بتن غلتکی در بلندمدت شکننده‌تر شده و ریسک ترک‌خوردن آن تحت اثر تغییرمکان‌های اعمالی (و بارهای حرارتی) افزایش خواهد یافت. در مقابل در سد بتن غلتکی (607ا) 000786 ۳1۵ استرالیاء مدول الاستیسیته بلندمدت بتن غلتکی. عموما بخاطر نوع دانه‌بندی و کیفیت و مقاومت پایین سنگ‌دانه‌های مصرفی در بتن, فقط به حدود ۱/۰۵ تا ۲/۱۰ گیگاپاسکال رسیده است. درصد آب - درصد نوژولان - (نوزولان + سیمان ۱۱۱ ۶ 5 ۴:۲ ۱۲۱-۳۳ بد ای سن بتن (روز) شکل ۷-۴- حدود تغییرات مدول الاستیسیته بتن‌های غلتکی در مقایسه با بتن حجیم متعارف |۱۸] -------- صفحهٔ بعد -------- ۶۸ ۹/۳۰ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلنکی برای بیان بهتر خواص رفتاری بتن غلتکی, شریدر و راشد (1۵۹60 200 501۳۵00۲) در سال ۱۹۹۵ و ۲۰۰۲ پارامتر جدیدی به نام «مدول الاستیسیته نهایی» (۳۸* - ۵[ ۱/1000 ع1111121]) را مطرح نمودند که در واقع شیب خط واصل (500201) مبدا به متوسط مقادیر مقاومت فشاری حداکثر نمونه استوانه‌ای تحت آزمایش در زمان گسبیختگی می‌باشد (این پارامتر تقریبا مشابه پارامتر مدول الاستیسیته بلندمدت - ۳۵۶" 1/0005 ۳129116 58121000- در آیین‌نامه تقریبا مساوی مدول الاستیسیته نهایی فشاری بتن می‌باشد. بنابراین» مدول الاستیسیته نهایی کم‌تر مبین لزوم در شکل (۸-۳) مدول الاستیسیته وتری و مدول الاستیسیته نهایی دو بتن غلتکی با مقاومت کم و مقاومت زیاد که از یک نوع سنگ‌دانه. سیمان یکسان. و میزان مشابه رطوبت تهیه گردیده. نشان داده شده است. میزان سیمان در بتن غلتکی با مقاومت کم ۶۰ کیلوگرم بر متر مکعب. و در بتن غلتکی با مقاومت زیاد ۱۳۴ کیلوگرم بر متر مکعب می‌باشد. با توجه به منحنی رفتاری این دو بتن کاملا مشخص است که برای گسیختگی (و ترک‌خوردگی) بتن غلتکی با مقاومت کم. تغییرمکان و آنرژی بسیار بیش‌تری در مقایسه با بتن غلتکی با مقاومت زیاد. لازم می‌باشد. علاوه بر این, با توجه به شکل (۸-۴) و نتایج سایر آزمایش‌های انجام یافته. در بتن با مقاومت بیش‌ترء مقادیر مدول 9 5 بلندمدت حدود - مدول الاستیسیته انی بتن است) ولی با کاهش مقاومت بتن, نسبت مدول الاستیسیته وتری به ۳ ۳۱۰ درصد آب - درصد پوزولان - (یوزولان + سیمان *(۲8/0) : ۱ (۸) ۰۰-۴۲۲ - ۱۳۵ ۱ ۱۷۵ (13) ۲۴/۲ ۱۳۵-۰۰ ۲ /ا 105 ۷ 1.33حت] (۸) ۴/۲ ۰ م۶ 2 و 5 ۹ 5 10 110.77۷ ۱۴۰ (13) ۴۲۲ همع لا ۱ 1 : ۱۹۵ 2 ز , ۹ 1 ۷۰ ها 105 ۷ 10.63] ( ون /یا 105 ۷ 10.07] _ ۳۵ / ۱۶ ۱۴ ۱۲ ۱۰ ۸ ۶ ۴ ۲ ۰ کرنش (10 ۷) شکل ۸-۴- مدول الاستیسیته وتری و مدول الاستیسیته نهایی بتن غلتکی |۱۸] -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- خوا رابطه مدول نمونه‌های مذکو در تحلیا (وتری)» خواص در بتن‌های با م ص مکانیکی بتن غلتکی بمو۵1(۵(مل | کیفیت مناسب و حدود ۵ درصد پودر سنگ در شکل (۹-۳۴)» و نمودار تغییرات مدول الاس ر نسبت به مقاومت فشاری در شکل (۱۰-۴) ارائه شده‌اند. ۳/۵ ۳ - بدون پوزولان ‏ * ۳/۰ متعاذ ۳ - با پوزولان ‏ " سس 2۵ ۳ با دیرگ یر * ۳۵ 1 ۴ با ۵۰ پوزولان د ۱۹۹۵ با ۵۰/7 پوزولان 0 7 ِ ۳/۰ ا 8 5 ۱ ۱/۵ کت ت ۰ 0 52 » اش ۱ ره ۱/۰ ۰ به* ۰ ۰ اس موه ۵ ۳ 1۹ :۳ پشنلا پا بت مقاومت فشاری *۴8/0 سکل ۹-۴- مدول الاستیسیته سکانت نمونه‌های تیپ بتن غلتکی (متناظر با ۲۵ درصد بار گسیختگی) |۱۸ ۱/۵ طرح اختلاط بتن غلتکی: ۳ - بدون پوزولان ‏ * ۳ - با پوزولان ‏ ! -۲ ۱/۳۲ 1 [ ۴۳ با دیر؟ پد 2 ۱۹۹۴ با ۵۰ پوزولان 4 1 ۵ با ۵۰ پوزولان 0 ۹ :۰ بتن له ۰ و ۹2 ز ت ۸ .۰ اس ۰ ۳ اس ۰ 5 »۳ میم ۳۵۰ ۳۲۰۰ ۱۵۰ ۱۹۰۰ ۵۰ ۰ مقاومت فشاری ۳/0 سکل ۱۰-۴- مدول الاستیسیته نهایی نمونه‌های تیپ بتن غلتکی (متناظر با ۱۰۰ درصد بار گسیختگی) |۱۸ ک‌خوردگی بتن حجیم سدها.ء علاوه بر پارامترهای رفتاری کوتاه مدت بتن نظیر مدول آلاد رفتاری بلندمدت بتن نیز مهم و تعیین کننده خواهند بود. این موضوع در بتن‌های با مقاوم ستیسیته وتری و مدول الاستیسیته نهایی بتن در حدود یکدیگر می‌باشند چندان مهم به‌نظ قاومت کم. رفتار ارتجاعی متفاوت بتن در بلندمدت در فرایند ترک‌خوردن بتن بسیار تانر ۶۹ ت زیادء که در ر نمی‌رسد ولی رگذار خواهد -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ ۹/۳۰ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلنکی بود. بر همین اساس, در شرایط بارگذاری طولانی مدت در مواردی که اثر خزش مهم باشد (نظیر بارهای حرارتی) در صورت عدم انجام هر نوع آزمایش, برای تخمین مدول الاستیسیته بتن غلتکی, صرفا برای مقاصد طراحی می‌توان از نتایج تجربیات مشابه نظیر نتایج ارائه شده در شکل (۹-۴)» و یا رابطه ارائه شده توسط آیین‌نامه )۸ به شرح زیرء که مدول الاستیسیته سکانت متناظر باع0.41 را ارائه می‌دهد. استفاده نمود (در این رابطه 3 بر حسب گیگاپاسکال و بر 1 ۳-02 )۲-۳( برای تخمین مدول الاستیسیته نهایی بتن در زمان طراحی نیز (در صورت عدم انجام هر نوع آزمایش) می‌توان از مقاومت) بالاء مشابه با بتن حجیم معمولی می‌توان بر اساس آیین‌نامه )۸ مدول الاستیسیته نهایی یا بلندمدت بتن را ِ ۲ ۳ همچنین برای مقاصد طراحی در شرایط اعمال بارهای لرزه‌ای. مدول الاستیسیته دینامیکی بتن را می‌توان ۱۵ درصد بالاتر از مدول الاستیسیته استاتیکی بتن در نظر گرفت [۱۹]. ۵-۴- ضریب پواسون طبق تعریف ضریب پواسون» نسبت کرنش جانبی به کرنش طولی در بارگذاری محوری می‌باشد و بر اساس استاتیکی و دینامیکی قابل توصیه است [۱۹]. خزش به طور معمول از دو دیدگاه قابل تعریف است؛ در دیدگاه اول خزش به معنی تغییرشکل (یا کرنش) وابسته به زمان در اثر اعمال یک بار ثابت ماندگار است. و در دیدگاه دوم خزش به صورت کاهش تنش در طی زمان تحت اثر یک تغییرمکان یا کرنش ثابت تعریف می‌گردد. به طور معمول با گذشت زمان نرخ افزایش کرنش خزشی (تحت اثر تنش ثابت) کاهش می‌یابد. مقدار خزش را می‌توان بر اساس دستورالعمل آزمایش 512 ۲ ‎۸5٩7۸‏ تعیین نمود. آزمایش‌های خزش برای بتن حجیم باید بر روی نمونه‌های موم اندود شده به منظور جلوگیری از اثرات جمع‌شدگی در اثر خشک شدن, انجام گیرد. استاندارد 512 ) /۸571۸ کرنش خزشی بتن را مطابق رابطه زیر پیشنهاد می‌دهد. در این رابطه. 2 کل کرنش تحت اثر تنش واحد (۸1]۳۵ 1. 0)» ۳ مدول الاستیسیته. (۳)1 ضریب خزش (۳۵۵10۲ (۲66-))» و 1 زمان بر حسب -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - خواص مکانیکی بتن غلتکی ۹/۳ 1 روز می‌باشند. بخش اول این رابطه (1/۳) معرف کرنش الاستیک اولیه و بخش دوم آن معرف کرنش خزشی بعد از بارگذاری تحت اثر تنش واحد یا «خزش ویزه (م۳۵۵) ع5۳(001110)» است. (۳-۴) (1 +۳)(1۳)1 +(1/۳)<مه ۵ تا ۲۹ میکروکرنش بر مگاپاسکال (۳۷(,,,/31۳2* ۱۷10) (معادل (2, //۹/)۹۹ 2.910 -0. 15) تغییر می‌کند [۱۶]. در شکا (۱-۴ ۱( مقادیر صریب خزش )۳ برای تعدادی از نمونه‌های بتن : غلتکٍ 9 نحوه ه تغییرات آن ر نسبت به کرنش خزشی و در نتیجه کاهش قابل توجه تنش‌های وابسته به تغییرمکان قابل انتظار می‌باشد. با توجه به این ویژگی. در سدهای وزنی بتن غلتکی با مواد سیمانی کم. مقاومت بسیار مناسبی در برابر تنش حرارتی و سایر تنش‌های وابسته به تغییرمکان (ناشی از پی‌های انعطاف‌پذیر) وجود دارد. در هر حال در مواردی که رفتار خزشی بتن غلتکی مهم و تعیین‌کننده باشد. آزمایش خزش با استفاده از مصالح و ۲۳/۵ بتن غلتکی ۰ ۳۰ 2۵ ۱ ( 1[ ج1)| «1 [( 110*00 ]| م0 نمی رح (0ل 113 1:111110) ۳۰ 2 9 ۱/۵ ۱ لنچ دید ۰ ۱/۰ 59 9 ۰ 1۵ ۶۰ ۴۹۰ ۴۳۰ ۳۵۰ ۳۸۰ ۳۱۰ ۱۳۴۰ ۷۰ ۰ مقاومت در بارگذاری اولیه ۴/0 شکل ۱۱-۴- مقادیر ضریب خزش (1)۷ برای تعدادی از نمونه‌های بتن غلتکی و نحوه تغییرات آن نسبت به مقاومت فشاری |[۱۸] -------- صفحهٔ بعد -------- ۷۳۲ و۱۵1۵ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی ۷-۴- ظرفیت کرنش کششی بتن در ارتباط با تاب کششی بتن, علاوه بر پارامتر «مقاومت کششی» باید به پارامتر مهم «ظرفیت کرنش کششی بتن» نیز توجه داشت. با افزایش سختی بتن.ء خاصیت شکنندگی بتن افزایش یافته و ریسک ترک خوردن آن تحت اثر تغییرمکانهای اعمالی افزایش می‌یابد. به همین دلیل در برخی موارد. به خصوص تحت اثر بار حرارتی شدید و یا در ساختگاه‌های با توده سنگ نرمء یک بتن تغییرشکل‌پذیر با مدول الاستیسیته پایین در مقایسه با یک بتن سخت با مقاومت زیاد.ء شرایط مطلوب‌تری دارد. ظرفیت کرنش کششی بتن (20۵0110۷-) 10118110-51۳210) تابعی از مدول الاستیسیته و مقاومت کششی بتن است و بنا به تعریف معرف تغییر طول قابل تحمل توسط نمونه بتن با طول واحد تا قبل از ترک‌خوردگی می‌باشد. ظرفیت کرنش کششی را می‌توان مستقیما بر اساس دستورالعمل آزمایش ۲117-271 تعیین نمود. ظرفیت کرنش کششی در شرابط بارگذاری سریع مربوط به زمانی است که بار در مدت زمان کوتاهی (چند ثانیه و دقیقه) به بتن اعمال گردد. ظرفیت کرنش کششی تحت بارگذاری سریع معمولا برای برآورد ترک‌های سطحی حرارتی بتن در سنین اولیه کاربرد دارد. با این حال دغدغه اصلی در سدها و دیگر سازه‌های حجیم, ظرفیت کرنش کششی تحت بارگذاری تدریجی و آهسته می‌باشد چرا که کرنش ناشی از بارها یا تغییرمکان‌های خارجی. و کرنش ناشی از کاهش دمای داخلی بتن در اثر سرمایش طبیعی, غالبا در بلندمدت اتفاق می‌افتند. حدود مقادیر ظرفیت کرنش کششی بتن غلتکی تحت بارگذاری تدریجی از *۹ تا ۱۵۰ میکروکرنش (1۳107*1۲/۲۱۲۲) متغیر می‌باشد [۱۶]. ظرفیت کرنش کششی تحت بارگذاری تدریجی را می‌توان به صورت غیرمستقیم با توجه به مطالعات مربوط به مدول الاستیسیته و خزش نیز محاسبه نمود. نسبت مقاومت کششی به مدول الاستیسیته نهایی (یا مدول الاستیسیته ماندگار) بتن را می‌توان به‌عنوان ظرفیت کرنش کششی تحت بارگذاری تدریجی در نظر گرفت. با توجه به پتانسیل تماس سنگ‌دانه‌های بتن با یکدیگرء نرخ خزش بتن در فشار غالبا از نرخ خزش بتن در کشش, به خصوص در مورد مخلوط‌هایی با حجم قابل توجه سنگ‌دانه‌های درشت. کم‌تر می‌باشد. به همین دلیل برآورد در مخلوط‌های بتن غلتکی با مواد سیمانی کم. کاهش میزان مواد سیمانی از یکسو باعث کاهش مقاومت کششی و همچنین کاهش مدول الاستیسیته بتن, و از سوی دیگر باعث افزایش کرنش‌های خزشی در بتن خواهد شد. با توجه به این که نرخ کاهش مدول الاستیسیته بتن بالاتر از نرخ کاهش مقاومت کششی بتن می‌باشد. برایند ارات فوق منجر به افزایش ظرفیت کرنش کششی بتن با کاهش میزان مواد سیمانی می‌گردد. بنابراین» افزایش بیش از حد نیاز مواد سیمانی در بتن (حد لازم برای تامین مقاومت مورد نیاز طراحی) منجر به کاهش تاب و استحکام (101811699) بتن در مقابل ترک‌خوردگی خواهد شد. شکل (۱۳-۴) ظرفیت کرنش کششی و مدول الاستیسیته کششی چند نمونه مخلوط بتن غلتکی با میزان مواد سیمانی مختلف را نشان می‌دهد. در مخلوط بتن غلتکی با میزان مواد سیمانی ۲۴۰ کیلوگرم بر متر -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- خواص مکانیکی بتن غلنکی ۹/۳۰ ۷۳۳ مکعب (که ۳۳ درصد آن مواد پوزولانی است)» مقاومت کششی ۲/۶۷ مگاپاسکال و ظرفیت کرنش کششی ‎٩۹۰ میکروکرنش می‌باشد. در حالی که مقاومت کششی مخلوط بتن غلتکی با میزان مواد سیمانی ۹۵ کیلوگرم بر متر مکصب که ۲۵ درصد آن مواد پوزولانی است و با استفاده از سنگ‌دانه‌های با مقاومت پایین ساخته شده است. فقط در حدود ۸ مگاپاسکال است ولی ظرفیت کرنش کششی این بتن بسیار بالا بوده و به حد ۳۴۰ میکروکرنش می‌رسد. این مخلوط بتن غلتکی در سد 0110202101-) مورد استفاده قرار گرفته و بر اساس نتایج پایش ۸ سال پس از بهره‌برداری. هیچ ترکی در آن رخ نداده است. همچنین با توجه به ظرفیت کرنش کششی بالای بتن» در فرایند ساخت این سد هیچ نوع سرمایشی برای کنترل ترک‌های حرارتی در نظر گرفته نشده است [۱۸]. درصد آب - درصد پوزولان - (پوزولان + سیمان :/۷8) ۹۶-۲۵-۴۴ ))0۵۵ 12-25-95۸( ۲۴۳ - ۳۳ - ۴/۳ )۸:۲۱۷ 4563-60( ۷ ۱۳۳-۴۳ - ۴/۶ )00 ۵ ۸1( شکل ۱۳-۴- ظرفیت کرنش کششی و مدول الاستیسیته کششی مخلوط بتن غلتکی با میزان مواد سیمانی مختلف |۱۸] بنا به تعریف تاب یا استحکام (10۱8۵۶۹) توان جذب آنرژی مصالح در محدوده رفتار غیر ارتجاعی تا قبل از گسیختگی و آانهدام می‌باشد. با توجه به اهمیت این پارامتر در رفتار و عملکرد مطلوب سدهای بتن غلتکی. تاثیر آن در فرایند طراحی سد باید به نحو مناسب در نظر گرفته شود. در این راستا ویژگی بارز مخلوط بتن غلتکی با مواد سیمانی و هم به رفتار و کارایی مطلوب بدنه سد کمک نماید. ۸-۴- مقاومت برشی مقاومت برشی توده بتن غلتکی و درزهای اجرایی بتن‌ریزی به طور معمول با استفاده از رابطه پوش موهرء به صورت ترکیبی از دو پارامتر چسبندگی و مقاومت اصطکاکی, بیان می‌شود: ٩ <- 0+ 0 )۳-۳( -------- صفحهٔ بعد -------- ۷۴ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی در این رابطه, 5 مقاومت برشی» ۲) چسبندگی. 6 تنش نرمال, و 0 زاویه اصطکاک (درجه) می‌باشند. مقاومت برشی توده بتن غلتکی و درزهای اجرایی بتن‌ریزی را می‌توان بر اساس دستورالعمل آزمایش 90-]1۹ در سطح تنش نرمال مقاومت برشی توده بتن غلتکی, درزهای اجرایی بتن‌ریزی با کیفیت مشابه با توده بتن و درزهای اجرایی تحت اثر نیروی فشاری را غالبا می‌توان معادل درصدی از مقاومت فشاری بتنء به شرح جدول (۳-۴)» در نظر گرفت. از نقطه نظر مقاومست برشی» درزهای اجرایی بتن‌ریزی ضعیف‌ترین سطوح در بدنه سدهای بتن غلتکی می‌باشند که البته با اجرای تمهیداتی نظیر استفاده از ملات بستر در سطح درزهای اجرایی. استفاده از بتن غلتکی با مواد سیمانی زیاد. و یا اجرای سریع لایه‌های متوالی بتن, مقاومت برشی سطوح درزهای اجرایی بتن‌ریزی بهبود می‌یابد. بدیهی است اعمال این تمهیدات مستلزم افزایش هزینه و زمان اجرای پروژه بوده و ضرورت به‌کارگیری آن‌ها منوط به مبانی و نیازهای طراحی و روش اجرای مورد نظر خواهد بود. جدول ۳-۴- مقاومت برشی توده بتن غلتکی و درزهای اجرایی بتن‌ریزی با کیفیت مشابه با توده بتن |۱۸] بزرگ‌تر از 482 17.5 0.100.20 حدود ۱1۳8۵ 14.0 1۷ 0.150.25 حدود ۱/۳۵ 7.0 ۲ 0.250.30 مقاومت برشی سطوح درزهای اجرایی بتن‌ریزی متاثر از عوامل متعددی از جمله روانی و میزان رطوبت مخلوط بتن تازه» خواص سنگ‌دانه مصرفی, میزان تراکم سطوح درزهای اجرایی» میزان مواد سیمانی در بتن, میزان رشد یا پختگی (111210۳119) بتن سطح درز اجرایی در زمان اجرای لایه بعدی بتن. میزان اثربخشی مواد افزودنی دیرگیر شرایط سطح درز اجرایی» و تمهیدات اجرایی به‌کار رفته در سطح درز می‌باشد. بر اساس تجربیات موجود. انر عوامل فوق را به طور خلاصه می‌توان به شرح زیر بیان نمود: - مقاومت برشی بتن و درزهای اجرایی با افزایش سن بتن افزایش می‌یابد. - با یک حجم مواد سیمانی یکسان. افزایش رطوبت (آب) بتن منجر به کاهش محدود چسبندگی بتن و درزهای - افزایش مواد سیمانی می‌تواند باعث افزایش چسبندگی بتن و درزهای اجرایی گردد ولی تاثیر محسوسی بر زاویه اصطکاک ندارد. زاویه اصطکاک عموما متاثر از کیفیت سنگ‌دانه‌های بتن بوده و نسبت به سایر عوامل حساسیت زیادی ندارد. - میزان رشد با پختگی سطح درز (ع16۳6۲۵1۳ ۹۳1206 ۴ 1116 0008۳۵ 7 21۳19۷ 000۹۲۵) تاثیر تعیین کننده‌ای در کیفیت و مقاومت سطوح درزهای اجرایی دارد. برای ارزیابی و کمّی کردن اثر هر یک از عوامل فوق. شریدر در سال ۹۹۹ ایک روال نسبتا تفصیلی و کاملی را ارائه نموده است که در نهایت منجر به یک شاخص امتیاز به نام ((100 0۵111۷) 11-10101آ) 01لا برای سطح درز -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - خواص مکانیکی بنن غلنکی و۵( ۵ می‌گردد. در این طبقه‌بندی, امتیاز صفر متناظر با شرایط پایه طراحی, امتیاز مثبت معرف شرایط اجرایی و مقاومت بهتر درز و امتیازهای منفی بیانگر شرایط کیفی ضعیف‌تر از فرضیات پایه طراحی خواهند بود [۱۸]. استفاده از این روش برای کنترل کیفی و نظارت بر شرایط اجرایی بتن‌ریزی مناسب بوده و بر اساس آن می‌توان معیارهای کمّی برای جریمه پیمانکار و معیاری حدی (برای نمونه امتیاز منفی حدی ۴-) برای پذیرش اجرا تعیین نمود. بر اساس نتایج بررسی‌ها و آزمایشات انجام یافته در شرایط اجرایی و در پروژه‌های مختلف. چسبندگی سطوح درزهای اجرایی بتن‌ریزی در بازه وسیع صفر تا ۲/۸ مگاپاسکال. و زاویه اصطکاک این سطوح در بازه ۳۰ تا ۶۰ درجه متغیر بوده و مقدار متوسط چسبندگی در حدود ۱/۰ مگاپاسکال, و مقدار متوسط زاویه اصطکاک در حدود ۵۰ درجه بوده است. در سدهای با مواد سیمانی کم درصورتی که از سنگ‌دانه با کیفیت خوب. و دانه‌بندی و طرح اختلاط مناسب برای بتن استفاده شده و کنترل‌های اجرایی نیز به نحو مناسبی اعمال گردند. می‌توان زاویه اصطکاک حدود ۴۵ درجه و چسبندگی حدود ۰/۳ تا ۰/۷۵ مگاپاسکال را برای سطوح درزهای اجرایی انتظار داشت. با افزایش میزان مواد سیمانی و رطوبت بتن» زاویه اصطکاک درزهای اجرایی بتن‌ریزی به طور جزئی کاهش می‌یابد ولی چسبندگی این سطوح به حدود ۵ تا ۲/۱ مگاپاسکال افزایش می‌پیاید [۱۸]. برای اندازه گیری و تخمین پارامترهای مقاومت برشی درزهای اجرایی در سدهای بتن غلتکی, آزمایش‌ها و تحقیقات گسترده‌ای توسط محققین مختلف انجام یافته است که از جمله مهم‌ترین آن‌ها آزمایش‌های انجام یافته توسط 521۳۵040۲ و 111270 بر روی سد 521002 در سال ۲۰۰۳ می‌باشد. در این سد. آزمایش‌های گسترده‌ای بر روی نمونه‌های بزرگ مقیاس درزهای اجرایی ناپیوسته و ترک‌خورده بتن, با تاکید بر اندازه‌گیری مقاومت برشی پسماند سطوح درز انجام پذیرفت. بر اساس این نتایج و سایر مطالعات انجام یافته در این زمینه. روند تیپ تغییرات چسبندگی و زاویه اصطکاک بتن غلتکی در طی زمان در شکل (۱۳-۴) ارائه شده است. در شکل (۱۳۴-۴) نیز تاثیر میزان بلوغ (111210711۷) سطح درز بر روی پارامترهای چسبندگی و زأویه اصطکاک نشان داده شده است. ۱۲۶۱۵۵ ۱۸۵ ۲۱۵ ۲۴۵ ۲۷۵ ۲۳۹۵ ۲۲۰ سن بتن (روز) شکل ۱۳-۴- تغییرات چسبندگی 9 زاو به اصطکاک بتن غلتکی (با 7/۳۵ پوزولان) در سنین مختلف بدون استفاده از مواد افزودنی دبرگیر -------- صفحهٔ بعد -------- ۷۶ اجرایی مذکور, پودر ی !ام راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن ج آزمایش‌های انجام یافته در سد آ ۲11010 برای مقادیر چسبندگی درزهای اجرایی بتن‌ریزی به ازای در شکل (۱۵-۴) ارائه شده است. زاویه اصطکاک سطوح درزهای اجرایی در این سد مستقل از همه : حدود ۴۵ درجه اندازه گیری شده است. مخلوط‌های بتن سد آ] ۸/1۵10 دارای حدود ۴/۸ درصد آب. حدود ۶ سنکگ. و بدون پوزولان بوده‌اند. همجنین در این سد برای بهبود مقاومت برشی از یک لایه ملات بستر با اسلام مت حدود ۲/۰ سانتی‌متر, با ۴۵ درصد ماسه و عبار سیمان زیاد.ء در سطوح درزهای اجرایی (قبل از ی لایه بعدی) استفاده شده است [۱۸]. ۰ ۳۲ »0 بتن با مواد سیمانی زیاد همم ده ا سسسس سس سد ٍ 5 م۴۰ بتن با مواد سیمانی کم ۸ ۳۰ چسبندگی 3 ۱ 2 ا ِا ۹ م۲ بتن با مواد سیمانی زیاد / ۴ ْ بتن با مواد سیمانی کم " 5 ۱۷۵۰ ۱۵۰ ۱۳۵۰ ۱ ۷۵۰ ۵۰ ۳۵۰ ۰ میزان رشد سطح درز (درجه سانتی‌گراد - ساعت) ۷1۵1۲۳:1۷ 10111 ل ۱۴-۴- تاثیر میزان رشد سطح درز بر چسبندگی و زاویه اصطکاک درزهای اجرایی بدون استفاده از مواد افزودنی دبرگیر | ۳۰ ۲۱۳۳ ۰ ۳۵ ۲ ۰.۶۱۱ ر ۳ ی ۱ با مواد دیرگیر ۲ ۱۱۶۷ - ۲۰ 1 : با ملات بستر ۳ ۱۶۶۷ د ۳ آزمایش در سن ۹۶ روز ۱۵ : 71 5 0 اس ۳ ۵ ۱۵۰ ۱۳۰ ۹ ۶۰ ۳۰ ۰ میزان سیمان ۵/1 ۱۵-۴ تاثیر میزان سیمان. رشد سطح درز. ملات بستر. و مواد افزودنی دبرگیر بر چسبندگی درزهای اجرابی در سد |]۱ع۸1۱ پ بالا ۱ ]۱۸| -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- خواص مکانیکی بتن غلنکی ۹/۳۰ ۷۷ نتیجه جالبی که در آزمایش‌های سد آ 1/1010 و آزمایش‌های بزرگ مقیاس انجام یافته در سایر سدها به‌دست آمده» از بتن‌ریزی لایه بعدی هیچ تاثیر منفی بر روی مقاومت برشی درز نشان نداده است. علاوه بر این» از آنجا که خشک شدن سطح درز (بلافاصله قبل از بتن‌ریزی لایه بعدی) امکان تمیز کردن سطح درز را با جریان هوای فشرده فراهم می‌آورد. می‌تواند در بهبود پارامترهای مقاومتی درز نیز موثر باشد [۱۸]. با توجه به تنوع عوامل اثرگذار بر مقاومت برشی درزهای اجرایی, انجام آزمایش‌های لازم برای تعیین دقیق پارامترهای مقاومت برشی سطوح درزهای اجرایی بتن‌ریزی در هر پروژه با توجه به ملاحظات طراحی و اجرایی مورد نظرء ضروری خواهد بود. با این حال صرفا برای مقاصد طراحی می‌توان با توجه به ویژگی‌های خاص پروژه مورد نظر از تجربیات پروژه‌های مشابه. نظیر مقادیر و روندهای آرائه شده در شکل‌های فوق و یا مقادیر نسبتا محافظه‌کارانه گروه مهندسین ارتش آمریکا (15۸0۳]) زاویه اصطکاک درزهای اجرایی را برای مقاصد طراحی حدود ۴۵ درجه پیشنهاد می‌دهد. این مرجع. تخمین اولیه چسبندگی درزهای اجرایی را در صورت عدم استفاده از ملات بستر در حدود 0.0672 - 0.03 و در شرایط استفاده از ملات بستر و اعمال تمهیدات اجرایی مناسب.ء در حدود 0.1572 - 0.09 پیشنهاد می‌نماید. در مراحل مقدماتی طراحی» به خصوص در سدهای بتن غلتکی کوچک و یا سدهای بتن غلتکی با مواد سیمانی کم زاویه اصطکاک درزهای اجرایی بتن‌ریزی ۴۵ درجه. و چسبندگی سطوح درز در شرایط استفاده و یا عدم استفاده از ملات بستر به ترتیب معادل 0.0572 و صفر قابل توصیه است [۱۹]. در شرایط بارگذاری سریع (دینامیکی)» بر اساس برخی بررسی‌ها و آزمایش‌های انجام یافته. روند افزایش مقاومت برشی را می‌توان تقریبا مشابه روند افزایش مقاومت کششی در نظر گرفت. با این حال با توجه به پراکندگی نتایج آزمایش‌های انجام یافته در این زمینه. تا زمانی که آزمایش‌های مقاومت برشی تحت شرایط بارگذاری دینامیکی برای پروژه مورد نظر انجام نشده باشد.ء افزایش پارامترهای مقاومت برشی در شرایط بارگذاری دینامیکی توصیه نمی‌گردد [۱۹]. ۱-۹-۴-افت خشک‌شدگی افت خشک‌شدگی (5۳۳1۳16۵80 1۲9۷1۳۵) به افت (انقباض) یا جمع‌شدگی بتن در اثر از دست دادن آب. اطلاق می‌گردد. میزان افت خشک‌شدگی را می‌توان بر اساس دستورالعمل آزمایش ۲157 ‎۸٩۹7/‏ تعیین نمود. افت خشک‌شدگی بتن غلتکی. بخاطر حجم آب کم‌تر در مخلوط بتن» به طور معمول از بتن حجیم متعارف کم‌تر است. معمولا اثرات افت خشک‌شدگی بتن در رفتار کلی سازه‌های بتنی حجیم به دلیل این که بتن بخش مرکزی این سازه‌ها -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ ۹/۳۰ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی عموما رطوبت خود را حفظ می‌کند. ناچیز بوده و در تحلیل این سازه‌ها از اثر آن صرف‌نظر می‌شود. با این حال اثر افت خشک‌شدگی بتن در تحلیل و ارزیابی ریسک وقوع ترک‌های سطحی در سازه‌های بتنی مورد توجه قرار می‌گیرد [۱۹]. ۲-۹-۴ تغییر حجم ذانی تغییر حجم یا جمع‌شدگی ذانی (ع8 511۳1۵ ۸۲۵۵۵۲0۲۹ 0۳ ۳۵۳۵6 ۹۷۵1۲۳۳۵ ۸1۵۵0۵۵) تغییر حجم بتن بخاطر هیدراته شدن مواد سیمانی بدون از دست دادن و یا به‌دست آوردن رطوبت و بدون اعمال هیچ بار خارجی می‌باشد. این نوع از آفت در همه قسمت‌های سازه. حتی در بخش‌های داخلی بتن حجیم اتفاق می‌افتد و می‌تواند در ایجاد ترک‌های حجمی در سازه تاثیرگذار باشد. تغییرحجم ذاتی بتن در مدت طولانی‌تری نسبت به افت خشک‌شدگی اتفاق می‌افتد و معمولا میزان آن به مشخصات مصالح, طرح اختلاط و خصوصا به نوع سنگ‌دانه بستگی دارد. ماهیت تغییر حجم (جمع‌شدگی) ذاتی بتن شبیه جمع‌شدگی بتن در اثر از دست دادن حرارت (انقباض) می‌باشد و چون تغییر حجم ذاتی بتن تقریبا به طور هم‌زمان با تغییر حرارت اتفاق می‌افتد. باید در تحلیل و بررسی پتانسیل ترک‌های حجمی در بتن» آثر این دو نوع افت را با هم لحاظ نمود. به طور معمول میزان تغییر حجم ذاتی بتن اثرات قابل توجه و محسوسی در بتن ندارد ولی کنترل این پارامتر به خصوص در مواردی که از سنگ‌دانه و یا مواد پوزولانی غیرمتعارف در بتن استفاده می‌شود. ضروری است [۱۸]. میسر نمی‌باشد و اگر چه هنوز روش آزمایش خاصی برای اندازه‌گیری این نوع افت وجود ندارد ولی تغییر حجم ذاتی بتن را می‌توان با استفاده از آزمونه‌های موم‌اندود استوانه‌ای خزش, بدون اعمال بار مطابق دستورالعمل ۲512 ‎۸٩7۸‏ تعیین نمود |۱۹]. ۱۰-۴- خواص حرارتی و افزایش دمای آدیاباتیک بتن خواص حرارتی بتن غلتکی شامل گرمای ویژه, هدایت حرارتی. ضریب انبساط حرارتی و افزایش دمای آدپابانیک عموما مشابه با خواص متناظر در بتن حجیم متعارف می‌باشند. خواص حرارتی مخلوط بتن تابعی از خواص حرارتی اجزای تشکیل دهنده آن به خصوص سنگ‌دانه‌های بتن است. بنابراین با توجه به استفاده از طیف وسیع‌تری از سنگ‌دانه‌ها در بتن غلتکی, دامنه تغییرات خواص حرارتی آن‌ها گسترده‌تر از بتن حجیم متعارف می‌باشد. با توجه به استفاده از پوزولان در مخلوط‌های بتن غلتکی. آزمایش مربوط به اندازه گیری خواص حرارتی در این نوع بتن باید برای دوره‌های زمانی ۵۶ روزه و ۹۰ روزه هم انجام شود [۱۹]. افزایش دمای آدیاباتیک بتن ناشی از حرارت ایجاد شده در اثر واکنش هیدراتاسیون سیمان و مواد پوزولانی در بتن تازه می‌باشد. بنابراین. میزان افزایش دمای آدیاباتیک بتن در سنین مختلف تابع نوع و میزان مصرف سیمان و مواد پوزولانی و نرخ حرارت‌زایی این مواد در فرایند واکنش هیدرآتاسیون خواهد بود. علاوه بر این» دمای پخش و نحوه اجرا و -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- خواص مکانیکی بتن غلنکی ۹/۳۰ ۵ عمل‌آوری بتن نیز در سرعت انجام واکنش هیدراتاسیون و نرخ حرارت‌زایی مواد سیمانی تاثیرگذار هستند. میزان افزایش دمای آدیاباتیک بتن را می‌توان بر اساس دستورالعمل آزمایش 38 11-۴ تعیین نمود. در این آزمایش دمای پخش بتن باید متناظر با دمای پخش بتن در پروژه باشد [۱۹]. با توجه به ملاحظات فوق, مقدار افزایش دمای آدیاباتیک در بتن غلتکی و روند تغییرات آن در طی زمان بسته به نوع و نرخ واکنش‌زایی مواد سیمانی و پوزولانی» و شرایط اجرایی و عمل‌آوری بتن در پروژه‌های مختلف ممکن است کاملا متفاوت باشد. به همین دلیل محاسبه میزان و نرخ افزایش دمای آدیاباتیک بتن بر اساس نرخ گرمای هیدراتاسیون مواد سیمانی و خواص سنگ‌دانه‌ها در برخی موارد منجر به نتایج قابل اعتمادی نشده و توصیه بر انجام آزمایش‌های مناسب بر روی مخلوط کامل بتن غلتکی برای برآورد میزان افزایش دمای آدیاباتیک بتن غلتکی می‌باشد [۱۹]. سنین اولیه. میزان تمهیدات و کنترل‌های حرارتی حین اجراء و متناسبا برنامه‌زمان‌بندی و هزینه اجرای پروژه است و لذا مطالعه و بررسی دقیق نحوه افزایش دمای آدیاباتیک بتن در پروژه‌های مختلف کاملا ضروری و توجیه‌پذیر می‌باشد. بر اساس نتایج آزمایش‌ها و بررسی‌های انجام یافته در چندین پروژه. در شرایط استفاده از سیمان نوع ۲ حدود افزایش دمای آدیاباتیک بتن به ازای هر کیلوگرم سیمان در یک مترمکعب مخلوط بتن, از ۰/۰۱ تا ۳ ۰/۰۹ در یک روز از ۴" ۸ تا ۹۳ ۰/۱۷ در هفت روزء و از ۳* ۰/۱۲ تا ۹۳ ۰/۲۰ در ۲۸ روز متغیر می‌باشد [۱۸]. به طور کلی میزان افزایش دمای آدیاباتیک ۲۸ روزه ناشی از پوزولان‌هاء به‌عنوان مثال پوزولان کلاس ء را می‌توان معادل افزایش دمای آدیاباتییک ناشی از نیمی از سیمان هم وزن پوزولان در نظر گرفت [۱۶]. ۱۱-۴ وزن مخصوص وزن مخصوص عبارت است از جرم واحد حجم بتن سخت شده و می‌توان آن را بر اساس دستورالعمل آزمایش 23 ۲۲-۴ تعیین نمود. وزن مخصوص بتن غلتکی اصولا وابسته به وزن مخصوص سنگ‌دانه‌ها و درجه تراکم بتن می‌باشد. مقادیر معمول وزن مخصوص بتن حجیم متعارف از ۲۲۴۰ تا ۲۵۶۰ کیلوگرم بر مترمکعب تغییر می‌کند. وزن مخصوص بتن غلتکی با سنگ‌دانه یکسان به خاطر میزان آب و حباب هوای محبوس کم‌ترء درصورتی که به طور کامل متراکم گردد. اندکی بیش‌تر از بتن حجیم متعارف خواهد بود [۱۹] از نظر اجرایی» تراکم بتن باید در حدی انجام یابد که وزن مخصوص بتن سخت شده در نواحی مختلف از ‎٩۳‏ درصد تراکم حداکثر تئوریک (008[1۷] ۸۱۲-۳۲۵۵ [1100701102) کم‌تر نبوده و متوسط وزن مخصوص بتن در حدود ۹۵ تا ۶ درصد وزن مخصوص حداکثر تئوریک باشد [۱۸]. -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ ۹/۳۰ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلنتکی ۱۳-۴- نفوذ یذ بری و نشت در سدهای بتن غلتکی در بتن‌های غلتکی, به خصوص در بتن غلتکی با مواد سیمانی کم درصورتی که حجم مواد خمیری مخلوط بتن (شامل مواد سیمانی. آب. حباب هوا و سنگ‌دانه‌های بسیار ریز کوجچک‌تر از ۷۵ میکرون) در حدود ۲۰ درصد کل حجم بتن باشد. روانی و تراکم‌پذیری بتن مطلوب بوده و ریسک پدیده جداشدگی سنگ‌دانه‌ها از خمیر بتن به حداقل می‌رسد. در چنین شرایطی, نفوذپذیری جسم (توده) بتن غلتکی با دانه‌بندی و تراکم مناسب. مستئقل از میزان مواد سیمانی مصرفی در بتن. عموما مشابه با بتن حجیم متعارف. ناچیز می‌باشد. برای نمونه مقادیر نفوذپذیری توده بتن در چند سد بتن غلتکی و تعدادی سدهای وزنی متعارف در شکل (۱۶-۴) نشان داده شده است [۱۸]. همان‌گونه که در این شکل مشاهده می‌گردد. به ازای میزان مواد سیمانی یکسان, نفوذپذیری توده بتن غلتکی و بتن معمولی تقریبا در یک حدود نفوذپذیری نمونه استوانه‌ای بتن غلتکی را می‌توان بر اساس دستورالعمل آزمایش 01۹1-0163 اندازه گیری نمود. در جدول (۴-۴) میانگین نتایج نفوذپذیری بتن غلتکی در سدهای مختلف. که بر اساس مبزان استفاده از مواد سیمانی در بتن مرتب شده‌اند. ارائه شده است. همان گونه که در این جدول مشاهده می‌شود. دامنه تغییرات نفوذپذیری بتن غلتکی عموما در حدود ۵۳۷/۶ * ۱۳۱۰ تا ۵۳/۹ * ۱۹۱۰ قرار می‌گیرد (این حدود برای بدنه سد 1 09 نفوذپذیری ۱17/۹66 شکل ۱۶-۴- نفوذپذ بری توده بتن غلتکی و بتن حجیم متعارف با میزان مواد سیمانی مختلف |۱۸ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - خواص مکانیکی بنن غلنکی و۱۵1۵ ۸ حدول ۴-۴- میانگین نفوذ پذ بری نمونه‌های مغزه‌گیری شده در سدهای بتن غلتکی ۱ 1 مواد سیمانی (*۷8/1) را : نام پروژه ۱ نفوذپذ بری ( ۱۰۲ 6171/9) سیمان پوزولان جمع ۵۹ سس لسع لس علیرغم نفوذ‌پذیری تقریبا ناچیز توده بتن غلتکی, نفوذپذیری و نشت آب از درزهای اجرایی بتن‌ریزی, به خصوص در مواردی که تمهیدات مناسب برای کنترل نشت در درزهای اجرایی (شامل المان آب‌بند در بالادست. استفاده از ملات بستر در سطح درز و با اجرای سریع و متوالی لایه‌های بتن) در نظر گرفته نشوند. می‌تواند بسیار قابل توجه باشد. این موضوع بویژه در سد بتن غلتکی با مواد سیمانی کم. که مخلوط بتن نسبتا خشک می‌باشد. بسیار مهم بوده و نشت آب از درزهای اجرایی بتن‌ریزی حتی در مواردی که مقاومت برشی این درزها نسبتا مناسب بوده و سطح درزهای اجرایی نیز کاملا بسته به نظر می‌رسند. قابل توجه خواهد بود. توجه به این نکته ضروری است که اگرچه کل میزان نشت آب از درزهای اجرایی ممکن است قابل توجه و مهم نباشد ولی نرخ نشت آب از درزها می‌تواند تا حد ُ ۱۳۱۰ سانتی‌متر بر نانیه افزایش یابد و در این حالت فشار برکنش در سطح درز ایجاد خواهد شد. بنابراین» درصورتی که این موضوع از بعد طراحی بدنه سد پذیرفته شده باشد. در تحلیل پایداری بدنه سد می‌بایست اثر فشار برکنش در سطح همه درزهای یک راهکار موثر و نسبتا ساده برای کنترل نشت و آب‌بندی درزهای اجرایی بتن‌ریزی در سدهای با مواد سیمانی کم (و متوسط) استفاده از ملات بستر در سطح درزهای اجرایی می‌باشد. برای این منظورء ملات بستر باید در سطح درز در مجاور رویه بالادست سد و تا عمقی حداقل در حدود ۸ درصد ارتفاع آب در بالای تراز درز اجرا گردد. استفاده از ملات بستر علاوه بر کاهش نفوذپذیری و کنترل نشت. سبب بهبود مقاومت کششی و مقاومت برشی سطح درزهای اجرایی نیز خواهد شد. با این حال باید توجه داشت که عملا به دلیل عدم اجرا و پخش یکنواخت ملات بستر در سطح درزهای اجرایی, نشت از این درزها کاملا حذف نشده و در نظر گرفتن تمهیدات دیگری نظیر یک شبکه زهکشی در بدنه سد می‌تواند در کنترل و جمع‌آوری نشت‌های اتفاقی در بدنه سد موتر باشد [۱۸]. -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۲ و۱۵1۵ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی با توجه به این که مواد افزودنی شیمیایی برای انجام واکنش نیاز به آب دارند.ء کارایی و اثربخشی مواد افزودنی شیمیایی در بتن غلتکی, به خصوص در مخلوط‌های بتن غلتکی با مواد سیمانی و آب کم محدود خواهد بود. به همین جهت استفاده از مواد افزودنی هوازا برای افزایش مقاومت بتن غلتکی در برابر ذوب و انجماد در غالب موارد اثربخشی لازم و مطلوب را به همراه نداشته است. با این حال تجربه سدهای بتن غلتکی که بدون استفاده از مواد افزودنی هوازا ساخته شده و در معرض شرایط آب و هوایی شدید قرار داشته‌اند (نظیر سدهای ۰۷۷1۵1۵۹10۲ ۲۳۵۵ ۹/1110 ۱/]06۵۷1110 و ۱1104410 در آمریکا) غالبا مبین مقاومت مناسب بتن غلتکی در برابر شرایط آب و هوایی شدید و سیکل‌های ذوب و انجماد مکرر می‌باشند [۱۸]. در سدهای ع[[۸/]01169۷1. ۷۷/1۵10۹10۲ و 0۳۵۵6 ۷۷1110۷۷ بتن رویه پایین‌دست سد به ترتیب با عبار مواد سیمانی 7۲ ۱۰۴ و ۱۳۳ کیلوگرم بر متر مکعب بدون استفاده از قالب و بدون ایجاد یک تراکم مطلوب. در معرض شرایط آب و هوایی شدید (سیکل‌های ذوب و انجماد آب در اکثر روزهای فصل زمستان) قرار داشته‌اند. علاوه بر اینء بتن رویه پایین‌دست سدهای 3/09۷1 و ۲۳۵۵6 ۱۷۹/1110۷۷ در معرض نشت آب از درزهای اجرایی بتن‌ریزی نیز بوده‌اند. سد ۱/1016۷[[۵ در سال‌های اولیه بهره‌برداری مقاومت مناسبی در برابر ذوب و انجماد داشته است ولی بعد از گذشت چند سال, آثار فرسایش و تخریب سطحی بتن رویه پایین‌دست ناشی از اثر سیکل‌های متوالی ذوب و انجماد در آن پدیدار گشته است. در سدهای ۷۷1۵11۵۹10۲ و ۳۵۵6 ۷۷1110۷ بتن رویه پایین‌دست در ۲۵ سال اول بهره‌برداری مقاومت مناسبی در برابر ذوب و انجماد از خود نشان داده‌اند. در سد ۳۵۲ ۱110010 نیز که در یک شرایط اقلیمی سخت با دمایی که به ۳۰- درجه سانتی‌گراد نیز می‌رسد. قرار گرفته است. اجرای یک لایه بتن معمولی با ضخامت ۳۰ سانتی‌متر در رویه پایین‌دست. بدنه سد را در برابر ذوب و انجماد مقاوم ساخته و هیچ تخریبی ناشی از این پدیده در سطح بتن رویه قالب‌بندی نشده و متراکم نشده در آثر سیکل‌های ذوب و انجماد را برای بتن غلتکی با عیار موادسیمانی حدود ۵۰ تا * کیلوگرم بر مترمکعب می‌توان معادل «عمق نفوذ یخ‌زدگی در بتن» به ازای هر ۱*۰ تا ۳۵۰ سیکل ذوب و انجماد در نظر گرفت. در بتن غلتکی متراکم شده (داخلی‌تر بدنه سد) میزان فرسایش مذکور تقریبا به ازای هر ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰ سیکل ذوب و انجماد رخ خواهد داد [۱۸]. تجربه استفاده از مواد افزودنی مختلف هوازا در بتن غلتکی برای بهبود دوام و مقاومت بتن در برابر ذوب و انجماد نشان داده است که اثربخشی این مواد در مخلوط بتن غلتکی با مواد سیمانی و رطوبت زیاد نسبتا رضایت‌بخش بوده است هر چند برای دستیابی به نتیجه مطلوب میزان استفاده از مواد افزودنی در مخلوط بتن غلتکی باید بسیار بیش‌تر از مخلوط بتن حجیم معمولی باشد. در این خصوص می‌توان به تجربیات موفق استفاده از مواد افزودنی هوازا در سدهای 1۹1۷۵۲ 10186 ۵ ۲۵00 آعاای عاعدزه ۸ ۴۵۵۳۹۵۵۵ ععاها و 2 52۸۵ اشاره نمود [۱۸] و |۱۹]. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- خواص مکانیکی بتن غلنکی ۹/۳۰ ۸۳ به منظور ارزیابی مقاومت بتن غلتکی در برابر ذوب و انجماد از آزمایش 666 ۲ ۸57۸ با عنوان «روش آزمایش استاندارد مقاومت در برابر ذوب و انجماد تسریع شده» استفاده می‌شود. این آزمایش دارای دو روش مختلف ۸ و 7] می‌باشد. در روش ۸ ذوب و انجماد درون آب صورت می‌گیرد اما در روش ق3اء انجماد در هوا و ذوب شدن در آب صورت می گیرد. در این آزمایش دمای نمونه باید ظرف مدت ۲ تا ۵ ساعت از ۲ ۴۰ به ۲ *۱۸- رسیده و سپس به همان دمای قبلی باز گردد. حداقل زمان لازم برای ذوب شدن در روش ۸ و ثا به ترتیب ۲۵/ و ۲۰/ زمان یک چرخه کامل می‌باشد. در این آزمایش هم می‌توان از نمونه های منشوری و هم از نمونه‌های استوانه‌ای استفاده نمود. در هر صورت عرض» عمق یا قطر نمونه‌ها باید بین 18۱ ۷۵ تا 1/۵ ۰۱۲۵ و طول یا ارتفاع آن‌ها نیز بین 1۲۱ ۲۷۵ تا 1۱ ۴۰۵ باشد. جهت اشباع شدن نمونه‌ها لازم است ۴۸ ساعت قبل از انجام آزمایش, نمونه‌ها در آب آهک اشباع غوطه‌ور شوند. استقرار نمونه‌ها در چرخه‌های ذوب و انجماد تا ۳۰۰ چرخه یا رسیدن مدول دینامیکی به ۶۰/ مقدار اولیه آن و یا ایجاد انبساطی معادل ۰ درصد (هر کدام که زودتر اتفاق بیفتد) ادامه می‌یاید. ۱۳-۴- مقاومت در برابر سایش مقاومت در برابر سایش به طور عمده توسط مقاومت فشاری و کیفیت سنگ‌دانه‌های بتن کنترل می‌شود. تجربیات و مشاهدات موجود در خصوص بتن غلتکی بیانگر مقاومت مناسب و بیش از حد انتظار این نوع بتن در برابر سایش می‌باشد. بر اساس تجربیات و نیز آزمایش‌های بزرگ مقیاس انجام یافته در این خصوص, نظیر آزمایش‌های 115۸6 بر روی مدل با مقیاس واقعی و با سرعت ۳۰ متر بر ثانیه استفاده از بتن غلتکی در رویه سرریزها با احتیاط امکان‌پذیر خواهد بود. بر این اساس به طور کلی در شرایطی که سرریز به طور متناوب مورد استفاده قرار می‌گیرد.ء رویه سرریز در سد بتن غلتکی باید با استفاده از بتن معمولی با کیفیت بالا اجرا گردد ولی در مواردی که سرریز بندرت مورد استفاده قرار می‌گیرد. می‌توان از بتن غلتکی (با مواد سیمانی زیاد) برای رویه سرریز استفاده نمود (نظیر سرریز سدهای |۲۳۵۵ ۷۷1110۷۷ و |۱۸] و [۱۹]. با این حال تجربه عبور جریان سیلاب فرساینده و نامنظم هیدرولیکی در سرریزهای با رویه بتن غلتکی, خساراتی را بهمراه داشته است. برای نمونه در سد 1000115 بتن غلتکی رویه سرریز پس از مواجهه با جریان در این سد. بتن غلتکی رویه سرریز حاوی ریزدانه با کیفیت خوب و عیار سیمان بیش‌تر از حد متعارف ۵/۳ ۰) بوده است. در سرریز سد 22109۷1110 نیز عبور سیلاب‌های با جریان نامنظم هیدرولیکی در سال‌های ۱۹۹۶ و ۱۹۹۷ باعث کنده شدن بتن در بعضی از نقاط رویه سرریز گشته است [۱۹]. آزمایش 1138 ۴ /۸57۸ با عنوان «روش آزمایش استاندارد مقاومت سایشی بتن (روش زیر آب)» جهت ارزیابی مقاومت سایشی بتن‌های معمولی و غلتکی استفاده می‌شود. این استاندارد اثر سایشی ذرات درون آب مانند سیلت. ماسه. شن و سایر مواد جامد را شبیه‌سازی می‌نماید. آزمایش‌های شماره 2418 ۲779 و ۲944 استاندارد ‎۸٩7/‏ نیز برای -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۴ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن غلتکی مطابق دستورالعمل آزمایش 1138 ۲ /۸۹78. نمونه بتن به شکل استوانه و به ارتفاع 1۳۲ 2-۱۳ ۱۰۰ و قطر ۲ ۶ کم‌تر از قطر داخلی دستگاه باید تهیه شده و ۴۸ ساعت قبل از آزمایش در آب آهک اشباع قرار گیرد. نمونه مورد آزمایش را می‌توان با ساخت قالب و ریختن بتن تازه درون آن و یا با مغزه‌گیری از سازه موجود تهیه نمود. پس از قرار دادن نمونه در محفظه دستگاه. تا ارتفاع حدود ۲۱۲۱ ۱۵۰ بالاتر از سطح نمونه آب ریخته می‌شود و سپس ذرات ساینده وارد محفظه شده و پدال دستگاه که در فاصله 1۲۱ 2-۵ ۳۸ از سطح نمونه واقع شده است. به منظور ایجاد تلاطم در آب و ذرات ساینده و شببه‌سازی فرایند سایش, شروع به دوران می‌کند. این آزمایش در مجموع به مدت ۷۲ ساعت. در شش دوره ۲ ساعته. ادامه می‌یابد و پس از هر دوره ۱۲ ساعته نمونه از دستگاه خارج شده و مصالح ساییده شده آن از محفظه دستگاه خارج می‌گردد. همجنین انتظار می‌رود مقاومت سایشی بتن غلتکی با کاهش نسبت آب به مواد سیمانی و افزایش ابعاد سنگ‌دانه‌ها افزایش یافته و به حدود متناظر در بتن حجیم معمولی نزدیک گردد [۱۹]. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۵ سس سس طراحی جانمایی و اجزای سد -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- طراحی جانمایی و اجزای سد ۹۹/۳ ۸۷ ۱-۵- کلیات معیار اصلی و اساسی در طراحی بدنه سد. تلاش برای تحقق اهداف تعریف شده و تامین شرایط عملکرد مطلوب و ایمن بدنه سد با حداقل هزینه ممکن است. شرایط عملکرد مطلوب و ایمن بدنه سد بسته به نوع و اهمیت اهداف تعریف شده برای سد. طول دوره بهره‌برداری از سد. ابعاد سد و مخزن, و ریسک خطر محتمل در صورت آسیب یا انهدام سد تعریف می‌گردد. ویژگی شاخص و مهم سدهای وزنی بتن غلتکی در انعطاف‌پذیری (و انطباق‌پذیری) آن‌ها با نیازها و عملکردهای مختلف مورد نظر می‌باشند. درصورتی که در بسیاری موارد. تحقق شرایط عملکرد ایده‌آلی بدنه سد (که در سدهای بتنی وزنی متعارف تقریبا الزامی می‌باشد) می‌تواند به اقتصاد پروژه لطمه زده و یا کلا سبب غیراقتصادی شدن آن گردد. بنابراین» علیرغم این‌که اصول پایه و روش‌های تحلیل و طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی غالبا با سدهای بتنی وزنی متعارف یکسان و مشابه می‌باشند. ملاحظات و تمهیدات طراحی این نوع سدها و معیارهای پذیرش عملکرد آن‌ها متناسب با فلسفه طراحی و روش اجراء بسیار متنوع‌تر و گسترده‌تر است. البته باید توجه داشت که به منظور تحقق هدف حداکثر سرعت و سهولت اجراء طراحی جانمایی و هندسی سدهای وزنی بتن غلتکی باید به ساده‌ترین شکل ممکن صورت پذیرد. با توجه به این ملاحظات. تحقق اهداف مورد انتظار از یک سد وزنی بتن غلتکی. مستلزم وجود تجربه طراحی و اجرایی بالا و همکاری و هماهنگی تیم کارفرماء مشاور و پیمانکار می‌باشد. در ارائه مطالب مرتبط با طراحی در این راهنماء فرض بر این است که مطالعات پایه هیدرولوژی و برنامه‌ریزی منابع آب. مطالعات مقایسه و انتخاب نوع سد.ء و همچنین بررسی و تعیین کیفیت عملکرد مطلوب بدنه سد قبلا انجام یافته و ساختگاه مورد نظر از حداقل شرایط ژئوتکنیکی لازم برای احداث یک سد وزنی بتن غلتکی برخوردار است. همچنین مطالعات زمین‌شناسی مهندسی, طراحی پرده آب‌بند. و مطالعات ژئوتکنیک و مکانیک سنگ جزء موضوعات این راهنما نمی‌باشند. ۳-۵- معیارها و فرایند طراحی بدنه سد ایده و هدف کلی در جانمایی (انتخاب محور) و طراحی شکل هندسی یک سد. تامین رفتار مناسب و ایمنی کافی سد در برابر بارها و شرایط محیطی, و پرهیز از وقوع هر نوع شرایط نامطلوب در رفتار سد متناسب با نوع عملکرد تعریف شده برای آن می‌باشد. در روند طراحی» مکانیزم باربری و نحوه انتقال بارهای وارد بر بدنه سد تدوین شده و سعی می‌شود در طول دوره بهره‌برداری با حاشیه اطمینان مناسب از شرایطی که منجر به عملکرد نامطلوب و یا انهدام بدنه سد و پی می‌گردد. پرهیز شود. در عمل, وضعیت‌ها و شرایط محیطی محتمل برای سد با انجام تحلیل‌های (حرارتی و سازه‌ای) لازم بررسی شده و ظرفیت تحمل و باربری سازه به نحوی تعیین می‌گردد که نتایج تحلیل‌ها از مقادیر حدی متناظر با سطح ایمنی در نظر گرفته شده, کم‌تر باشند (برای مثال تنش‌های ایجاد شده در بدنه سد و پی کم‌تر از مقاومت مجاز مصالح باشند). -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۸ ۹/۳۰ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتنکی با توجه به خطاها و عدم قطعیت‌هایی که در همه داده‌ها و مراحل کار (مقاومت مصالح. بارگذاری, فرضیات طراحی, روش‌های تحلیل, و کاستی‌های اجرایی) وجود دارند. ضرایب اطمینان متناسب با سطوح ایمنی مختلف. تعریف می‌شوند. معیارهای طراحی در واقع شامل تعریف حالات حدی مختلف. ترکیبات بارگذاری. روش‌های تحلیل, و ضرایب اطمینان متناسب با هر یک از حالات حدی می‌گردد. به طور کلی در تدوین معیارهای طراحی بدنه سدهای وزنی بتن غلتکی, تامین اهداف اصلی زیر در دوره اجرا و در شرایط مختلف بهره‌برداری, با حاشیه اطمینان متناسب با فلسفه طراحی, مد نظر می‌باشند: - تامین پایداری بدنه سد در برابر لغزش و واژگونی و پرهیز از وقوع لغزش‌های ناپایدارساز در توده سنگ پی, در سطح تماس بدنه سد و پی» و در امتداد درزهای اجرایی بتن‌ریزی - پرهیز از وقوع تنش‌های کششی و ترک‌های حرارتی (ناشی از انقباض توده بتن) در دوره اجرا - تلاش برای تامین الزامات و ملاحظات مرتبط با روش اجرای بتن‌ریزی بدنه سد - پرهیز از ایجاد تنش‌های کششی (و ترک‌های) گسترش یابنده و ناپایدار در بدنه سد (در توده بتن و یا در امنداد درزهای اجرایی بتن‌ریزی) تحت اثر بارگذاری‌های محتمل در شرایط مختلف بهره‌برداری - تامین شرایط ظاهری مطلوب در رویه‌های بالادست و پایین‌دست و پرهیز از وقوع نشت‌های بیش از حد انتظار و مخرب از بدنه سد (در توده بتن و درزهای اجرایی بتن‌ریزی) با توجه به معیارها و اهداف فوق. عملا فرایند طراحی بدنه سد. به خصوص در سدهای وزنی بتن غلتکی, کاملا متاثر و مرتبط با مطالعات تحلیلی شامل تحلیل‌های حرارتی حین ساخت و تحلیل‌های پایداری بدنه سدء و نیز ملاحظات مربوط به فلسفه و روش اجرا می‌باشد. در این راستاء تعریف حدود و معیارهای پذیرش (۳110۲12-) 0ع۸000012) یکی از مراحل مهم تدوین معیارهای طراحی برای هر پروژه بوده و بر اساس آن» بروز لفشزش‌های محدود و موضعی (در شرایط وقوع زلزله‌های بسیار بزرگ)» بروز تنش‌های کششی و یا ترک‌های موضعی, و نیز وقوع نشت در بعضی نواحی بدنه سد. به شکلی که منجر به شرایط بحرانی یا نامطلوب (مطابق با مشخصات و نیازهای طراحی) نگردد. قابل پذیرش خواهد بود. بر اساس ساختار تنظیم شده برای این راهنماء ملاحظات و مبانی کلی طراحی جانمایی و طرح هندسی بدنه سد در این فصل, و با توجه به اهمیت معیارهای ایمنی و پذیرش» این موضوع به طور مستقل در فصل ششم ارائه شده است. مطالب مربوط به تحلیل‌های پایداری تحلیل‌های حرارتی, و تحلیل‌های تنش بدنه سد و پی نیز به ترتیب در فصل‌های هفتم. هشتم. و نهم و همچنین ملاحظات طراحی سیستم پایش و رفتارنگاری بدنه سد در فصل دهم این راهنما ارائه شده‌اند. ۳-۵- جانمایی و محوریابی سد و سازه‌های جنبی اولین مرحله در طراحی جانمایی بدنه سد انتخاب محور مناسب و بهینه برای بدنه سد می‌باشد. عوامل موثر زیر در - توپوگرافی و مرفولوژی دره -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- طراحی جانمایی و اجزای سد ۹/۳ ۸۹ - جنس و پارامترهای رفتاری توده سنگ تشکیل دهنده پی - ساختار و نحوه استقرار واحدهای مختلف سنگ از بعد مشکلات یا پتانسیل‌های موجود برای آب‌بندی تکیه‌گاه‌ها - ساختار و نحوه استقرار واحدهای مختلف سنگ از بعد پتانسیل ایجاد شرایط ناپایداری در توده سنگ - موقعیت گسل‌ها و شکستگی‌های بزرگ در ساختگاه سد و میزان اهمیت آن‌ها - موقعیت نواحی خرد شده سنگ. نواحی واریزه‌ای. و بلوک‌های ناپایدار در توده سنگ - ملاحظات و محدودیت‌های اجرایی بدنه سد و سازه‌های جنبی - وجود موقعیت‌های مناسب برای سازه‌های جنبی نظیر سیستم انحراف, سرریزهاء حوضچه آرامش, و ساختمان نیروگاه از بعد شرایط ژئوتکنیکی. محور سد باید به نحوی تعیین گردد که بدنه سد متکی بر توده سنگ سالم مقاوم و عاری از شکستگی‌های مهم نواحی خردشده و واریزه‌ای بوده و امکان بروز لغزش و سقوط توده‌های ناپایدار سنگ بر روی بدنه سد. ساختمان نیروگاه, و سازه‌های جنبی وجود نداشته باشد (احتمال بروز لغزش‌های اینگونه در مخزن سد نیز باید به برای بهبود شرایط پایداری کلی بدنه سد و توده سنگ پی, بدنه سد باید ترجیحا در محدوده‌هایی از دره که خطوط توپوگرافی دیواره‌های جناحین همگرا (و یا حداقل غیر واگرا) هستند. جانمایی گردد. از نظر هندسی, به طور معمول محور سد وزنی به صورت یک خط مستقیم و تقریبا عمود بر امتداد غالب خطوط توپوگرافی تعیین می‌گردد. با این حال در مواردی بسته به شرایط توپوگرافی و یا ضرورت‌های ناشی از جانمایی سازه‌های وابسته (نظیر ساختمان نیروگاه آبگیرهای بزرگ. رسوب گیر و ...)» محور سد ممکن است به صورت چند خطی و یا منحنی تعریف گردد. در این موارد باید دقت نمود که خمیدگی و انحنای کلی محور سد ترجیحا به سمت پایین‌دست بوده و از ایجاد شکستگی‌های به سمت داخل مخزن. به دلیل این که این نوع شکستگی در محور سد در معرض کشش قرار داشته و می‌تواند مجرای پایداری سدهای وزنی عملا در محاسبات تحلیل پایداری مقطع سد منظور نمی‌گردد [۲۴]: حص ۱ ی 1 ۹ ۱ الف- خمیدگی یا شکستگی مناسب بدنه سد ب - خمیدگی با شکستگی نامناسب بدنه سد شکل ۱-۵- شکستگی (خمیدگی) مناسب و نامناسب در محور بدنه سد -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۰ ۹/۰ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی از نظر پارامترهای رفتاری پی» توده سنگ مقاوم مناسب برای سدهای بتنی وزنی متعارف. برای سدهای وزنی بتن غلتکی هم مناسب می‌باشند. علاوه بر این. هزینه کم‌تر و ویژگی‌های رفتاری سدهای وزنی بتن غلتکی این امکان را فراهم می‌آورد که با عریض‌تر کردن مقطع سد و یا کاهش مدول تغییرشکل بدنه سدء تنش‌های اعمال شده به پی را کاهش داده و اثرات نامطلوب تغییرشکل‌های پی را کنترل نمود. بنابراین امکان احداث سدهای وزنی بتن غلتکی بر روی پی‌هایی که برای سدهای بتنی وزنی متعارف قابل پذیرش نیستند نیزء با در نظر گرفتن تمهیدات طراحی مناسب. وجود دارد. سدهای وزنی بتن غلتکی ۲-0۳6۵۳۵۱۵ ۲1265 وات 000۳86 10ات 001005 کل و 36600۳۵ نمونه سدهایی هستند که بر روی پی‌های نامناسب برای سدهای بتنی وزنی متعارف ساخته شده‌اند [۱۸]. هر چند ارائه یک معیار کی برای حدود مدول تغییرشکل مناسب برای توده سنگ پی سدهای وزنی (متعارف و بتن غلتکی) به سادگی میسر نمی‌باشد. ولی با توجه به تجربه طراحی و تحلیل سدهای بتنی وزنی مختلف. می‌توان در مرحله مطالعات امکان‌سنجی, حدود ارائه شده در جدول (۱-۵) را برای این منظور در نظر گرفت. در این جدول ۲ معرف مدول تغییرشکل بتن. و ون معرف مدول تغییرشکل توده سنگ پی می‌باشند. بر اساس حدود آرائه شده در جدول (۱-۵)» ملاحظه می‌گردد که با کاهش مدول تغییرشکل بتن (استفاده از بتن غلتکی با مواد سیمانی کم)» احداث سد وزنی بتن غلتکی در توده‌های ضعیف‌تر سنگ پی امکان‌پذیر می‌گردد. جدول ۱-۵- حدود مدول تغییرشکل مناسب برای توده سنگ پی سدهای وزنی بتن غلتکی |۳۳| ۳ ۳ تمهیدات طراحی خاص) ۳ 5 5 درصورتی که توده سنگ پی سد از حداقل کفایت لازم برای احداث یک سد وزنی بتن غلتکی یا متعارف برخوردار باشد. هیچ محدودیتی از بعد شرایط هندسی و شکل دره برای احداث سد بتنی وزنی متعارف و یا سد وزنی بتن غلتکی وجود ندارد. با توجه به عدم امکان رقابت اقتصادی سدهای بتنی وزنی متعارف با سدهای بتنی قوسی و نیز سدهای خاکی و سنگریزه‌ای, احداث سدهای بتنی وزنی متعارف در دره‌های ۷ شکل و باریک (با نسبت عرض به ارتفاع کم‌تر از ۲) و در دره‌های بسیار عریض (با نسبت عرض به ارتفاع بیش‌تر از ۶) عموما از نظر اقتصادی توجیه‌پذیر نمی‌گردد. در این خصوص, با توجه به هزینه کم‌تر واحد حجم بتن غلتکی و تنوع تکنیک‌های طراحی و امکانات اجرایی قابل اعمال و استفاده در سدهای وزنی بتن غلتکی, این نوع سدها در طیف گسترده‌تری از دره‌هاء از دره‌های بسیار کم‌عرض تا دره‌های بسیار عریض, از نظر اقتصادی توجیه‌پذیر می‌ گردند. البته با توجه به مشکلات ترافیک و تردد ماشین‌آلات متعارف اجرایی سدهای وزنی بتن غلتکی در دره‌های کم‌عرض و طولانی» به طور معمول انتخاب گزینه سد وزنی بتنی غلتکی برای این نوع دره‌ها منطقی و -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- طراحی جانمایی و اجزای سد ۹/۳ ۹ قابل توصیه نمی‌باشد مگر در شرایطی که احداث گزینه سد بتنی قوسی به‌دلایلی امکان‌پذیر نبوده و از ماشین‌آلات خاص اجرایی برای سد وزنی بتن غلتکی استفاده گردد. با توجه به محوریت «سهولت و سرعت اجرا» در سدهای بتن غلتکی. در نظر گرفتن امکانات و شرایط اجرایی پروژه در مطالعات محوریابی (و جانمایی سازه‌های جنبی) سدهای وزنی بتن غلتکی ضروری بوده و تاثیر این عامل می‌تواند به سیمای طرح بهینه کاملا متفاوتی برای گزینه سد بتنی وزنی غلتکی در مقایسه با سد بتنی وزنی متعارف گردد. برای نمونه. با توجه به ماشین‌آلات و امکانات اجرایی پیمانکار در برخی موارد جانمایی محور سد در بخش عریض‌تر دره علیرغم افزایش حجم بدنه سدء ممکن است به دلیل تسهیل و تسریع فرایند اجرا توجیه‌پذیر و اقتصادی گردد. ۳-۵- طراحی هندسه بدنه سد پس از تعیین محور سد. طراحی هندسه بدنه سد با طراحی و تحلیل پایداری عمیق‌ترین (بحرانی‌ترین) مقطع عرضی بدنه سد صورت می‌پذیرد. در شرایطی که مقطع قائم سد با هندسه متغیر طراحی گردد. و یا کیفیت توده سنگ در نواحی مختلف پی متغیر باشد. تحلیل پایداری مقاطع با ارتفاع کم‌تر نیز بسته به مورد باید کنترل گردد. با توجه به این که در سدهای وزنی (متعارف یا بتن غلتکی) معمولا سرریز در بخش میانی تاج سد قرار می‌گیرد. توجه کافی به هندسه سرریز و حوضچه آرامش در جانمایی محور و طراحی مقطع عرضی بدنه سد ضروری می‌باشد. با افزایش ارتفاع سد پیچیدگی و حساسیت رفتار بدنه سد در شرایط بارگذاری مختلفء به خصوص در شرابط بارگذاری دینامیکی زلزله افزایش می‌یابد. همچنین روش اجرا و ملاحظات اقتصادی مربوط به هزینه‌های پروژه نیز با افزایش ارتفاع سد تغییر یافته و فرایند بهینه اجرایی یک سد بلند می‌تواند کاملا متمایز از روش اجرای بهینه یک سد کوتاه باشد. از سوی دیگرء با توجه به اهمیت بیش‌تر اهداف احداث سدهای با ارتفاع بیش‌ترء معمولا کیفیت عملکرد و کارایی مورد انتظار از این سدها بالاتر می‌باشد. بر همین اساس, از دیدگاه ملاحظات طراحی و اجرایی, می‌توان سدهای وزنی بتن غلتکی را در سه رده «سدهای کوتاه (با ارتفاع کم‌تر از حدود ۳۰ متر)». «سدهای متوسط (با ارتفاع بین ۳۰ تا ۶ متر)» و «سدهای بلند (با ارتفاع بیش‌تر از ۹۰ متر)» دسته‌بندی نمود. اصول کلی و ملاحظات طراحی مقطع قائم سدهای وزنی بتن غلتکی عموما شبیه سدهای وزنی متعارف می‌باشد و تفاوتی از نظر اصول پایه طراحی بین سدهای با ارتفاع مختلف وجود ندارد. با این حال, علیرغم اصول پایه طراحی یکسان, با توجه به تغییر حساسیتها و ملاحظات طراحی و اجرایی و نیز تغییر عملکرد و کارایی مورد انتظار نسبت به ارتفاع سد. می‌توان معیارهای طراحی مقطع فائم سدهای وزنی بتن غلتکی را برای دو رده «سدهای کوتاه» و «سدهای بلند» تفکیک نمود. معیارهای طراحی سدهای با ارتفاع متوسط بسته به شرایط ژئوتکنیکی ساختگاه, فلسفه طراحی و روش اجرای مورد نظرء و همچنین نوع عملکرد مورد انتظار می‌تواند مشابه با معیارهای طراحی سدهای کوتاه با معیارهای طراحی سدهای بلند. و یا تلفیق مناسبی از آن‌ها با نظر طراح, انتخاب گردد. با توجه به فلسفه طراحی نسبتا -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۲ ۹/۳۰ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی محافظه کارانه‌تر سدهای بتن غلتکی (1]-)14. ضوابط طراحی هندسی این سدها را می‌توان مشابه ضوابط طراحی سدهای با کاهش ارتفاع سد. مقاومت مورد نیاز برای بتن (و برای سطوح درزهای اجرایی بتن‌ریزی) نیز کاهش می‌یاید. بر همین اساس. غالب «سدهای بتن غلتکی کوتاه». با توجه به ملاحظات فنی, اجرایی, و اقتصادی از نوع «سد وزنی بتن غلتکی با مواد سیمانی کم» هستند. در سدهای با ارتفاع متوسط و بلند. مقادیر بالاتر پارمترهای مقاومتی برای بتن و سطوح درزهای اجرایی بتن‌ریزی مورد نیاز می‌باشد و علاوه بر این» این سدها معمولا با اهداف مهم‌تری نظیر تولید انرژی برق» تامین و ذخیره آب. وکنترل سیلاب‌های بزرگ احداث می‌گردند. بنابراین با توجه به نیازهای طراحی بالاتر و اهمیت و لزوم عملکرد ایمن سدهای با ارتفاع متوسط و بلند در طولانی مدت. و همچنین نظر به ریسک خطر بسیار بزرگ‌تر ناشی از ایراد خسارت یا انهدام آن‌هاء معمولا «سدهای با ارتفاع متوسط و بلند» از نوع «سدهای بتن غلتکی با مواد سیمانی متوسط تا زیاد» می‌باشند. البته قاعده فوق کلی نیست و در پاره‌ای موارد به‌منظور کنترل و ارزیابی روش اجرای سد بتن غلتکی اصلی, فرازبند با استفاده از بتن غلتکی با مواد سیمانی زیاد و ضوابط مشابه با سد بلشد اصلی طراحی و اجرا می‌گردد. همچنین در برخی موارد در سدهای با ارتفاع متوسط و بلند. به دلیل شرایط ژئوتکنیکی (توده سنگ پی نسبتا ضعیف) و یا ملاحظات اجرایی و اقتصادی خاص, استفاده از بتن غلتکی با مواد سیمانی کم (مدول تغییرشکل کم) الزام‌آور و موجه می‌گردد. در هر حال, تصمیم‌گیری برای نوع بتن غلتکی و فلسفه طراحی در مورد هر پروژه مستلزم بررسی همه‌جانبه نوع و طول دوره عملکرد مورد انتظار از سد. اهمیت و ارتفاع سد.ء ریسک خطر (یا ضرر اقتصادی) ناشی از ایراد خسارت یا انهدام بدنه سد. شرایط و محدودیت‌های فنی ساختگاه, کیفیت منابع قرضه و مواد سیمانی در ۱-۴-۵- طراحی هندسه مقطع قائم سدهای کوتاه با توجه به شکل تیپ مقطع سدهای بتنی وزنی» نسبت سطح به حجم بدنه سد با کاهش ارتفاع سد افزایش می‌یابد. با توجه به این شرایط و با درنظر گرفتن هزینه‌های تجهیز اولیه برای عملیات قالب‌بندی, با کاهش ارتفاع سد. درصد هزینه‌های قالب‌بندی افزایش یافته و در سدهای بتنی وزنی کوتاه هزینه‌های مذکور درصد معنی‌داری از کل هزینه‌های سد را تشکیل می‌دهد. بر اساس این شرایط. امکان حذف عملیات قالب‌بندی در سدهای کوتاه به‌لحاظ صرفه‌جویی برای حذف قالب‌بندی رویه‌های بالادست و پایین‌دست. شیب رویه‌های سد باید به‌نحوی کاهش یابد که پایداری نسبی مخلوط بتن تازه در آن شیب در شرایط بتن‌ریزی و تحکیم بتن» بدون استفاده از قالب, حفظ گردد. طبیعتا این الزام سبب افزایش سطح مقطع و حجم بتن بدنه سد خواهد شد و در سدهای بتنی وزنی متعارف. به دلیل هزینه نسبتا بالای واحد حجم بتن و نیز روانی مخلوط بتن تازه. از نظر اقتصادی و فنی این امکان وجود ندارد. در مقابل در سدهای وزنی بتن غلتکی, با توجه به هزینه نسبتا کم‌تر واحد حجم بتن و نیز روانی کم (یا نسبتا خشک بودن) مخلوط بتن تازه» -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - طراحی جانمایی و اجزای سد ۹/۳۰ ۹1۳ امکان حذف عملیات قالب‌بندی با طراحی شبب‌دار هر دو رویه بالادست و پایین‌دست وجود داشته و تجربیات موجود در این زمینه مبین اقتصادی بودن این نحوه طراحی در شرایط متعارف می‌باشد [۱۸]. با توجه به ملاحظات فوق, یکی از دلایل تمایل به استفاده از بتن غلتکی با مواد سیمانی کم در سدهای کوتاه. علاوه بر کاهش حداکثری هزینه واحد حجم بتن, افزایش پایداری مخلوط بتن تازه با فراهم شدن امکان تولید «مخلوط بتن تازه خشک‌تر» می‌باشد. با توجه به ملاحظات فوق,ء هندسه تیپ مقطع سدهای وزنی بتن غلتکی کوتاه با در نظر گرفتن ملاحظات و ضرورت‌های فنی و اجرایی مختلف در شکل (۲-۵) نشان داده شده است [۱۸]. شایان ذکر این که همه جزییات نشان داده شده در شکل (۲-۵) همواره الزامی نبوده و تمهیدات لازم برای هندسه مقطع سد باید بسته به شرایط انتخاب و طراحی گردد. از نظر فنی. طراحی متقارن مقطع بدنه سد سبب بهبود شرایط پایداری بدنه سد و نیز کاهش سطح تنش‌های ایجاد شده در بدنه سد در شرایط بارگذاری مختلف. و متناسبا کاهش مقاومت مورد نیاز بتن (و درزهای اجرایی بتن‌ریزی) خواهد شد. با کاهش مقاومت و مشخصات فنی مورد نیاز برای بتن» از حساسیت و ضرورت آزمایش‌های تفصیلی منابع قرضه و نیز کنترل طرح اختلاط بتن با ساخت نمونه‌های آزمایشی متعدد قبل از شروع بتن‌ریزی بدنه سد. کاسته شده و این امکان برای طراح فراهم می‌گردد که بر اساس تجربیات مشابه و قضاوت مهندسی منابع قرضه و طرح اختلاط مناسب برای بتن را تعیین نماید. ۱ ار بالادست _دیوار آب‌بند دیوار آب‌بند ۵ . خاکریز را شکل ۲-۵- هندسه تیپ مقطع سدهای وزنی بتن غلتکی کوتاه |۱۸] با استفاده از بتن غلتکی با مواد سیمانی کم. سختی (مدول تغییرشکل) بتن بدنه سد کاهش یافته و در عین حال ظرفیت کرنش کششی بتن غلتکی بدنه سد افزایش می‌یاید. در نتیجه این فرایند. مقاومت بتن بدنه سد در برابر ترک‌خوردگی افزایش یافته و این امکان فراهم می‌گردد که فواصل درزهای انقباضی قائم بدنه سد بیش‌تر در نظر گرفته شود. این امکان نیز به نوبه خود در کاهش هزینه‌های واحد حجم بتن و افزایش سرعت بتن‌ریزی موثر خواهد بود. علاوه بر این. در صورت استفاده از بتن غلتکی با مواد سیمانی کم و طراحی متقارن مقطع بدنه سد. با توجه به یکنواختی بیش‌تر و کاهش مقدار تنش‌های فشاری وارد بر پی» و نیز کاهش سختی و افزایش ظرفیت کرنش کششی بتن غلتکی بدنه سد. ظرفیت تحمل تغییرمکان‌های بزرگ‌تر در بدنه سد (ناشی از انعطاف‌پذیری زیاد در پی) ایجاد شده و عملکرد بسیار مناسبی برای بدنه سد بر روی پی‌های نرم و انعطاف‌پذیر (پی‌های غیرسنگی) حاصل می‌گردد. بنابراین در شرایطی که احداث سد وزنی بتن غلتکی (با ارتفاع کم یا متوسط) بر روی پی‌های نرم اجتناب‌ناپذیر گردد. تکنیک طراحی فوق راهکار مناسبی برای تامین رفتار مناسب و ایمن بدنه سد خواهد بود. بدیهی است در این شرایط متناسب با -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۴ ۹/۳۰ راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن غلتکی ارتفاع سد و شرایط ژئوتکنیکی ساختگاه مورد نظرء حساسیت و اهمیت منابع قرضه و طرح اختلاط بتن بدنه سد برای تحقق نیازها و الزامات طراحی افزایش یافته و بررسی‌ها و آزمایش‌های جامعی برای دستیابی به کیفیت و دانه‌بندی مناسب سنگ‌دانه‌ها و طرح اختلاط مناسب بتن باید انجام یاید. در سدهای کوتاه, به خصوص در ترازهای فوقانی بدنه سد. مقاومت برشی (و مقاومت فشاری) لازم برای بتن و درزهای اجرایی از بعد الزامات سازه‌ای و پایداری بسیار کم و ناچیز می‌باشد. با این حال, در شرایطی که احتمال روگذری سیلاب از تاج سد در طول دوره بهره‌برداری وجود داشته باشد (نظیر شرایط فرازبندهای بتن غلتکی)» برای حفظ ایمنی و یکپارچگی بدنه سد. چسبندگی مناسبی در سطوح درزهای اجرایی بتن‌ریزی فوقانی سد باید تامین گردد. برای این منظور می‌توان از ملات بستر مناسب در سطح چند درز اجرایی بتن‌ریزی نزدیک تاج سد استفاده نمود [۱۸]. با توجه به مقاومت کم سازه‌ای مورد نیاز برای بتن در سدهای کوتاه. معمولا میزان مواد سیمانی مورد نیاز بتن در این سدها با توجه به الزامات تامین سطوح ظاهری مناسب برای بدنه سد. کارایی مناسب مخلوط بتن تازه, دانه‌بندی منابع قرضه موجود. کیفیت تجهیزات تولید و اجرای بتن» و نیز میزان کنترل و نظارت بر روند عملیات اجرایی» تعیین می‌گردد. در صورت لزوم آب‌بندی بدنه سدهای وزنی بتن غلتکی کوتاه, می‌توان با اجرای سریع و پیوسته لایه‌های متوالی بتن, استفاده از ملات بستر در محدوده بالادست سطوح درزهای اجرایی بتن‌ریزی, و یا استفاده از پوشش آب‌بند در رویه بالادست (۵ 1۵۲0۳۵۲ 09170210)» آب‌بندی مطلوب بدنه سد را تامین نمود. از دیدگاه سهولت اجرایی. شیب ‎۰/۹٩‏ افقی به ۱/۰ قائم (0.91/:1.011) برای اجرا و تحکیم مخلوط‌های مختلف بتن غلتکی. بدون نیاز به قالب. مناسب و قابل توصیه می‌باشد. در این شرایط الزامات پایداری بدنه سد نیز با حاشیه اطمینان بالایی تامین شده و تحلیل پایداری بدنه سد. به جز برای کنترل شرایط خاص بارگذاری, ضرورت نمی‌یابد. از بعد تامین عرض عبور لازم در دوره بهره‌برداری, حداقل عرض حدود ۴/۰ متر در تاج سد کافی می‌باشد. ولی در تعیین عرض تاج سد باید به الزامات ماشین‌آلات اجرایی معمول برای سدهای کوچک نیز توجه گردد. در برخی موارد از نظر اجرایی و اقتصادی, اجرای خاکریز در رویه بالادست (و یا پایین‌دست) سدهای وزنی بتن غلتکی به‌منظور کمک به ایستایی مخلوط بتن تازه و ایجاد امکان افزایش شیب رویه بالادست (و کاهش احجام) سد. تامین عرض عبور لازم از تاج سد در دوره بهره‌برداری (در صورت عبور ترافیک از تاج سد) و تامین دسترسی به ترازهای مختلف بدنه سد در دوره اجراء توجیه‌پذیر می‌گردد. علاوه بر این. اجرای خاکریز نفوذناپذیر در رویه بالادست سد می‌تواند در بهبود شرایط آب‌بندی بدنه سد نیز موثر باشد. همچنین اجرای خاکریز در رویه پایین‌دست می‌تواند در پوشاندن نشت‌های جزئی احتمالی از بدنه سد و حفاظت از بتن رویه پایین‌دست سد در برابر شرایط محیطی موثر باشد. در صورت احداث سد بر روی پی‌های نفوذپذیرء اجرای تزریق‌های تحکیمی پی برای تامین پایداری بدنه سد و با اجرای دیوار آب‌بند (۷/۵11 ۲۱1۵۲۲) برای کنترل تراوش از پی ضرورت می‌یابد. در این شرایط. معمولا تجربه نشان داده است که اجرای یک بالشتک بتنی (۸۲01) در بالادست (یا پایین‌دست) با گسترده کردن لایه‌های تحتانی بتن بدنه سد. راهکار سریع‌ترء ارزان‌ترء و آسان‌تری در مقایسه با تزریق‌های تحکیمی پی برای تامین پایداری بدنه سد و یا اجرای دیوار -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - طراحی جانمایی و اجزای سد ۹/۳۰ ۹۵ آب‌بند می‌باشد. اجرای یک دیوار آب‌بند کوتاه در منتهی‌الیه بالادست بالشتک بتنی نیز معمولا در پایداری و بهبود عملکرد آن موثر خواهد بود (شکل ۲-۵). میزان گسترش (عرض) بالشتک بتنی بر اساس مطالعات تحلیل نشت و خطوط جریان آب در پی تعیین می‌گردد. البته کنترل نشست و فولاد‌گذاری لازم برای بالشتک بتنی (بر اساس روابط سازه‌ای دال خمشی) نیز در تعیین عرض کنترل بلند شدن بالشتک در اثر فشار برکنش معمولا ضرورت می‌یابد [۱۸]. ۲-۴-۵- طراحی هندسه مقطع قائم سدهای بلند ملاحظات فنی و اقتصادی طراحی مقطع قائم سدهای وزنی بتن غلتکی بلند کاملا متفاوت با سدهای کوتاه می‌باشد. به طور معمول شرایط ظاهری رویه‌های بالادست و پایین‌دست در سدهای با ارتفاع متوسط و بلند از اهمیت بیش‌تری برخوردار بوده و از نظر اقتصادی نیز هزینه قالب‌بندی رویه بالادست سد در مقایسه با هزینه حجم بتن اضافی ناشی از شیب‌دار اجرا کردن آن. کاملا توجیه‌پذیر می‌گردد. بنابراین به‌منظور بهینه شدن حجم بتن بدنه سد. رویه بالادست در سدهای با ارتفاع متوسط و بلند بر اساس نیازهای پایداری و سازه‌ای به صورت قائم و یا با یک شیب تند طراحی می‌گردد. البته در شرایط خاصی که ضعف نسبی توده سنگ پی ایجاب می‌نماید. به‌منظور یکنواخت‌تر شدن و کاهش مقادیر تنش وارد بر پی. طراحی هندسه مقطع قائم سدهای با ارتفاع متوسط و بلند به شکل ذوزنقه و با شیب تقریبا مساوی در رویه‌های بالادست و پایین‌دست. ضروری می‌گردد. با توجه به شرایط فوق, در غالب موارد ملاحظات مربوط به تأمین پایداری بدنه سد عامل تعیین کننده در طراحی هندسه مقطع قائم سدهای وزنی بتن غلتکی می‌باشد. مقطع قائم بسیاری از سدهای وزنی بتن غلتکی بر اساس هندسه تیپ و کلاسیک سدهای بتنی وزنی, شامل رویه بالادست قائم» رویه پایین‌دست با شیب ثابت (0.8-0.911:1. 0۷)» و یک بخش با ضخامت ثابت حدود ۴/۰ تا ۷/۰ متر در ترازهای فوقانی مقطع سد. طراحی شده است. با این حال, با توجه به هزینه واحد کم‌تر بتن غلتکی, این امکان وجود دارد که با کاهش شیب رویه پایین‌دست سدو یا با اعمال سایر تکنیک‌های طراحی که به طور شماتیک در شکل (۳-۵) ارائه شده است. تنش‌های وارده بر پی. مقاومت فشاری مورد نیاز برای بتن غلتکی, و یا پارامترهای مقاومت برشی مورد نیاز برای درزهای اجرایی بتن‌ریزی را کاهش داد. با کاهش مقاومت فشاری مورد نیاز برای بتن غلتکی» میزان مواد سیمانی لازم در بتن نیز کاهش یافته و متناسبا هزینه و تنش‌های حرارتی ایجاد شده در بتن کاهش می‌پیابند [۱۸]. در ادامه موارد کاربرد تکنیک‌ها و گزینه‌های طراحی نشان داده شده در شکل (۳-۵)» با تفکیک ملاحظات طراحی هندسی بخش‌های مختلف مقطع سد. ارائه می‌گردد. در توضیح موارد کاربرد هر یک از تکنیک‌های طراحی, شماره لاتین متناظر در شکل (۳-۵) در داخل پرانتز ذکر شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۶ ۹/۳۰ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلنک شکل ۳-۵- گزینه‌های طرح هندسی مقطع قائْم سدهای وزنی بتن غلتکی با ارتفاع متوسط و بلند |۱۸ ۱-۲-۴-۵- ملاحظات طراحی روبه بالادست و تاج سد اجرای یک دیوار جان‌پناه در محدوده تاج سد برای تامین بخشی از ارتفاع آزاد مورد نیاز برای سرریزهاء هم منجر ب کاهش حجم بتن در محدوده تاج سد می‌گردد و هم یک حفاظ برای پرسنل بهره‌بردار (و سایر افراد و وسایل نقلی عبوری از تاج سد) فراهم می‌آورد (۲). در صورت استفاده از قطعات (یا پانل‌های) پیش‌ساخته بتنی در رویه بالادس- دیوار جان‌پناه تاج سد را نیز می‌توان با همان قطعات پیش‌ساخته و در ادامه پانل‌های رویه بالادست احداث نمود. ارتفا دیوار جان‌پناه بالادست با توجه به ملاحظات سازه‌ای و ایمنی به طور معمول حدود ۱/۲۰ متر انتخاب می‌گردد. ۱ شرایطی که احتمال پدیده روگذری آب از روی تاج سد در شرایط وقوع سیلاب‌های بزرگ قابل توجه باشد. می‌توا بخشی از دیوار جان‌پناه را به صورت «شسته شونده» اجرا نمود تا روگذری سیلاب فقط در بخش محدودی از بدنه س رخ دهد. با این تکنیک می‌توان خطر ریزش آب بر روی سازه‌های حساس پایین‌دست (نظیر ساختمان نیروگاه) را تا ح< زیادی برطرف نمود [۱۸]. ی سا 4 4 ۰ ۱ ت 3 2 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- طراحی جانمایی و اجزای سد و۵1( ۹۷ ضخامت تاج سد با توجه به عوامل مختلفی از جمله عرض لازم برای تردد از تاج سد در دوره اجرا و بهره‌برداری, میزان تاثیر مثبت جرم اضافی تاج سد بر روی پایداری مقطع سد (در برابر لغزش و واژگونی)» اثر افزایش جرم محدوده تاج سد بر رفتار دینامیکی کلی و موضعی بدنه سد. و هزینه بتن اضافی لازم برای افزایش ضخامت محدوده تاج سد. تعیین می‌گردد (۳). ضخامت حداقل تاج در سدهای با ارتفاع متوسط و بلند برای تامین عرض عبور لازم در دوره بهره‌برداری (مشابه با سدهای کوتاه) برابر ۴/۰ متر می‌باشد. با این حال در غالب سدهای وزنی بتن غلتکی. عرض تاج سد کم‌تر از حدود ۵/۰ تا ۶/۰ متر در نظر گرفته نمی‌شود. اگرچه نیاز سازه‌ای برای مقاومت بتن غلتکی در محدوده تاج سد ناچیز می‌باشد. ولی از بعد الزامات نمای ظاهری بدنه سد و الزامات دوام (نفوذ ناپذیری, مقاومت در برابر سایش, و مقاومت در برابر شرایط محیطی). حداقل مقاومت بتن غلتکی محدوده تاج سد حدود ۷۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع توصیه می‌شود [۱۸]. افزایش ضخامت پایه (کف) سد با شیب‌دار کردن رویه بالادست به نحو موثری سبب بهبود پایداری بدنه سد می‌گردد (۴). مزیت دیگر شیب‌دار کردن رویه بالادست سد. تغییر جهت فشار آب و ایجاد یک مولفه قائم رو به پایین (و پایدارساز) در نیروی هیدرواستاتیک وارد بر بدنه سد می‌باشد. شیب رویه بالادست مقطع سد در سدهای بلند به طور معمول در حدود 0.1-0.211:1.0۷ در نظر گرفته می‌شود. با توجه به نیازهای پایداری و سازه‌ای, نقطه شروع شیب در رویه بالادست سد را می‌توان از تاج سد و یا از ارتفاع‌های میانی رویه بالادست در نظر گرفت. در صورت شروع شیب از ارتفاع‌های میانی, پتانسیل ایجاد تمرکز تنش در محدوده نقطه تغییر شیب رویه بالادست در شرایط بارگذاری دینامیکی وجود دارد و به همین جهت از ایجاد تغییرات شیب و شکست‌های تند در رویه بالادست باید پرهیز گردد. با توجه به رفتار کاملا طره‌ای سدهای وزنی بتن غلتکی, پتانسیل ایجاد تنش‌های کششی در پاشنه بالادست مقطع سد در اثر اعمال فشار آب و نیز در بارگذاری دینامیکی زلزله وجود دارد. به حداقل رساندن (و یا حذف) تنش‌های کششی در محدوده پاشنه بالادست مقطع سد. به خصوص برای بارهای استاتیکی عادی, یک معیار طراحی بهینه مقطع سدهای وزنی است. با این اجتناب‌ناپذیر می‌باشد. استفاده از مخلوط بتن با مواد سیمانی زیاد و یا استفاده از ملات بستر در درزهای اجرایی در محدوده مجاور رویه بالادست برای اطمینان از تامین مقاومت کششی لازم در این ناحیه توصیه می‌گردد [۱۸]. تمهیدات لازم برای کنترل و کاهش فشار برکنش در سدهای بلند کاملا ضروری می‌گردد. برای این منظور طراحی و اجرای پرده تزریق (۶) و پرده زهکش (۷) در پی سد (در نزدیکی رویه بالادست) یک راهکار موثر و متداول می‌باشد. در صورت لزوم. می‌توان با امتداد پرده زهکش در درون بدنه سد. فشار برکنش در درزهای اجرایی بدنه سد را نیز کاهش داد (۷). پرده تزریق متشکل از یک (یا چند) سری گمانه با فواصل و عمق مناسب (حدود ۴۰ تا ۷۰ درصد ارتفاع آب) می‌باشد که پس از تزریق -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۸ ۹/۳۰ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی توده سنگ پی از طریق گمانه‌های مذکورء یک پرده و مانع با نفوذپذیری خیلی کم در برابر نشت آب و ایجاد فشار برکنش در پی سد ایجاد می‌کند. در توده‌های سنگ نسبتا ضعیف و بسیار نفوذپذیر احداث یک دیوار آب‌بند. جایگزین پرده تزریق می‌گردد. به طور معمول در پایین‌دست پرده تزریق» یک شبکه گمانه زهکش (معمولا با فواصل حدود ۳ تا ۵ متر) برای اطمینان از عملکرد پرده تزریق و کاهش فشار برکنش احداث می‌گردد [۱۸]. شایان ذکر این‌که هدف از احداث پرده تزریق (و یا دیوار آب‌بند) علاوه بر کاهش فشار برکنش, کنترل و کاهش میزان نشت از پی و تکیه‌گاه‌های سد نیز می‌باشد. جزییات و مبانی طراحی پرده تزریق و پرده زهکش در دستورالعمل‌ها و مراجع ذیربط ارائه شده است. کف سد در محل پرده تزریق به طور معمول به میزان .. اختلاف فشار در محل پرده تزریق و فشار پایاب کاهش داده می‌شود. با توجه به نحوه اثر پرده تزریق» هرچه پرده تزریق به رویه بالادست سد نزدیک‌تر باشد. فشار پرکنش وارد بر کف سد کم‌تر خواهد بود. ولی در جانمایی پرده تزریق باید به این نکته توجه داشت که در صورت وجود پتانسیل تنش‌های کششی (و بازشدگی) در سطح تماس بدنه سد و پی در محل پرده تزریق در شرایط بارگذاری غیرعادی (و حتی فوق‌العاده)» ریسک ایجاد شکاف در پرده تزریق در محدوده سطح تماس بدنه سد و پی وجود داشته و در این حالت عملکرد پرده تزریق به شدت کاهش خواهد یافت. بنابراین در تعیین محل پرده تزریق باید به نتایج تحلیل تنش و همچنین تحلیل‌های پایداری در برابر واژگونی توجه شده و محل پرده تزریق به‌گونه‌ای تعیین گردد که ریسک ایجاد شکاف (شکست) در پرده تزریق در محدوده تماس بدنه سد و پی حداقل برای بارگذاری‌های عادی و غیرعادی وجود نداشته باشد. بر اساس تجارب موجود حداقل فاصله مناسب پرده تزریق از رویه بالادست حدود ۱۵ درصد ارتفاع آب نسبت به تراز کف سد می‌باشد. در سدهای بلند و با پی عریض, و یا در سدهایی که ریسک گرادیان حرارتی قابل توجه (به دلیل میزان زیاد مواد سیمانی, استفاده از سیمان با حرارت‌زایی بالاء و یا بتن‌ریزی در دمای نسبتا بالا) در بتن وجود دارد.ء به خصوص در شرایطی که مدول الاستیک بتن نیز زیاد باشد. ممکن است استفاده از درز اجرایی طولی در بخش‌های تحتانی (عریض) بدنه سد به‌منظور جلوگیری از ایجاد ترک حرارتی طولی ضرورت یابد (۸). در این شرایط. درز طولی مذکور می‌بایست از طریق یک گالری, و یا در صورت امکان از خارج از بدنه سد تزریق گردد (در این حالت شبکه لوله‌های تزریق درز باید به نحو مناسبی در سطح درز تعبیه شده و ورودی این شبکه در رویه پایین‌دست سد پیش‌بینی گردد) [۱۸]. احداث یک گالری طولی در ترازهای فوقانی بدنه سد در اغلب موارد بدلایل مختلف ضرورت می‌یاید. با توجه به موثر و کاهش مقاومت بدنه سد. به خصوص تحت اثر بارگذاری و تنش‌های دینامیکی. می‌گردد. طراحی یک ماهیچه بتنی در رویه پایین‌دست در ترازهای فوقانی (به شکل خطی یا منحنی) هم ضخامت بدنه سد را در این ناحیه افزایش -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - طراحی جانمایی و اجزای سد ۹/۳ ۹۹ جرم اضافی ناشی از این ماهیچه در شرایط بارگذاری استاتیکی نیز تاثیر مثبتی در خنشی کردن اثر فشار برکنش و در برابر لغزش (در سطوح درزهای اجرایی و در سطح تماس بدنه سد و پی) وجود نداشته باشد. می‌توان با ایجاد یک ماهیچه در پنجه (رویه پایین‌دست) سد این نیاز طراحی را تامین نمود (۱۰). با طراحی این ماهیچه. هم نیروی قائم (پایدارساز) بر روی سطوح لغزش اضافه می‌گردد و هم با افزایش طول سطح تماس, چسبندگی کل سطح لغزش افزایش می‌یابد [۱۸]. در شرایطی که مقطع سد در سطوح درزهای اجرایی بتن‌ریزی در داخل بدنه پایدار باشد ولی به دلیل ضعف نسبی توده سنگ پی» نیروی مقاوم کافی برای پایداری در سطح تماس بدنه سد و پی وجود نداشته باشد. با طراحی کلید برشی در کف سد می‌توان نیازهای پایداری را تامین نمود (۱۱). راهکار دیگری که در این شرایط می‌توان اتخاذ نمود. طراحی طراحی کلید برشی در نزدیکی لبه بالادست. به دلیل این که کلید برشی می‌تواند شبیه یک دیوار آب‌بند (۷۷۵[1 1۵1۲ب۱)) نیز عمل کند. در ظاهر بهتر به‌نظر می‌رسد ولی باید توجه داشت در این ناحیه تنش فشاری وارد بر سطح پی حداقل بوده و از سویی عملکرد حتی محدود کلید برشی نزدیک لبه بالادست سبب ایجاد تنش‌های کششی در مقطع سد در راستای نبوده و طراحی کلید برشی در منتهی‌الیه پایین‌دست مقطع سد. با توجه به حداکثر بودن تنش‌های فشاری وارد بر سطح پی در این محدوده. عملکرد بهتری از بعد تامین مقاومت برشی به‌دست می‌دهد. به‌منظور کمینه شدن عرض کلید برشی (در راستای بالادست - پایین‌دست) و به‌منظور اطمینان از انتقال نیروی برشی لازم به توده سنگ پی بدون ریسک وقوع لغزش بر روی درزهای اجرایی بتن‌ریزی,» باید از ملات بستر در سطوح درزهای اجرایی بتن غلتکی در محدوده کلید برشی استفاده شود و یا کلید برشی با استفاده از بتن غلتکی با مواد سیمانی زیاد اجرا گردد. کلید برشی با طولانی‌تر کردن سطح گسیختگی (۱۳) و با ایجاد یک نیروی افقی مقاوم رو به پایین‌دست (۱۳) در توده سنگ پی سبب بهبود شرایط پایداری مقطع سد می‌گردد. تزریق تحکیمی توده سنگ در محدوده کلید برشی و پایین‌دست آن سبب بهبود قابل توجه بازدهی و اطمینان از عملکرد مطلوب کلید خواهد شد [۱۸]. در شرایطی که بتن از ظرفیت لازم برای تحمل تنش‌های فشاری ایجاد شده در بدنه سد برخوردار بوده ولی مقاومت برشی مورد نیاز در درزهای اجرایی بتن‌ریزی وجود نداشته باشد. می‌توان با عریض‌تر کردن مقطع سد و افزایش موثر جرم بدنه سد نیازهای پایداری را تامین نمود. با افزایش مواد سیمانی بتن نیزء به شرط این‌که سبب افزایش تنش‌ها و ریسک ترک‌خوردگی حرارتی و همچنین افزایش ناخواسته مدول الاستیک بتن نگردد. می‌توان نیازهای پایداری در سطوح درزهای اجرایی بتن‌ریزی را تامین نمود. یک راهکار بسیار موثر دیگر برای افزایش مقاومت برشی سطوح درزهای اجرایی» به خصوص در سدهای با مواد سیمانی کم و متوسط و در شرایطی که پتانسیل ایجاد درز سرد (0111[ ۵1[0-)) در بدنه سد وجود دارد. استفاده از ملات بستر -------- صفحهٔ بعد -------- ی ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی در سطوح درزهای اجرایی بتن‌ریزی می‌باشد. محدوده استفاده از ملات بستر در درزهای اجرایی بتن‌ریزی را می‌توان با توجه به ۳-۴-۵- ناحیه‌بندی (700158) بتن بدنه سد در روال متعارف برای ناحیه‌بندی (ع70110) بتن بدنه سد با توجه به نیازهای سازه‌ای و الزامات دوام»ء بتن با مقاومست داخلی بدنه سد در نظر گرفته می‌شود. وجود این تفاوت نوع بتن در تمام لایه‌های بتن‌ریزی» مشکلات و محدودیت‌های اجرایی فراتر از حد انتظاری را در زمان اجرا به همراه دارد. سطح هر لایه بتن غلتکی از بعد سهولت اجرایی بسیار مطلوب و از بعد سرعت اجرا بهینه می‌باشد. به همین جهت در سدهای با ارتفاع کم‌تر از حدود ۳۰ تا ۴۰ مترء از نظر اجرایی و اقتصادی استفاده از یک طرح اختلاط برای کل بدنه سد سد به یک سری نوارهای افقی متناسب با نیازهای پایداری, سازه‌ای و دوام می‌باشد که طبیعتا بتن‌های با مقاومت بیش‌تر در ترازهای پایین‌تر و بتن‌های با مقاومت کم‌تر در ترازهای بالاتر استفاده می‌شوند (۱). حداقل ارتفاع مناسب هر ناحیه (7010) حدود ۱۰ تا ۲۰ متر و اختلاف مقاومت نوع‌های مختلف بتن حدود ۱۶ تا ۳۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع توصیه می‌گردد. برای نمونه بدنه سد 7101821 با ارتفاع ۱۰۴ متر, از نظر مقاومت بتن به ۴ ناحیه (نوار) افقی و سد [ 0[ با ارتفاع ۱۹۰ متر به ۸ ناحیه (نوار) افقی تقسیم شده‌اند [۱۸]. ۴-۴-۵ اجرای بتن با مقاومت بیش‌تر از نیاز طراحی نوسانات کیفیت و مقاومت بتن در فرایند تولید و اجراء به طور معمول هدف‌گذاری طرح اختلاط بتن برای مقاومتی بیش از مقاومت مورد نیاز طراحی صورت می‌پذیرد تا بر مبنای ضوابط و معیارهای آماری. احتمال اجرای بتن با مقاومت کم‌تر از نیاز طراحی به یک حد قابل پذیرش محدود گردد. برای نمونه در آیین‌نامه 4[ آن)۸ بر اساس میزان اهمیت و حساسیت موقعیت هر بخش از سازه» درصد بتن اجرا شده با مقاومت کم‌تر از نیاز طراحی تعیین شده است. بر اساس این آیین‌نامه. به طور متوسط گستره نواحی با مقاومت کم‌تر از نیاز طراحی در یک بخش از سازه نباید از ۲۰ درصد تجاوز کند. برای مثال گستره نواحی با مقاومت برشی کم‌تر (نسبت به مقاومت برشی مد نظر در طراحی) در سطح یک درز دوازدهم این راهنما ارائه شده است). از دیدگاه طراحی با توجه به پیش‌بینی تمهیدات طراحی مناسب برای سرمایش بتن تازه و نیز با توجه به فرضیات و مبانی طراحی, اجرای بتن با مقاومت فراتر از نیاز طراحی در سدهای بتنی وزنی متعارف -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - طراحی جانمایی و اجزای سد ۹/۳ ۱۱ اغلب منجر به یک حاشیه اطمینان بیش‌تر شده و معمولا محدودیتی از این بعد در رویه‌های اجرایی لحاظ نمی‌گردد (هرچند هزینه سرمایش بتن با افزودن میزان سیمان افزایش می‌یاید). در اعمال رویه فوق برای سدهای وزنی بتن غلتکی باید به این نکته توجه داشت که هر میزان افزایش مواد سیمانی برای تولید بتن با مقاومت بالاتر از نیاز طراحی برای پوشش نوسانات کیفی بتن در اجراء می‌تواند منجر به افزایش بیش از حد مجاز کرنش‌ها و تنش‌های حرارتی شده و ریسک ترک‌خوردن بتن را افزایش دهد. علاوه بر این با آفزایش مقاومت و مواد سیمانی در بتن غلتکی, مدول تغییرشکل بتن افزایش و ظرفیت کرنش کششی بتن کاهش یافته و در مجموع رفتار بتن غلتکی شکننده‌تر خواهد شد. پنابراین افزایش مواد سیمانی و مقاومت بتن غلتکی, بر خلاف سدهای بتنی وزنی متعارف. همواره منجر به حاشیه اطمینان اضافی و «یک سد بهتر» نخواهد شد و ممکن است افزایش بیش از حد نیاز و کنترل نشده مقاومت بتن غلتکی منجر به «یک سد گران‌تر و ترک‌خورده» به جای «یک سد ارزان و بدون ترک» گردد. از طرفی در سدهای وزنی بتن غلتکی که نرخ تولید و اجرای بتن بالا می‌باشد. معمولا زمان کافی برای آزمایش مقاوست درازمدت نمونه‌های بتن و تحلیل آماری به موقع نتایج این آزمایش‌ها و نوسانات کیفی بتن اجرا شده وجود ندارد. بنابراین» علاوه بر آزمایش‌های متعارف نمونه‌های بتن در حین اجراء برای بررسی نوسانات کیفی بتن در فرایند تولید و اجرای بتن غلتکی. کنترل و پایش نوسانات کیفی مخلوط بتن تازه بر اساس رویه‌های نوین تدوین شده توصیه می‌گردد .]۱۸| )501 ۳۸00۲, 2007( ۵-۴-۵ ملاحظات طراحی و جانمایی سازه‌های جنبی با توجه به زمان اجرای کوتاه‌تر سدهای وزنی بتن غلتکی, دوره بازگشت سیلاب طراحی و متناسبا ابعاد سیستم انحراف رودخانه را در این نوع سدها می‌توان کاهش داد. درصورتی که رودخانه از عرض کافی و بده نسبتا پایین در بعضی از فصول سال برخوردار باشد. می‌توان بخش پایینی بدنه سد اصلی را درفصل خشک اجرا نموده و از آن به‌عنوان فرازبند بدنه سد در حین اجرا قابل توجه باشد. می‌توان با اجرای تمهیدات مناسب روگذری جریان سیلاب را به بخش محدودی از بدنه سد هدایت کرد. با توجه به بده رودخانه و ملاحظات طراحی و اجرایی. می‌توان یکی از گزینه‌های متداول تونل, کالورت. یا لوله‌های با قطر زیاد برای انحراف آب استفاده نمود. کالورت انحراف در محدوده گود پی باید بر روی توده سنگ سالم و عاری از مصالح سست طراحی و اجرا شود. زیرا پس از اتمام دوره اجراء کالورت در محدوده بدنه سد با بتن پر شده و جزئی از بدنه سد می‌گردد. برای تسریع عملیات اجراییء می‌توان از قطعات پیش‌ساخته برای اجرای کالورت استفاده نمود. در این کالورت باید به‌گونه‌ای انتخاب شود که دسترسی به داخل آن و پر کردن (پلاگ) آن با بتن, قبل از شروع آبگیری امکان‌پذیر باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۲ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن غلتکی در برخی مواردء بخش پایینی بدنه سد در فصل خشک سریعا اجرا شده و انحراف آب از طریق یک مجرا یا تعدادی لوله با قطر نسبتا زیاد در بدنه سد صورت می‌پذیرد. این روش اگرچه موجب صرفه جویی اولیه در هزینه و زمان می‌شود. ولی باید ابزارها و تمهیدات لازم برای کنترل جریان آب در زمان پلاگ مجرا یا لوله‌هاء طراحی و پیش‌بینی گردد. در غیر این که در شرایط استفاده از لوله برای انحراف آب. ریسک گرفتگی آن‌ها درصورتی که سیلاب همراه با رسوب و اجسام شناور باشد. به شدت افزایش می‌یاید. در سدهای بزرگ. درصورتی که فرازبند نیز از نوع بتن غلتکی انتخاب شود. فرصت بررسی گزینه‌های مختلف اجرایی و بهینه‌سازی طرح اختلاط بتن برای تیم مشاور و پیمانکار فراهم شده و با تجربه به‌دست آمده در فرازبند. سرعت و کیفیت امکان جانمایی سرریز و سایر مجاری هیدرولیکی در بدنه سد وزنی بتن غلتکی وجود داشته و این یکی از مزایای مهم سدهای بتن غلتکی در مقایسه با سدهای خاکی می‌باشد. با این حال, با توجه به روش اجرای بتن غلتکی, طراحی و جانمایی سازه های هیدرولیکی باید به‌گونه‌ای صورت پذیرد که کم‌ترین اخلال در فرایند اجرای بتن غلتکی ایجاد گردد. برای نمونه. گزینه سرریز تاج با عرض بیش‌تر و عمق کم‌تر نسبت به گزینه سرریز تاج با عرض کم‌تر و عمق بیش‌ترء به دلیل تلاقی با تعداد کم‌تر لایه‌های بتن غلتکی. ارجح می‌باشد. همچنین جانمایی مجاری هیدرولیکی در بخش‌های میانی بدنه سد. سبب قطع ارتباط و دسترسی فضاهای دو سمت این سازه‌ها شده و فرایند اجرا را با مشکل مواجه خواهد نمود. بر این اساس سعی می‌گردد آبگیرها و مجاری داخل بدنه سد از بخش‌های میانی به کناره‌های بدنه سد منتقل گردد. در شرایطی که امکان‌پذیر باشد. می‌توان با جانمایی آبگیرها و سازه‌های هیدرولیکی بر روی ترانشه‌ای که برای احداث این سازه‌ها در حفاری‌های پی سد ۵-۵- طراحی جزییات سد ۱-۵-۵- کیفیت درزهای اجرایی و ضخامت لایه‌های بتن‌ربزی با توجه به روش اجرای بتن غلتکی. ایجاد تعداد قابل توجه درزهای اجرایی در سدهای وزنی بتن غلتکی اجتناب‌ناپذیر بوده و رفتار و عملکرد کلی بدنه سد تا حد زیادی متاثر از کیفیت عملکرد درزهای اجرایی بتن‌ریزی خواهد بود. از آنجا که هر درز اجرایی افقی در بدنه سد به‌عنوان یک نقطه ضعف احتمالی هم از نظر مقاومت برشی و کششی و هم از بعد آب‌بندی بدنه سد. تلقی می‌گردد. کاهش هر چه بیش‌تر تعداد درزهای اجرایی (با افزایش ضخامت هر لایه بتن‌ریزی) یک راهکار و راه حل منطقی به‌نظر می‌رسد. با این حال باید توجه داشت که مقاومت برشی و کششی درز اجرایی بتن‌ریزی به شدت وابسته به میزان رشد یا پختگی (1۵1711۷) بتن زیرین در زمان اجرای لایه بعدی بتن غلتکی می‌باشد. به بیان دیگر کاهش فاصله زمانی بین دو لایه متوالی بتن, با افزایش نرخ بتن‌ریزی (و یا انتخاب ضخامت کم‌تر برای هر لایه بتن) -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- طراحی جانمایی و اجزای سد ۹/۳۰ ۳ می‌تواند در بهبود کیفیت درز اجرایی هم از نظر مقاومت و هم از نظر آب‌بندی و نفوذناپذیری» بسیار موثر بوده و نهایتا منجر به سرعت اجرای بیش‌تر و بدنه سد همگن‌تر و کم‌هزینه‌تر (علیرغم تعداد بیش‌تر درزهای اجرایی) گردد. چسبندگی بین دو لایه متوالی بتن از طریق واکنش و چسبندگی شیمیایی بین دو لایه بتن و همچنین نفوذ سنگ‌دانه‌ها از لایه فوقانی به لایه بتن زیرین حاصل می‌گردد. در یک شرایط ایده‌آل درصورتی که پدیده جداشدگی سنگ‌دانه‌ها (۵8۳6821101؟5) در فرایند ریختن و پخش بتن رخ ندهد و واکنش شیمیایی و اختلاط کاملی بین دو لایه متوالی بتن (با اعمال انرژی ویبره مناسب) حاصل گردد. پارامترهای مقاومتی درز اجرایی بین لایه‌های متوالی بتن مشابه با توده بتن غلتکی بوده و بدنه سد به صورت یکپارچه و همگن عمل خواهد نمود. با ایجاد فاصله زمانی بین اجرای لایه‌های متوالی بتن غلتکی» پتانسیل نفوذ سنگ‌دانه‌های بتن لایه فوقانی در لایه بتن زیرین به سرعت کاهش یافته (و تقریبا از بین می‌رود) و عملا چسبندگی بین دو لایه بتن صرفا از طریق واکنش و چسبندگی شیمیایی تامین می‌گردد. با توجه به شرایط محیطی و فاصله زمانی بین لایه‌های متوالی بتن‌ریزی عملا سه حالت زیر برای توصیف کیفیت - درز اجرابی گرم با تازه (1011 ۲101 0۳۲ ۳۳۲۵۶): این حالت درز متناظر با شرایط اجرای سریع و پیاپی لایه‌های متوالی بتن می‌باشد به‌گونه‌ای که در زمان اجرای لایه بعدی, بتن لایه زیرین هنوز روانی و کارایی (/۱/۹۵۲۵01111) خود را از دست نداده است. - درز اجرابی سرد (1011, 010)): در این حالت میزان سختی بتن لایه زیرین به‌گونه‌ای است که به هیچ وجه امکان نفوذ سنگ‌دانه‌های بتن لایه فوقانی در بتن لایه زیرین وجود نداشته و پتانسیل چسبندگی شیمیایی بین دو لایه نیز به حداقل ممکن می‌رسد. - درز اجرابی بینابینی (10111. ۱۷۵۲۲۲۵ 0۳ 1160۲111۵01260): این حالت متناظر با شرایط بینابین درز اجرایی گرم و درز اجرایی سرد است. به‌منظور ارزیابی و قضاوت کمٌّی در مورد میزان چسبندگی و واکنش شیمیایی بین دو لایه متوالی بتن با توجه به مدت فاصله زمانی بین اجرای دو لایه متوالی و دمای محیط. ضریبی با عنوان ضریب رشد (۳2010۲ ۱/12107110) تعریف شده است (این ضریب حاصل ضرب فاصله زمانی بین اجرای دو لایه متوالی بتن بر حسب ساعت. و دمای محیط بر حسب درجه سانتی گراد. است). البته ضریب رشد یا پختگی بتن به نوبه خود متاثر از میزان آب مخلوط بتن, نوع مواد سیمانی, قضاوت در مورد کیفیت چسبندگی سطح درز اجرایی بر اساس این ضریب وجود ندارد. با این حال بر اساس تجارب موجود. حدود ضریب رشد برای شرایط مختلف درز اجرایی و انواع مختلف بتن غلتکی را می‌توان مطابق جدول (۲-۵) در نظر گرفت [۱۳]. در این جدول نوع تمهیدات اجرایی مناسب برای دستیابی به یک شرایط چسبندگی مناسب در سطح -------- صفحهٔ بعد -------- ۴ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن غلتکی نکته قابل تامل و مهم دیگر که در جدول (۲-۵) مشاهده می‌گردد. افزایش قابل توجه و محسوس ضریب رشد متناظر با درز گرم با افزایش مواد سیمانی در بتن است. به این معنی که با افزایش مواد سیمانی در بتن غلتکی می‌توان در فاصله زمانی بیش‌تری لایه بعدی بتن راء بدون نیاز به تمهید اضافی در سطح درزء اجرا نمود. نرخ تولید بتن غلتکی, حجم هر لایه بتن» و نوع ماشین‌آلات و امکانات اجرایی پیمانکار نیز می‌تواند تاثیر تعیین کننده‌ای در ضخامت بهینه و مناسب لایه‌های بتن‌ریزی بدنه سد داشته باشد. در صورت استفاده از ماشین‌آلات و غلتک‌های ویبره سنگین» می‌توان چند لایه متوالی بتن غلتکی را سریعا ریخته و آن‌ها را یکجا ویبره نمود (تکنیک اجرایی مورد استفاده در سدهای 2-1 در ژُاپن). نسبت نرخ تولید بتن غلتکی در مقایسه با سطح مقطع درز اجرایی بتن‌ریزی (حجم هر لایه بتن) نیز با توجه به متغیر بودن سطح مقطع افقی بدنه سد در ترازهای مختلف. متغیر بوده و این موضوع در نحوه اجرا و انتخاب ضخامت لایه‌های بتن‌ریزی باید مورد توجه قرار گیرد. به‌عنوان نمونه برای حفظ فاصله زمانی مناسب بین لایه‌های متوالی بتنء می‌توان بتن‌ریزی بدنه سد در سطح یک درز اجرایی را متناسب با نرخ تولید بتن. در چند مرحله انجام داده و یا ضخامت لایه‌های بتن‌ریزی را در ارتفاع سد متغیر در نظر گرفت. جدول ۲-۵- حدود ضریب رشد و تمهیدات پیشنهادی برای شرایط مختلف درزهای اجرایی در انواع سدهای وزنی بتن غلتکی |۱۳] 1 ۲۲۵۹۱ 0۲ ۲101 1 ل 110۲1۱۵۵۱1216 1 ل۱0) تمیزکاری سطح درز با مکش هوا | تمیزکاری سطح درز با مکش هوا اتمیزکاری سطح درز با آب کم‌فشار هش یواست دوکل سطح در سد غلنکی آضریت رسد 01۳۳/۳3۵0[ تام فوزهاهوز سود فوض می‌شوندا مراد ی َ تمیزکاری نا سطح درز با آب فا : هت در محدوده بالادست یا کا سطح درر دامنه تغییرات ضخامت لایه‌های بتن‌ریزی در سدهای وزنی بتن غلتکی اجرا شده (با احتساب سدهای 6-1 ) بین ۵ تا ۱۰۰ سانتی‌مترء و در بیش از ۵۰ درصد موارد ضخامت لایه‌های بتن‌ریزی ۲۰ سانتی‌متر بوده است. بر این اساس. در زمان طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی. ضخامت لایه‌های بتن‌ریزی معمولا برابر ۳۰ سانتی‌متر انتخاب می‌گردد [۱۳ ۹ ۲۴ ۲۳۵]. با این حال, علیرغم این که موضوع انتخاب ضخامت مناسب لایه‌های بتن‌ریزی در فرایند طراحی سدهای بتن غلتکی غالبا آمری ساده تلقی می‌گردد. ولی انتخاب منطقی ضخامت لایه‌های بتن‌ریزی و روش اجرای مناسب با در نظر گرفتن ملاحظات فوق می‌تواند تاثیر تعیین‌کننده‌ای در سرعت و هزینه اجرا و همچنین ره فتار و عملکرد مناسب و مطلوب بدنه سد داشته باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- طراحی جانمایی و اجزای سد ۹/۳ ۵ از جمله روش‌های ابداعی برای افزایش سرعت اجرا و کاهش تعداد درزهای اجرایی سرد در بدنه سد. روش اجرای لایه شیب‌دار (/51.۸ - ۱101100 12907 510000) است که برای اولین بار در ساخت نیمه فوقانی سد 11289۷2 در کشور چین در اواخر سال ۱۹۹۷ به‌کار رفته و در نتیجه آن نرخ بتن‌ریزی بدنه سد به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش یافته است. در این روش با افزایش ارتفاع قالب های بالادست و پایین‌دست به ۳/۰ مترء بتن غلتکی در لایه‌های شیب‌دار با ضخامت ۰ متر (در شرایط درز اجرایی گرم) اجرا شده و این روند در امتداد محور سد. از یک تکیه‌گاه تا تکیه‌گاه دیگر. بدون نیاز به قالب های عرضی ادامه می‌یابد (شکل ۴-۵). با این تکنیک. فواصل درزهای اجرایی بتن‌ریزی سرد به ۳/۰ متر افزایش یافته و در نتیجه تعداد آن‌ها به نحو قابل توجهی کاهش می‌یابد. با توجه به مزایای قابل توجه این روش» که در ذیل به آن‌ها اشاره شده است. این تکنیک اجرایی با موفقیت در سدهای متعدد دیگر در چین و بقیه کشورها به‌کار گرفته شده است [۲۶]: - کاهش حدودا ۹۰۶ درصدی درزهای اجرایی سرد افقی. -‏ کاهش و یکسان بودن سطح بتن غلتکی تازه در معرض شرایط محیطی (بارندگی, یخ‌زدگی, و ...) و متناسبا کاهش و یکسان بودن میزان نیاز به تمهیدات حفاظتی در فرایند اجرا - کاهش قابل توجه زمان بستن و برداشتن قالب‌ها (حذف این فعالیت از مسیر بحرانی عملیات اجرایی سد) - نیاز به تجهیز کارگاه کوچک‌تر و بتن‌ریزی پیوسته با نرخ تولید کم‌تر بتن غلتکی, بدون ایجاد درز سرد - افزایش نرخ اجرای بتن غلتکی به میزان ۳۰ تا ۵۰ درصد - محدود کردن روگذری سیلاب به بخش کوچکی از عرض سد با ایجاد یک کانال در حین اجرای بتن غلتکی و کاهش قابل توجه خسارت‌ها و عملیات جبرانی ناشی از احتمال روگذری سیلاب لایه‌های بتن شیب‌دار تراز فوقانی لیفت ده با ضخامت ۳۰۵17۱ 1 /۷۸ ۰ متری در حال اجرا شوم شکل ۴-۵- روش لایه شیب‌دار در سدهای بتن غلتکی ‎٩1.۷1(‏ - ۷161000 1.2۷6۲ 510060) [۲۶] -------- صفحهٔ بعد -------- ۶( و۱۵1۵ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی ۲-۵-۵- درزهای انقباضی قائم موقعیت و فواصل درزهای انقباضی با توجه به نوع بتن غلتکی مورد استفاده در بدنه سد. موقعیت سازه‌های جنبی. و الزامات کنترل تنش‌های حرارتی تعیین می‌گردد. با توجه به مشخصات رفتاری و ظرفیت کرنش کششی بتن و نتایج تحلیل‌های حرارتی فواصل درزهای انقباضی بدنه سد باید به نحوی تعیین گردند که انقباض تجمعی ناشی از جمع‌شدگی بتن سبب افزایش بیش از حد مجاز تنش‌ها و کرنش‌های کششی و نهایتا ایجاد ترک در بدنه سد نگردد. جزییات روش‌های مختلف تحلیل حرارتی بتن در فصل هشتم این راهنما ارائه شده است. به طور کلی با کاهش مواد سیمانی بتن. الاستیسیته آن کاهش می‌یابد. بر این اساس با کاهش مواد سیمانی در بتن, فواصل درزهای انقباضی در بدنه سد را معمولا می‌توان افزایش داد. موقعیت و ابعاد سازه‌های جنبی نظیر خروجی‌ها و مجاری آب‌بر داخل بدنه و سرریزهای روی بدنه سد نیز باید در طراحی و جانمایی درزهای انقباضی قائم مورد توجه قرار گیرند. عرض بلوک‌های سد (فاصله بین درزهای قائم) از حداقل محافظه‌کارانه ۱۵ متر در سدهای کوبیده غلتکی (8۴10) تا بیش از ۱۶۰ متر در سدهای بتن غلتکی با مواد سیمانی کم اجرا گردیده‌اند. در برخی موارد مانند سد بتن غلتکی 7 در کشور اسپانیا با طول تاج حدود ۴۰۰ مترء بدنه سد بدون درز اتقباضی قائم اجرا شده است [۲۴]. در شرایط متعارف, بر اساس تجربیات موجود با توجه به میزان مواد سیمانی بتن, فواصل حدود ۲۰ تا ۶۰ متر برای درزهای انقباضی بدنه سد انتخاب مناسبی خواهد بود. در طراحی درزهای انقباضی, باید سعی گردد فواصل درزها در طول بدنه درزهای انقباضی باید به نحوی اجرا شوند که هیچ‌گونه چسبندگی بین بلوک‌های مجاور ایجاد نگردد و فولادگذاری سازه‌های جنبی نباید در محل یک درز انقباضی امتداد داشته باشند. محل تقاطع درزهای انقباضی با سطوح بالادست و پایین‌دست سد باید به نحو مناسبی پردازش و اجرا گردد تا سطح ظاهری درز مناسب بوده و خردشدگی لبه‌های درز به حداقل برسد. برای جلوگیری از نشت آب از درزهای انقباضی, نوارهای آب‌بند در فاصله حدود ۳۰ سانتی‌متر از لبه بالادست درز نصب می‌شوند. در محدوده سرریز تاج نوارهای آب‌بند در مجاورت رویه پایین‌دست نیز نصب می‌شوند. نوع, عرض و تعداد نوارهای آب‌بند به تراز آب مخزن و نوع و نحوه بتن‌ریزی در محدوده بالادست سد بستگی دارد. البته برای افزایش بازدهی آب‌بندی در درزهای انقباضی, دقت در نحوه نصب نوارهای آب‌بند اهمیت بالاتری نسبت به جنس نوار بتن‌ریزی و ویبره بتن در اطراف نوار آب‌بند از اهمیت زیادی برخوردار است. برای جمع‌آوری نشت‌های احتمالی, بلافاصله در پایین‌دست نوار آب‌بند. یک سیستم زهکش نظیر لوله‌های زهکش مشبک تعبیه شده و آب‌های نشتی را به گالری‌ها روش ایجاد درزهای انقباضی باید به‌گونه‌ای باشد که منجر به کم‌ترین اخلال و تاخیر در فرایند بتن‌ریزی بدنه سد گردد. سه روش برای اجرای درزهای انقباضی در سدهای بتن غلتکی مورد استفاده قرار گرفته است که در متداول‌ترین -------- صفحهٔ بعد -------- آن‌ها پس گالوانیز در عملی در ر سد دانت کردن ب قرار گرا خارج م نصاب ل م- طراحی جانمایی و اجزای سد ۹/۳ از پخش و کوبیدن هر لایه بتن غلتکی, به کمک دستگاه نصاب لررزه‌ای (0۲ع1۵1 ۳26[6))» ورق‌هاو "در محل درزها قرار داده می‌شوند. ضخامت این ورق ها حدود ۲ میلی‌متر بوده و نصب آن‌ ها با این روش : ات اجرای لایه بعدی بتن غلتکی ایجاد نمی‌کند. وش دوم در محل درزها از قالب استفاده می‌گردد. این روش تداخل زیادی با فرایند اجرای بتن‌ریزی ته و در حال حاضر کم‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در روش سوم پس از پخش بتن غلتکی در ه ی پلاستیکی با کمک ورق های فلزی در محل درزهای انقباضی نصب شده و ورق های فلزی پس از : نن. خارج می‌گردند. در برخی پروژه‌ها این فرایند پس از متراکم کردن بتن غلتکی در هر لایه مورد اد فته و در این حالت. ورق‌های فلزی بلافاصله پس از استقرار شیت‌های پلاستیکی در محل درز انقباضی ی گردند. در شکل‌های (۵-۵) و (۶-۵) جزییات شماتیک روش اجرای درزهای انقباضی قائم به کمک رزه‌ای (1]0100۴ ۳2606)) نشان داده شده است. امتداد درزهای ایجاد شده در رویه پایین‌دست شکل ۵-۵- شمای کلی فرایند ایجاد درزهای انقباضی قائم در سدهای وزنی بتن غلتکی |۱۸] ۱.۷ 1 فلزی بدنه ستراکم متفاده از بتن دستگاه -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی اد خروج تیغه فلزی مرتعش و باق ماندن نت ورق فلزی (یا پلاستیکی) در سطح درز. شیار ایجاد شده با فشار تیغه مرتعش شیار ایجاد شده در محل درز باید با دربتن غلتکی تازه متراکم شده ۱ تیغه فلزی تراکم بتن (حرکت غلتک) در راستای 5 مرتعش ورق فلزی گالوانیزه شیت‌های پلاستیکی با ورق ۳ فلزری گالوانیزه (در سطح درز) و را 1 4 ی ۱ هر 21 ۱ ۰ ی را ت : اس 4 1 ها ی ۱ لا ی ۹ ۹ ‌ ۱ پس ی 1 . بتن غلتکی تازه ۳ را اه ۳ 4 2 متراکم شده 2 هگ نا ۱ ای : ف 4 1 ۱ 8 ۱ ۱ ۸ 1 ۰ : 1 ۰ ۰ شکل ۶-۵- جزییات روش اجرای درزهای انقباضی قائم در سدهای وزنی بتن غلتکی |۱۸] ۳-۵-۵- گالری‌ها و شافت‌های داخل بدنه سد به طور کلی طراحی گالری در بدنه سد و در توده سنگ پی به منظور براورده شدن عملکردهای زیر صورت می‌پذیرد: - تامین دسترسی‌های لازم به سازه‌های جنبی داخل بدنه سد - تامین فضاهای لازم برای نصب و قرائت ابزاردقیق در بدنه سد و توده سنگ پی - جمع‌اوری نشت آب‌ها در بدنه سد و تخلیه آن انجام تمام یا بخشی از تزریق‌های تحکیمی و آب‌بندی توده سنگ پی - فراهم شدن امکان بازرسی‌های اتی از بدنه سد.ء و فراهم شدن امکان انجام عملیات بهسازی در موارد لزوم در شرایط متعارف برای سهولت انجام تزریق‌های تحکیمی و آب‌بندی پی و نیز زهکشی و جمع‌اوری نشتاب‌ها در بود. با توجه به روش و زمان‌بندی اجرا در سدهای بتنی وزنی متعارف. در صورت وجود یک برنامه‌ریزی منطقی, عملیات اختلال قابل توجه در عملیات بتن‌ریزی بدنه سد نیز نمی‌گردد. در سدهای وزنی بتن غلتکی شرایط متفاوت می‌باشد چرا که با توجه به روش اجرای بتن غلتکی. وجود گالری فضای اجرای لایه بتن غلتکی بزرگ و وسبع باشد (نظیر ترازهای تحتانی سدهای بلند) وجود گالری سبب کاهش -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - طراحی جانمایی و اجزای سد ۹/۳۰ ۹ می‌تواند سرعت عملیات بتن‌ریزی را تا ۵۰ و یا بیش تر کاهش داده و تاثیر نامطلوبی بر کیفیت بتن غلتکی نیز داشته باشد. بنابراین» به طور کلی در طراحی سدهای بتن غلتکی تعداد گالری‌های بدنه سد به حداقل ممکن و ضروری کاهش یافته و جانمایی گالری‌ها با توجه به ملاحظات و نیازهای حین اجرا صورت می‌پذیرد [۱۸]. برای این منظور می‌توان تا حد ممکن فعالیت‌های اجرایی مرتبط با گالری‌ها را با روش‌های مناسب دیگری جایگزین گردد. به‌عنوان مثال برای تزریق پی می توان از سکوی بتنی که در بالادست سد پیش‌بینی می‌گردد استفاده نموده و با قبل از اجرای بتن. تزریق پی را اجرا نمود. با توجه به شرایط فوق. عملا طراحی گالری در سدهای وزنی بتن غلتکی کوتاه منطقی و متداول نبوده و نحوه طراحی گالری‌ها در سدهای با ارتفاع متوسط و بلند نیز با توجه به ملاحظات اجرایی بتن غلتکی, متفاوت با سدهای بتنی وزنی متعارف می‌باشد. بر اساس تجربیات سدهای بتن غلتکی اجرا شده. مبانی و ملاحظات مهم در طراحی گالری‌های بدنه سد که تا حد ممکن باید رعایت شوند. به شرح زیر می‌باشند: - حذف گالری در سدهای کوتاه (با ارتفاع کم‌تر از حدود ۳۰ متر) - پرهیز از طراحی گالری‌های طویل و تأمین دسترسی‌های لازم از پایین‌دست سد به‌جای گالری‌های پیرامونی (یا شفت‌ها) - استفاده از پانل‌های پیش‌ساخته برای گالری‌ها و شفت‌ها در مواردی که سرعت بتن‌ریزی مهم و تعیین‌کننده باشد -‏ حذف گالری پیرامونی و جایگزینی آن با چند شافت قائم؛ البته در مواردی که ضرورت تزریق آب‌بندی (اولیه یا تکمیلی) پی سد در زمان اجرا یا بهره‌برداری از طریق گالری‌ها مطرح باشد. اجرای گالری پیرامونی بدنه سد ضروری خواهد بود. - فواصل قائم گالری‌های بدنه سد تابع اهداف و عملکردهای مورد انتظار از گالری‌هاء موقعیت سازه‌های جنبی (نظیر اتاق شیرآًلات خروجی‌ها)» موقعیت مناسب برای نصب ابزاردقیق و ... می‌باشد. درصورتی که اجرا و حفاری گمانه‌های زهکش در بدنه سد از داخل گالری‌های بدنه سد مد نظر باشد. با توجه به دقت معمول روش‌های حفاری گمانه, فاصله قائم گالری‌های بدنه سد باید به حدود ۳۰ تا ۳۵ متر محدود گردد [۱۸]. ۳-۵-۵- گزینه‌های طراحی روبه بالادست بدنه سد رویه بالادست سدهای وزنی بتن غلتکی غالبا به صورت قائم و یا با شیب تند بوده و آب‌بند بودن آن یکی از مهم‌ترین الزامات و نیازهای طراحی است که در نحوه طراحی و اجرای رویه بالادست بسیار تاثیرگذار می‌باشد. علاوه بر این الزامات مربوط به زیبایی نمای رویه بالادست. نیازهای سازه‌ای (با توجه به این که معمولا تمرکز تنش‌ها در مجاورت رویه‌های سد رخ می‌دهد)» و نهایتا الزامات سهولت و سرعت اجرا نیز باید در طراحی رویه بالادست مد نظر قرار گیرند. گزینه‌های مختلف طراحی رویه بالادست سد با توجه به هندسه بدنه سد و میزان و کیفیت عملکرد مورد نظر به طور شماتیک در شکل (۵-۵) نشان داده شده است. شرح این گزینه‌ها که با حروف لاتین ۸ تا ۱4 مشخص شده‌اند در ادامه مطلب ارائه می‌گردد. اکثر این گزینه‌ها برای سایر رویه‌های قائم سد نیز قابل اعمال می‌باشند [۱۸]. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۰ و۱۵1۵ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی 9 پوشش غشایی (۱/10:(۳۵۵) )۱/10:6۳۵۲۵( ۱ نوار آب‌پند منورم شونده شکل ۷-۵- گزینه‌های طراحی روبه بالادست در سدهای بتن غلتکی |۱۸] -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- طراحی جانمایی و اجزای سد ۹/۳ از[ در سدهای کوتاه و یا در موارد خاص در سدهای با ارتفاع متوسط و بلند. که رویه بالادست سد شبب‌دار می‌باشد. سطح رویه بالادست را درصورتی که زیبایی نمای ظاهری بتن چندان مهم نباشد می‌توان به صورت بدون قالب و خود ایستا اجرا کرد (شکل ۷-۵ گزینه ۸). در این شرایط تراکم مطلوب بتن در مجاورت رویه شیب‌دار امکان‌پذیر نبوده و رویه بالادست سد (به خصوص در محل درزهای اجرایی بتن‌ریزی) آب‌بند نخواهد بود. بنابراین نشت آب از درزهای اجرایی بتن‌ریزی را باید با اعمال تمهیدات مناسب به یک حد قابل پذیرش» که با توجه به مبانی طراحی و اهداف پروژه تعیین می‌گردد. کاهش داد. درصورتی که نشت محدود آب از درزهای اجرایی قابل پذیرش بوده و منافاتی با عملکرد مورد نظر از بدنه سد نداشته باشد. می‌توان با استفاده از ملات بستر در سطوح درز و یا کاربرد بتن غلتکی با مواد سیمانی زیاد در مجاورت رویه بالادست. میزان نشت آب را کنترل نمود. در شرایطی که آب‌بندی ایده‌آل رویه بالادست مد نظر باشد.ء می‌توان سطح رویه شیب‌دار بالادست سد را با یک پوشش زئوممبرین (700110107216)) پوشاند (شکل (۷-۵)» گزینه 7ا). برای محافظت و جلوگیری از جابه جایی این پوشش. در ترازهای پایین می‌توان از یک لایه محافظ سنگریزه‌ای. و در ترازهای بالاتر از شبکه توری فلزی استفاده نمود [۱۸]. گزینه دیگر طراحی که بر مبنای ایده طراحی سدهای سنگریزه‌ای با رویه بتنی می‌باشد. استفاده از دال پوششی (یا دیوار) بتن مسلح معمولی بر روی بتن غلتکی در رویه بالادست سد است (شکل ۷-۵ گزینه ا)). اگر دال اجرای بتن غلتکی و با استفاده از قالب‌های لغزان یا قالب‌های خزنده اجرا نمود. در این شرایط دیوار بتن مسلح اجرا شده به‌عنوان قالب بتن غلتکی در بالادست عمل نموده و اجرای بتن غلتکی به‌صورت پیوسته و مداوم امکان‌پذیر می‌گردد. علاوه بر این پوشش بتنی رویه بالادست به‌عنوان یک عایق حرارتی بتن غلتکی نیز عمل نموده و مانع از اعمال شوک‌های حرارتی به بتن غلتکی می‌گردد. از نظر ظاهری, استفاده از پوشش بتن مسلح در رویه بالادست سد در صورت طراحی و اجرای مناسب و دقیق. یک نمای بسیار مطلوب و زیبا را به‌دست می‌دهد. همچنین در صورت طراحی شبکه آرماتورهای دو طرفه در پوشش بتن مسلح رویه بالادست. ترک‌خوردگی محتمل ناشی از آثرات حرارتی و جمع‌شدگی بتن در این پوشش به‌صورت شبکه ترک‌های با فاصله کم و عرض محدود شکل می‌گیرد. درصورتی که حداکثر عرض ترک‌های حرارتی به حدود ۰/۱۵ میلی‌متر محدود گردد. فرایند بسته شدن ذاتی و کلسیته شدن این ترک ها تحت اثر جریان آب. حتی در شرایط فشار هیدرولیکی بالاء سریعا سبب مسدود شدن آن‌ها خواهد شد و بر این اساس, ترک‌های پوشش بتن مسلح رویه بالادست را عملا می‌توان نفوذناپذیر در نظر گرفت. با توجه به شرایط فوق, در صورت استفاده از پوشش بتن مسلح در رویه بالادست. و تعبیه نوار آب‌بند مناسب در درزهای اجرایی افقی و قائم این پوشش بتنی, رویه بالادست سد تا حد قابل توجهی نفوذناپذیر خواهد بود. با این حال, طراحی و اجرای یک شبکه زهکشی در حد فاصل پوشش بتن مسلح و بتن غلتکی سبب اطمینان بیش‌تر از عدم نفوذ آب به بتن غلتکی بدنه سد می‌گردد. یک گزینه طراحی ایده‌آل برای سیستم زهکشی, اجرای یک لایه بتن متخلخل در -------- صفحهٔ بعد -------- ۲ ۹/۳۰ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلنکی حدفاصل پوشش بتن مسلح و بتن غلتکی بدنه سد می‌باشد (شکل ۷-۵ گزینه (]). علاوه بر زهکشی, لایه بتن متخلخل فوق هم در کاهش و کنترل تبادل حراتی بتن غلتکی با محیط موثر می‌باشد و هم موجب حذف آثرات نامطلوب ناشی از جمع‌شدگی و ترک‌خوردگی احتمالی (یا درزهای اجرایی) موجود در پوشش بتن مسلح بر بتن غلتکی بدنه سد می‌گردد. برای تحقق آب‌بندی مناسب توسط پوشش بتن مسلح رویه بالادست. مرزهای کف و جناحین این پوشش باید با تمهیدات مناسبی نظیر یک دال بتنی پاشنه ([111) یا یک المان آب‌بند رابط (نفوذی) به پی و تکیه‌گاه‌ها متصل گردد. همچنین با توجه به نحوه طراحی و اجرای پوشش بتنی» برای تامین اتصال مناسب آن به بدنه سد.ء پیش‌بینی و طراحی یک شبکه انکراز ضروری است. بار طراحی تعیین‌کننده برای این شبکه انکراژه شتاب زلزله افقی وارد به بخش‌های مختلف رویه بالادست سد می‌باشد. شبکه انکراژ نگهدارنده پوشش بتنی بالادست بهتر است هم‌زمان با اجرای بتن غلتکی بدنه سد جای‌گذاری و اجرا گردد. ولی با توجه به تداخل این کار با فرایند اجرای بتن غلتکی. می‌توان این شبکه انکراز را پس از بتن‌ریزی بدنه سد با حفاری تعداد مناسبی گمانه جای‌گذاری نموده و سپس گمانه‌ها را تزریق نمود [۱۸]. علیرغم مزایای قابل توجه گزینه پوشش بتن مسلح برای رویه بالادست از دیدگاه طراحی و عملکرد مناسب. به دلیل مشکلات و حساسیت‌های مربوط به روش اجرای آن» این گزینه به ندرت در سدهای وزنی بتن غلتکی مورد استفاده قرار گرفته است [۱۸]. گزینه دیگر طراحی و اجرای رویه بالادست. استفاده از روش متداول قالب‌بندی مشابه با سدهای بتنی وزنی متعارف می‌باشد. در این روش سیستم انکراژ نگهدارنده قالب‌ها باید به نحو مناسب در بتن غلتکی بدنه سد جای‌گذاری و مهار شده و با توجه به ارتفاع معمول قالب‌هاء با هر بار نصب قالب می‌توان چند لایه بتن غلتکی را اجرا نمود. با توجه به محدودیت‌های طراحی و باربری سیستم متعارف قالب‌بندی, برای پخش و تراکم بتن غلتکی در مجاورت قالب باید از ماشین‌آلات سبک و یا ابزارهای دستی استفاده گردد. با توجه به این شرایط و با در نظر گرفتن ویژگی‌های بتن غلتکی. در نظر گرفتن تمهیدات طراحی و اجرایی مناسب برای ایجاد تراکم کافی بتن در محدوده مجاور قالب و دستیابی به یک نمای ظاهری مناسب در رویه بالادست سد. الزامی می‌باشد. یکی از راهکارهای متداول برای این منظورء اجرای یک لایه بتن متعارف در مجاورت قالب رویه بالادست است. از دیدگاه طراحی, اجرای یک لایه بتن متعارف با ضخامت نسبنتا کم (حدود ۳۰ سانتی‌متر) در مجاورت قالب رویه بالادست سد. هم از بعد محافظت بتن غلتکی بدنه سد در برایر شرایط محیطی و هم از بعد ایجاد شرایط مطلوب برای سطح ظاهری رویه بالادست کفایت می‌کند. با اجرای این لایه بتن متعارف. آب‌بندی رویه بالادست سد نیز تا حد مطلوبی حاصل می‌گردد. روش پیشنهادی برای اجرای درجای بتن متعارف با ضخامت کم در شکل (۷-۵) (گزینه ) ارائه شده است. در این روش, پس از اجرای لایه‌های بتن غلتکی به نحوی که امکان نصب و مهار قالب فوقانی فراهم گردد. قالب زیرین در امتداد میل‌مهارهای نگهدارنده خود به سمت بالادست انتقال داده شده و سپس در فضای بین قالب و بتن غلتکی, در شرایطی که هنوز بتن غلتکی کاملا سخت نشده میل‌مهارهای قالب, اتصال مکانیکی لایه بتن متعارف و بتن غلتکی را تامین خواهند نمود. تجربه نشان داده است که در -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- طراحی جانمایی و اجزای سد ب ۵۱۱۵ ما ۳ صورت اجرای مناسب و کنترل شده این فرایند. فشار وارد بر قالب سبب کشیدگی میل‌مهارها شده و این پیش‌کشیدگی پس از گیرش بتن و برداشتن قالب. سبب اتصال و پیش‌فشرده شدن لایه بتن متعارف به بتن غلتکی خواهد شد. روش مناسب دیگر برای اجرای لایه بتن متعارف در رویه بالادست. نصب پانل‌های پیش‌ساخته بتنی پس از برداشتن قالب‌ها می‌باشد (شکل ۷-۵ گزینه ۲). برای اتصال پانل‌های بتنی پیش‌ساخته به بدنه سد یک شبکه میل‌مهارهای محدود (در حد 028)22.5*2.510) کفایت می‌نماید. این روش از نظر اقتصادی کاملا توجیه‌پذیر بوده و یک نمای ظاهری بسیار زیبا و عاری از ترک برای رویه بالادست سد به‌دست می‌دهد. مهم‌ترین ضعف این روش آب‌بند نبودن درزهای بین پانل‌های بتنی پیش‌ساخته است. راهکار مناسب برای تامین آب‌بندی رویه بالادست. نصب یک پوشش انعطاف‌پذیر ۳۷۴ (با ضخامت حدود ۲ میلی‌متر) بین بتن غلتکی و پانل‌های بتنی پیش‌ساخته می‌باشد (شکل ۷-۵ گزینه 7)). تسطیح و پرداخت محدود رویه بتن غلتکی برای اتصال بهتر و یکنواخت پوشش ۳۷۲ به آن توصیه شده است. طراحی و پیش‌بینی یک شبکه زهکش در پشت پوشش ۳۷۳ برای جمع‌آوری نشتاب‌های احتمالی و کاهش هر چه بیش‌تر فشار برکنش در سطوح درزهای اجرایی بتن‌ریزی موثر خواهد بود. بررسی نتایج روش استفاده از پانل‌های پیش‌ساخته به همراه پوشش ۳ در رویه بالادست مبین عملکرد مناسب و رضایت‌بخش آن تحت اثر فشار آب تا ۱۸۰ مترء بوده است [۱۸]. راهکار دیگر برای تحقق تراکم کافی بتن در مجاورت قالب و دستیابی به یک نمای ظاهری و آب‌بندی مناسب در رویه بالادست. اجرای بتن متعارف در مجاورت قالب هم‌زمان با اجرای بتن غلتکی در هر لایه بتن‌ریزی است. در این شرایط با توجه به استفاده از روش‌های معمول پخش و تراکم بتن, و نیز با توجه به فضای لازم برای نصب نوار آب‌بند در درزهای انقباضی, ضخامت لایه بتن متعارف باید حداقل حدود ۱/۰ متر در نظر گرفته شود. در مقابل, در صورت ایجاد چسبندگی لازم بین بتن متعارف و بتن غلتکی,» در این روش نیازی به استفاده از شبکه انکراژ برای مهار و اتصال لایه بتن متعارف به بتن غلتکی نمی‌باشد. برای این منظورء به طور معمول پس از ریختن بتن متعارف در مجاورت قالب و قبل از متراکم نمودن آن. بتن غلتکی نیز ریخته می‌شود تا در فرایند تراکم بتن غلتکی» چسبندگی و اختلاط مناسب بین بتن متعارف و بتن غلتکی ایجاد گردد. در این روش, طرح اختلاط بتن متعارف باید به‌گونه‌ای صورت پذیرد که بتن دارای اسلامپ پایین بوده و پخش و تراکم بتن غلتکی در زمانی صورت پذیرد که بتن متعارف اسلامپ خود را از دست داده ولی گیرش اولیه آن کامل نشده باشد. در این شرایط. هم انسجام بتن متعارف حفظ می‌شود و هم اختلاط و چسبندگی مناسب بین بتن متعارف و بتن غلتکی ایجاد می‌گردد (شکل ۷-۵ گزینه ا). درصورتی که در ابتدا بتن غلتکی اجرا شود و سپس بتن متعارف اجرا گردد. اگرچه شرایط ظاهری بتن در سطح لایه مناسب به‌نظر می‌رسد ولی چسبندگی (فیزیکی و شیمیایی) مناسب و لازم در سطح تماس بتن غلتکی و بتن متعارف. به خصوص در سدهای وزنی بتن غلتکی با مواد سیمانی کم ایجاد نخواهد شد. بنابراین در این حالت استفاده از شبکه انکراژ برای تامین اتصال مکانیکی بین لایه بتن ضخامت قابل توجه بتن متعارف, فواصل درزهای انقباضی بدنه سد باید بر اساس الزامات کنترل ترک در بتن متعارف تعیین گردد. در شرایط اجرایی عادی و در صورت استفاده از یک طرح اختلاط مناسب. برای اطمینان از دستیابی به یک -------- صفحهٔ بعد -------- ۴ و۱۵1۵ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی رویه عاری از ترک. فواصل درزهای انقباضی در بتن متعارف باید در حدود ۷/۵ متر در نظر گرفته شود. در صورت استفاده از مواد افزودنی و تمهیدات اجرایی مناسب و با کنترل ریسک ترک‌ خوردگی بتن بر مبنای نتایج تحلیل‌های تعداد درزهای انقباضی در کل بدنه سد. معمولا با افزایش موضعی تعداد درزهای انقباضی در بتن متعارف. ترک‌های زمان. به خصوص در سدهای بتن غلتکی با مواد سیمانی زیاد که دارای ظرفیت کرنش کششی کم‌تری هستند. ریسک می‌تواند در آب‌بندی و عملکرد مناسب بتن غلتکی بدنه سد تاثیر نامطلوب داشته باشد. بنابراین در صورت استفاده از این کنترل گردد. در برخی پروژه‌ها به‌منظور کاهش تعداد درزهای اجرایی بتن‌ریزی در تماس با آب مخزن. لایه بتن متعارف بالادست با تمهیدات اجرایی لازم با ارتفاع دوبرابر لایه‌های بتن غلتکی اجرا شده است (شکل ۷-۵ گزینه [). همجنین در منبسط شونده استفاده شده است |۱۸]. نمود. این روش از نظر سرعت و سهولت اجرایی با توجه به حذف عملیات اجرایی مربوط به لایه بتن متعارف, بسیار مطلوب می‌باشد. در صورت استفاده از این روش. قالب‌ها باید برای بارهای اجرایی ناشی از ریختن و به خصوص تراکم بتن غلتکی طراحی و کنترل شوند. برای دستیابی به یک سطح ظاهری مناسب در رویه بالادست. می‌توان از یک لایه نازک خوبی به‌دست داده و سطح ظاهری رویه بالادست کاملا مشابه با سدهای بتنی وزنی متعارف می‌گردد. با این حال, از آنجا که این روش نیاز به طرح اختلاط. دقت و امکانات اجرایی ویژه دارد. اجرای مناسب و موفق آن به‌سادگی میسر نمی‌گردد. بر روی بتن غلتکی در محدوده تقریبا ۰.۵ متری مجاور قالب اضافه می‌گردد. سپس سعی می‌گردد با استفاده از ابزارهای مناسب این دوغاب در بتن غلتکی نفوذ کرده و به طور یکنواخت با آن مخلوط گردد به‌گونه‌ای که در نهایت یک مخلوط شبیه سدهای بتنی وزنی متعارف بوده و آب‌بندی بدنه سد نیز تا حد مناسبی ایجاد می‌گردد. با توجه به فرایند مورد استفاده در این روش به بتن غلتکی مجاور قالب. بتن غلتکی غنی شده با دوغاب (0۳10) ۵۳ 1۳۳ ۵۵ 00101-۳:۲1۵)) اطلاق می‌گردد. با توجه به این که در فرایند ویبره یا متراکم کردن بتن غلتکی, دوغاب به طور طبیعی تمایل به بالا آمدن داشته و در سطح بتن قرار می‌گیرد. در روش مشابه دیگری, برای غنی‌سازی بتن غلتکی, به‌جای این که دوغاب در سطح بتن غلتکی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- طراحی جانمایی و اجزای سد ۹*۳۰ ۵ تازه پخش گردد. ابتدا دوغاب ریخته شده و سپس بتن غلتکی ریخته و متراکم می‌گردد. در این روش نیز عملیات ویبره و تراکم بتن غلتکی (در محدوده حدودا ۰.۵ متری مجاور قالب) تا زمانی ادامه می‌یابد که دوغاب کاملا با بتن مخلوط شده و در سطح بتن غلتکی اثر دوغاب ظاهر گردد. بتن غلتکی غنی شده با دوغاب با این روش ( ۷:۳۵ 7۳۵1-۳۱۲12۵۵) ۵۳ ۳۴) نامیده می‌شود [۱۸]. با استفاده از ملات بستر در سطح درزهای اجرایی بتن‌ریزی» خصوصا در سدهای بتن غلتکی با مواد سیمانی کم و یا در مواردی که وقفه بین اجرای لایه‌های بتن‌ریزی ایجاد می‌گردد. می‌توان آب‌بندی درز اجرایی را تامین نمود (شکل ۵-۵ گزینه []). اگر ملات بستر به‌صورت کاملا یکنواخت در پهنایی معادل ۸ درصد هد هیدرواستاتیک در محدوده بالادست همه درزهای اجرایی پخش شده و در فرایند اجرای بتن غلتکی دقت و مراقبت لازم صورت پذیرد. بدنه سد کاملا آب‌بند خواهد یکی از گزینه‌های طراحی رویه بالادست در سدهای وزنی بتن غلتکی, استفاده از بلوک‌های پیش‌ساخته بتنی در رویه زمان اجرا در یکدیگر قفل شده و با توجه به وزن و نحوه استقرار خود. پایدار باشند و نیازی به استفاده از شبکه انکراز برای نگهداری و مهار آن‌ها وجود نداشته باشد. به همین دلیل وزن بلوک‌های پیش‌ساخته بتنی نسبتا زیاد بوده و با توجه به محدودیت‌های حمل و نصب آن‌هاء. سطح هر یک از بلوک‌ها در رویه بالادست به طور معمول از حدود ۱/۰ متر مربحع تجاوز نمی‌کند. با توجه به این شرایط. یکی از نقاط ضعف اصلی این روش نیاز به نیروی کار زیاد و زمان‌بر بودن فرایند در این روش نیز مشابه با روش استفاده از پانل‌های پیش‌ساخته بتنی, در صورت اجرای دقیق و کنترل شده بلوک‌های بتنی. شرایط ظاهری نمای رویه بالادست زیبا و یکنواخت خواهد بود. در سدهایی که در دره‌های پرشیب و باریک احداث می‌گردند (و یا حداقل بخش پایینی دره نسبنا باریک و با دیواره‌های پرشیب می‌باشد) احداث یک دیوار در مرز بالادست سد در ترازهای تحتانی راهکار مناسبی برای تسریع عملیات اجرایی بدنه سد می‌باشد (شکل ۷-۵ گزینه ا). این دیوار به منزله قالب برای رویه بالادست سد بوده و می‌توان بتن غلتکی را در مجاور آن اجرا نمود. از طرفی, با اجرای خاکریز در محدوده بالادست دیوارء فضای کارگاهی مناسبی برای فعالیت‌های اجرایی مختلف ایجاد می‌گردد. در برخی موارد به‌جای اجرای دیوارء صرفا خاکریزی فضای بالادست لایه به لایه هم‌زمان با پیشرفت عملیات بتن‌ریزی بدنه سد و متناسب با ارتفاع هر لایه بتن اجرا شده و از این خاکریز به‌عنوان قالب در رویه بالادست استفاده شده است (شکل ۷-۵ گزینه ۸1). این فرایند را تا جایی که اجرای پایدار خاکریز رویه مجاور خاکریز. تمهیدات اجرایی لازم باید در نظر گرفته شود [۱۸]. -------- صفحهٔ بعد -------- ۶ و۱۵1۵ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی ۵-۵-۵- گزینه‌های طراحی روبه پایین‌دست بدنه سد رویه پایین‌دست سدهای وزنی بتن غلتکی عموما شیب‌دار بوده و شکل ظاهری مناسب و اقتصادی رویه پایین‌دست یکی از مهم‌ترین الزاماتی است که باید در نحوه طراحی و اجرای آن مد نظر قرار گیرد. گزینه‌های مختلف طراحی رویه پایین‌دست سد به طور شماتیک در شکل (۸-۵) ارائه شده است. شرح این گزینه‌ها که با حروف لاتین ۸ تا 0 مشخص شده‌اند در ادامه مطلب ارائه می‌گردد. اکثر این گزینه‌ها برای سایر رویه‌های شیب‌دار سد نیز قابل اعمال می‌باشند [۱۸]. اجرای پله‌ای رویه پایین‌دست است (شکل ۸-۵ گزینه ۸). به طور معمول ارتفاع قالب‌ها حداقل حدود ۱ تا ۲ برابر ارتفاع هر لایه بتن‌ریزی بوده و مهار قالب‌ها به بتن غلتکی سخت شده با استفاده از روش‌های ساده و متعارف انجام می‌پذیرد. شیب‌های مختلف و یا متغیر رویه پایین‌دست سد را می‌توان صرفا با تغییر عرض پله‌ها (و حفظ ارتفاع آن‌ها) پیاده‌سازی و اجرا نمود. درصورتی که نمای ظاهری مشابه با سدهای بتنی وزنی متعارف در رویه پایین‌دست مد نظر باشد. می‌توان در مجاورت قالب یک لایه بتن حجیم متعارف اجرا نمود (شکل ۸-۵ گزینه 7ا). در این روش اجرای پله‌های با ارتفاع بیش‌تر (و یا متغیر)» در شرایطی که اجرای آن برای مثال بر اساس الزامات طراحی سرریز ضروری باشد. به‌سادگی با تنظیم یا تغییر ارتفاع قالب امکان‌پذیر خواهد بود (شکل ۸-۵ گزینه‌های ۲ و (1). شکل ۸-۵- گزینه‌های طراحی رویه پایین‌دست در سدهای بتن غلتکی |۱۸ در صورت اجرای پیوسته و مداوم بتن. نیازی به استفاده از آرماتور در رویه پایین‌دست نخواهد بود. با این حال توجه به این نکته ضروری است که. به خصوص در سدهای بتن غلتکی با مواد سیمانی کم. بتن حجیم متعارف مجاور قالب باید قبل از بتن غلتکی اجرا گردد (شکل ۸-۵ گزینه‌های 13 و )). طرح اختلاط حجیم متعارف مجاور قالب باید به‌گونه‌ای باشد که اسلامپ بتن پایین بوده و پخش و تراکم بتن غلتکی در زمانی صورت پذیرد که بتن متعارف اسلامپ خود را از دست داده ولی گیرش اولیه آن کامل نشده باشد. درصورتی که در ابتدا بتن غلتکی اجرا شود و سپس بتن متعارف اجرا گردد. اگرچه شرایط ظاهری بتن در سطح لایه مناسب به‌نظر می‌رسد ولی چسبندگی (فیزیکی و شیمیایی) مناسب و لازم در سطح تماس بتن غلتکی و بتن متعارف. به خصوص در سدهای وزنی بتن غلتکی با مواد سیمانی کم ایجاد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- طراحی جانمایی و اجزای سد و۵1( ۷ نخواهد شد. بنابراین در این حالت استفاده از شبکه انکراژ برای تامین اتصال مکانیکی بین لایه بتن متعارف و بتن غلتکی ضروری خواهد بود (شکل ۸-۵ گزینه (]). مشابه با رویه بالادست. در رویه پایین‌دست سد نیز به‌جای اجرای لایه بتن متعارف در مجاورت قالب. می‌توان بتن غلتکی غنی شده با دوغاب (01۷/14 ۵۳ 0۳106) اجرا نمود [۱۸]. برای اجرای سطوح شیب‌دار در رویه پایین‌دست. و یا رویه سرریزء می‌توان بسته به شرایط یکی از گزینه‌های زیر می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد: - اجرای رویه شیب‌دار بدون قالب. در این حالت پس از تراکم بتن غلتکی, رویه پایین‌دست سد صرفا با ابزارهای ساده تسطیح و تحکیم می‌گردد (شکل ۸-۵ گزینه ۳) - قالب‌بندی و اجرای یک لایه بتن متعارف. یا بتن غلتکی غنی شده با دوغاب. با ضخامت حداقل ۰.۵ متر بدون آرماتورگذاری و بدون شبکه انکراژز (شکل ۸-۵ گزینه ۲۳) - اجرای بتن غلتکی به‌صورت پله‌ای با قالب. پرداخت و زدودن مواد سیمانی و سنگ‌دانه‌های سست سطح رویه پایین‌دست با جت آب (100108) یا روش‌های مناسب دیگرء و سپس اجرای یک رویه بتن مسلح با شبکه آرماتور دو سویه و یک شبکه انکراژ برای مهار لایه بتن مسلح رویه (شکل ۸-۵ گزینه 0). این گزینه غالبا برای اجرای رویه شیب‌دار سرریزها در پایین‌دست مورد استفاده قرار می‌گیرد. جزییات و ملاحظات مربوط به این گزینه‌ها مشابه با موارد ارائه شده برای گزینه‌های نظیر طراحی در رویه بالادست -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۶ معیارهای ایمنی و پذایرش -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- معیارهای ایمنی و پذیرش ۵۵ )۳ ۱-۶ کلبات در فرایند محوریابی و طراحی هندسی بدنه سد. با اتکا به تجربه طراح و نیز شناخت حاصل از ساختار زمین‌شناسی و شرایط ژئوتکنیکی ساختگاه مورد نظرء انتخاب محور و طرح هندسی بدنه سد با توجه به مبانی و ملاحظات طراحی و اجرایی به نحوی باید صورت پذیرد که رفتار کلی بدنه سد و پی مطلوب بوده و مناسب‌ترین شرایط برای بدنه سد از دیدگاه‌های فنیء اجرایی» و اقتصادی فراهم گردد. پس از این مرحله به منظور آرزیابی کمّی ایمنی و پایداری بدنه سد و توده سنگ پی در برابر شرایط محیطی مختلف در طول دوره بهره‌برداری و نیز بهینه‌سازی اقتصادی پروزژه. انجام تحلیل‌های پایداری تکیه‌گاه, تحلیل‌های حرارتی (حین ساخت)» و تحلیل‌های تنش بدنه سد و پی ضروری خواهد بود. بر این اساس, در وهله نخست باید کیفیت و ماهیت بارهای وارد بر بدنه سد و پی در شرایط استاتیکی و دینامیکی مختلف تعیین گردد. تعیین برخی بارهای وارد بر بدنه سد. نظیر بار وزن و فشار هیدرواستاتیک. نسبتا ساده بوده ولی در برخی موارد برای تخمین میزان و ماهیت بارهای وارد بر بدنه سد. نظیر بارهای حرارتی و بار دینامیکی زلزله. انجام مطالعات مستقل و ویژه لازم است. علاوه بر این در محاسبه و تعیین بارها (به خصوص بارهای حرارتی)» علاوه بر پارامترها و شرایط محیطی, اثرات ناشی از روش و مراحل اجرای بدنه سد نیز باید مد نظر قرار گیرد. با توجه به این‌که پرداختن به این مباحث خارج از موضوع این راهنما می‌باشد. در ادامه مطلب فرض بر این است که میزان و ماهیت بارهای مختلف وارد بر بدنه سد و توده سنگ پی در زمان اجرا و در شرایط مختلف بهره‌برداری مشخص می‌باشند. به طور معمول در تحلیل پایداری و تحلیل تنش, بارهای وارد بر سازه سد بر اساس شرایط مختلف محیطی و اثرات ناشی از وضعیت‌های مختلف عملکرد سازه, به سه رده ترکیب بارهای عادی ([1512])» ترکیب بارهای غیرعادی (18۹۲۵[۱])» و ترکیب بارهای فوق‌العاده (۳1۲۵111۵)» تفکیک می‌گردند. در هر رده با توجه به نوع رفتار متفاوت بدنه سد و پی در برابر تقسیم‌بندی می‌شوند. معیارهای ایمنی و پذدیرش (۳116۲12) ۸000012000) نیز متناسب با میزان اهمیت سازه بر همین اساس قابل دسته‌بندی بوده و در هر مورد با توجه به سطح ایمنی و عملکرد قابل پذیرش برای بدنه سد. این معیارها تبیین می‌گردند. علاوه بر دسته‌بندی فوق, ترکیب بارها و معیارهای پذیرش جداگانه‌ای برای مطالعات ارزیابی ایمنی سدهای موجود نیز تعریف می‌شوند که البته پرداختن به این مبحث نیز جزء موضوعات این راهنما نمی‌باشد. مبانی رده‌بندی ترکیب بارهای وارد بر بدنه سد. و معیارهای ایمنی و پذیرش برای هر یک از رده‌های مذکور را به طور کلی می‌توان به شرح زیر بیان نمود: - ترکیب بارهای عادی بیانگر حالتی از بارهای وارده و عملکرد سازه می‌باشند که به طور معمول مورد انتظار بوده و در طول دوره بهره‌برداری اقتصادی (عمر مفید) تعریف شده برای پروژه به دفعات رخ خواهند داد. بنابراین سازه سد و توده سنگ پی تحت اثر این ترکیب بارها باید با حاشیه اطمینان لازم و کافی, رفتار کاملا ایمن و پایدار -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۲ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن غلتکی - ترکیب بارهای غیرعادی مبین حالتی از عملکرد سازه و یا بارهای ناشی از شرایط محیطی هستند که متفاوت با حالت بهره‌برداری عادی بوده و رخداد آن‌ها در طول دوره بهره‌برداری (عمر مفید) تعریف شده برای پروژه. هر چند با احتمال وقوع کم‌ترء ولی قطعی است. با توجه به حتمی بودن وقوع این دسته از ترکیب بارهاء سازه سد و توده سنگ پی باید مقاومت کافی در برابر آن‌ها داشته و تحمل آن‌ها بدون ایراد خسارت به بدنه سد و پی و یا اخلال در عملکرد و بهره‌برداری عادی از پروژه, امکان‌پذیر باشد. - ترکیب بارهای فوق‌العاده معرف یک سری حالات بارگذاری حدی می‌باشند که در بدترین شرایط محیطی ممکن, و یا در بدترین حالت عملکرد سازه, آمکان وقوع آن‌ها وجود خواهد داشت. بر اساس این تعریف. ممکن است در واقعیت. حداقل در طول دوره بهره‌برداری اقتصادی (عمر مفید) پروژه» این دسته از ترکیب بارها رخ ندهند ولی با توجه به اهمیت و میزان ریسک ناشی از خرابی یا انهدام سازه» بدنه سد و توده سنگ پی باید در برابر این گروه از با توجه به معیارهای فوق, عملا فرایند طراحی بدنه سد کاملا متاثر و مرتبط با مطالعات تحلیلی, شامل تحلیل‌های حرارتی حین ساخت. تحلیل‌های پایداری و تحلیل‌های تنش بدنه سد. ملاحظات مربوط به فلسفه و روش اجراء و همچنین میزان آهمیت و ریسک ناشی از خرابی یا انهدام سازه می‌باشد. برای تحقق معیارهای ایمنی و پذیرش و نیز کنترل عدم قطعیت‌های ناشی از مقاومت و رفتار مصالح,ء شرایط بارگذاری, و عدم دقت و تقریبهای روش تحلیل, به طور معمول برای هر رده ترکیب‌های بارگذاری یک ضریب اطمینان خاص, به معنی نسبت ظرفیت باربری سازه به میزان تلاش‌های متناظر وارد بر آن» تعریف می‌گردد. در هر ترکیب بارگذاری» میزان تلاش‌های وارد بر هر یک از اجزا با مقاطع در ادامه مطالب این بخش, ترکیب‌های بار گذاری و ضرایب اطمینان متناظر با آن‌ها برای تحلیل‌های پایداری بدنه سد و پی» تحلیل‌های حرارتی. و همچنین تحلیل‌های تنش بدنه سد به طور مجزا بیان می‌گردد. از آنجا که معیارهای ایمنی و پذیرش به فرضیات پایه و دقت روش تحلیل نیز وابسته می‌باشد. در موارد لزوم به توضیحات مرتبط در خصوص روش تحلیل در بخش‌های ذیربط ارجاع داده شده است. ۳-۶ معیارهای ایمنی و پذیرش نتایج تحلیل‌های پایداری بدنه سد و پی هدف از کنترل پایداری, تضمین ایستایی و ایمنی کلی بدنه سد و پی در شرایط مختلف بهره‌برداری می‌باشد به نحوی که تامین اهداف طراحی و احداث سد میسر گردد. بر این اساس در تحلیل‌های پایداری, تعادل بدنه سد در راستای افقشی (لغزش)» تعادل بدنه سد در راستای قائم (شناوری)» و تعادل بدنه سد در مقابل دوران (واژگونی) محاسبه و ارزیابی می‌گردد. کنترل لغزش باید در امتداد درزهای اجرایی بتن‌ریزی در داخل بدنه سد. در امتداد سطح تماس بدنه سد و پی. و نیز در امتداد ناپیوستگی‌های توده سنگ (در داخل پی) بررسی و ارزیابی گردد. علاوه بر این موارد. برای اطمینان از -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم - معیارهای ایمنی و پذیرش مه ۵۱۵ ۳۸۵ ۱۳۳ باربری و پایداری پیء ظرفیت باربری پی با توجه به ساختار و مکانیزم‌های کلی ناپایداری توده سنگ تعیین شده و حداکثر تنش‌های وارد بر پی به آن محدود می‌گردد. می‌شود. در این روش. کل نیروهای پایدارساز که امکان بسیج آن وجود دارد (صرف نظر از تغییر مکان لازم برای آن) محاسبه شده و نسبت این نیروی پایدارساز به نیروهای ناپایدارکننده محاسبه می‌گردد. این نسبت اصطلاحا «ضریب اطمینان» نامیده می‌شود و بنابراین تعریف از بعد تئوریک. ضریب اطمینان بزرگ‌تر از ‎۱/٩‏ به معنی پایداری و ایستایی بدنه سد خواهد بود. با این وجود به منظور تامین حاشیه ایمنی مناسب و پوشش دادن خطاها و عدم قطعیت های ناشی از احتمالاتی بارهای وارد بر بدنه سد و تقریب‌های روش‌های تحلیلی مورد استفاده» متناسب با سطح بارگذاری و شرایط محیطی, «ضرایب اطمینان حداقل مجاز» برای مکانیزم‌های مختلف ناپایداری تعریف می‌شوند. با توجه به مبانی فوق, مراحل کنترل و ارزیابی پایداری بدنه سد و پی به شرح زیر می‌باشند: الف- تعریف و تعیین هر یک از بارهای وارد بر بدنه سد و پی ج- تدوین روش تحلیل د- تعیین ضرایب اطمینان حداقل مجاز برای مکانیزم‌های مختلف ناپایداری از بین مراحل فوق, موارد «الف» و «ج» در بخش هفتم این راهنما به تفصیل آرائه شده‌اند و موارد «ب» و «د» که مرتبط با معیارهای ایمنی و پذیرش می‌باشند. در این فصل ارائه می‌گردند. ۱-۳-۶- ترکیب‌های بارگذاری برای تحلیل پایداری متناسب با ماهیت و احتمال وقوع شرایط مختلف در طول عمر مفید سد. ترکیب‌های بارگذاری قابل تعریف برای یک سد به طور معمول به سه گروه «ترکیب‌های بارگذاری عادی»» «ترکیب‌های بارگذاری غیرعادی» و «ترکیب‌های بارگذاری فوق‌العاده» تقسیم می‌گردد. این گروه‌ها (یا حالت‌های) بارگذاری مبین شرایط بهره‌برداری زیر می‌باشند: - حالت بارگذاری عادی: این حالت بارگذاری در برگیرنده کلیه بارهای اولیه‌ای است که سد همیشه با آن‌ها مواجه بوده و قاعدتا در طول عمر سد به دفعات به وقوع می‌پیوندند. - حالت بارگذاری غیرعادی: این حالت بارگذاری در برگیرنده بارهایی است که سد به طور مداوم با آن‌ها مواجه نمی‌باشد. شرایط بارگذاری «دوره ساخت» و نیز بارهایی که به ندرت رخ می‌دهند (نظیر سیلاب‌ها و زلزله‌های کوچک و متوسط) در همین گروه قرار می‌گیرند. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۴ و۱۵1۵ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی - حالت بارگذاری فوق‌العاده: این حالت بارگذاری دربرگیرنده بارهایی است که احتمال رویداد آن‌ها بسیار کم است و جز در شرایط خاص احتمال وقوع آن‌ها وجود ندارد. رویدادهایی که بسیار تصادفی و نادر هستند. نظیر سیلاب‌های بسیار بزرگ و زلزله‌های شدید از جمله بارهای فوق‌العاده می‌باشند. بر اساس تعاریف و دسته‌بندی‌های فوق, احتمال وقوع شرایط محیطی و حالت‌های بارگذاری متناسب با آن‌ها در جدول (۱-۶) ارائه شده است. ترکیب‌های بارگذاری متناظر با هریک از حالت‌های بارگذاری نیز در جدول (۲-۶) ارائه شده‌اند. درصورتی که منحنی تداوم مخزن (منحنی تغییرات تراز مخزن با درصد احتمال وقوع) قابل پیش‌بینی باشد. در ترکیب بارهای غیرعادی و فوق‌العاده دینامیکی (ترکیب بارهای ۵ و ۶) تراز مخزن را می‌توان متناظر با احتمال وقوع بار زلزله مورد نظر انتخاب نمود. در غیر این‌صورت. تراز نرمال مخزن در این ترکیب‌های بارگذاری باید در نظر گرفته شوند. جدول ۱-۶- احتمال وقوع شرایط محیطی و حالت‌های بارگذاری متناسب با آن‌ها برای تحلیل‌های پایداری |۲۷ جدول ۲-۶- حالت‌های مختلف بارگذاری برای تحلیل‌های پایداری [۲۷] شرح وزن سد ۱ . زلزله بارگذاری | بارگذاری (مخزن) پایاب | رسوب . برکنش 1 اس وس ای ان ال سس مس : : : زلزله پایه دوره شرایط وقوع زلزله حداکثر محتمل در دم ۵ ساخ بهره‌برداری ۵۵۹ خب 0 (01) زلزله پایه دوره شرایط وقوع زلزله‌های متوسط در دوره بهره‌برداری دا بهره‌برداری (0) شرایط وقوع زلزله شدید در دوره بهره‌برداری ۱ بایه طرا حداکن, طرا باس مینای ضوابط انتخابت سلات ط| سدهای بزرگ ابا (۳۷۸- الف) ز گردند. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم - معیارهای ایمنی و پذیرش ۹*۳ ۳۵ ۳-۲-۶ معیارهای پذ برش (ضرایب اطمینان) برای پایداری در مراجع و استانداردهای معتبر جدید. سعی شده است با هدف بهینه شدن طراحی‌ها و در عین حال تضمین حاشیه سازه. و نیز سطح دقت داده‌های پایه ساختگاه و مصالح, تعریف گردند. از بعد میزان اهمیت خطر ناشی از ایراد خسارت یا انهدام سازه ها به طور معمول به دو گروه «سازه های بحرانی» و «سازه‌های معمولی» تقسیم می‌شوند. سازه‌هایی که ازهدام یا گسیختگی آن‌ها بد طور مستقیم 5 غیر مستقیم خطر جدی برای زندگی افراد ایجاد می‌نماید. جرء گروه سازه های بحرانی رذه‌بندی می‌شوند. بر اساس تعریف فوق. با توجه به اهمیت سدها 0 ریسک خطرات ناشی از انهدام و گسیختگی آن هاء سدها عموما در رده «سازه های بحرانی» قرار می‌گیرند. البته در موارد خاص. محدودی ایحاد نماید (نظیر سدهای باطله)» می‌توان سد را در رده «سازه‌های معمولی» در نظر گرفت. داده‌های ژئوتکنیکی پی. و پارامترهای مقاومتی بتن بدنه سد (جسم بتن و سطوح واریز بتن) برای انجام تحلیل‌های سنگ. پارامترهای مقاومت برشی ناپیوستگی‌ها و توده سنگ. میزان نفوذپذیری 9 نحوه بسیج فشار برکنش در توده سنگ و سطوح ضعیف پی می‌باشد. میزان شناخت و دقت برآورد این داده‌هاء وابسته به سطح مطالعات اکتشافی و آزمایش‌های برای دقت داده‌های پایه مورد نیاز برای تحلیل‌های پایداری تعریف می‌گردد: الف -داده‌های پایه با سطح دقت خوب: دستیابی به این سطح از دقت برای داده‌های پایه مسئلزم در اختیار بودن سطح مناسب و کافی اطلاعات از توده سنگ پی. بتن بدنه سد (مصالح سازه)» و نیز نحوه و میزان ایجاد فشار برکنش در توده سنگ پی می‌باشد. با این سطح دقت داده‌های پایه باید موارد زیر برآورده گردد: با توجه به الزامات فوق, بدیهی است این سطح از دقت و اطمینان از داده‌های پایه در سدهای در دست مطالعه به ندرت محقق می‌گردد. در مطالعات ارزیابی پایداری و ایمنی سدهای موجود. با توجه به وجود سوابق اجرا و رکوردهای موجود از پایش عملکرد بدنه سد و پی. دستیابی به این سطح از دقت در داده‌های پایه مورد نیاز برای تحلیل‌های پایداری» امکان‌پذیرتر خواهد بود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۶ ۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی ب- داده‌های پایه با سطح دقت معمولی: در این سطح از دقت برای داده‌های پایه. الزامات ذیل باید تامین گردد: - مطالعات اکتشافی و آزمایشگاهی کافی برای اندازه گیری پارامترهای مقاومتی توده سنگ پی انجام گردد. - با توجه به نتایج مطالعات و آزمایش‌های انجام یافته. برآورد پارامترهای مقاومتی توده سنگ پی با سطح - سناریوهای ناپایداری و بارگذاری‌های حاکم با سطح اطمینان بالایی تعیین گردد. ج- داده‌های پایه با سطح دقت محدود: این سطح از دقت داده‌های پایه معمولا در مطالعات مراحل اولیه مطالعات کاربرد داشته و در مطالعات تفصیلی طراحی سدها و مطالعات ارزیابی پایداری سدهای موجود. به خصوص برای سازه‌ها و سدهای بحرانی, آنکا به داده‌های پایه با این سطح از دقت. قابل پذیرش نمی‌باشد. در داده‌های پایه با سطح دقت محدود: - پارامترهای مقاومتی توده سنگ پی و مصالح بدنه سد بر اساس عملیات اکتشافی محدود و ناکافی برآورد می‌گردد. - به دلیل عدم وجود اطلاعات هیدرولوژی و هیدرولیکی کافی, برآورد بارهای وارد بر بدنه سد در ترکیب‌بارهای مختلف. به‌صورت تقریبی برآورد می‌گردد. در ادامه مطلب. معیارهای پذیدش برای مکانیزم‌های ناپایداری مختلف. با توجه به رده اهمیت سازه و سطح دقت داده‌های پایه ارائه می‌گردد. الف - حداقل ضرایب اطمینان مجاز در برابر لغزش بر این اساس, حداقل ضرایب اطمینان لازم در برابر لغزش برای سدهای وزنی بتن غلتکی مطابق با سطح دقت داده‌های پایه برای حالت‌های مختلف بارگذاری در جدول (۳-۶) ارائه شده است [۲۷]. همان‌گونه که در این جدول نیز مشاهده می‌گردد. با افزایش سطح دقت داده‌های پایه و متناسبا کاهش بخشی از عدم قطعیت هاء ضرایب اطمینان حداقل شایان ذکر این که در شرایطی که شتاب‌های زلزله ساختگاه به‌صورت تقریبی و بدون مطالعات کامل برآورد شده باشد. ضرایب اطمینان حداقل مجاز متناظر با بارگذاری‌های دینامیکی غیرعادی و فوق‌العاده در سازه های بحرانی (ردیف دوم جدول ۳-۶- حداقل ضریب اطمینان مورد نیاز در مقابل لغزش در سازه‌های بحرانی و معمولی [۲۷] سل تن -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم - معیارهای ایمنی و پذایرش ۹/۳۰ ۱۳۷ ب- حداقل ضرایب اطمینان مجاز در برابر شناوری حداقل ضرایب اطمینان لازم در برابر شناوری برای سدهای وزنی بتن غلتکی برای حالت‌های مختلف بارگذاری در جدول (۴-۶) ارائه شده است [۲۷]. با توجه به عدم وابستگی تحلیل پایداری در برابر شناوری به داده‌های پایه ویژه ساختگاه در این حالت ضرایب اطمینان وابسته به سطح دقت داده‌های پایه نمی‌باشند. جدول ۴-۶- حداقل ضریب اطمینان مورد نیاز در مقابل شناوری برای انواع سازه‌ها [۲۷] ج - معیار پذ برش در برابر وازگونی تعریف می‌گردد. این معیار که برای انواع سازه‌ها و سطوح دقت مختلف داده‌های پایه در جدول (۵-۶) ارائه شده است. به جدول ۵-۶- معیار پذیرش برای محل اثر برآیند نیروها در صفحه مستعد شکست (کنترل پایداری در برابر واژگونی) |۲۷ محل اثر برایند نیروها در سطح شکست دقت داده‌های پایه ۱ ۱ ۱ ۱ بر اساس این جدول, در شرایط بهره‌برداری عادی, محل اثر برایند نیروها باید در میانی صفحه مستعد شکست قرار ۱ بوده و محدودیتی برای طول جدایش در صفحه شکست مطرح نمی‌باشد. البته با توجه به این‌که با کاهش سطح اتکای سازه, تنش وارد بر پی به طور مضاعف افزایش می‌یابد. کنترل ظرفیت باربری پی به‌عنوان یک عامل محدود کننده طول مخزن بوده و در محدوده وقوع جدایش,» چسبندگی سطح شکست نیز از بین خواهد رفت. بنابراین» وقوع جدایش در -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ ۵۱۵ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلنکی ج- معیار پذیرش برای ظرفیت باربری پی ظرفیت باربری مجاز پی که توسط کارشناسان ژئوتکنیک برآورد می‌گردد مبنای ارزیابی کفایت طراحی از این بسد محدوده جابه جایی‌های مجاز و بدون آسیب دیدن (یا گسیختگی) تحمل نماید. ظرفیت باربری مجاز تابع عوامل متعددی از جمله تراکم‌پذیری نسبی مصالح پی» شرایط بارگذاری, هندسه سطح تماس سازه و ... می‌باشد. در شرایط بهره‌برداری و بارگذاری عادی, حداکثر تنش وارد بر پی به ظرفیت باربری مجاز محدود می‌گردد. تحت اثر بارگذاری غیرعادی, حداکثر تنش فشاری وارد بر پی تا ۱۵/ بیش از ظرفیت باربری؛ و در شرایط بارگذاری فوق‌العاده» حداکثر تنش فشاری وارد بر پی تا *۵۰/ بیش از ظرفیت باربری مجاز خواهد بود [۳۲۷]. ۳-۶ معیارهای ایمنی و پذیرش نتایج تحلیل‌های حرارتی بدنه سد تنش‌های حرارتی در سدهای بتنی (بتن حجیم) در اثر فرایند انتقال و تبادل حرارتی بتن با محیط اطراف برای آزادسازی حرارت ناشی از واکنش هیدراتاسیون سیمان در بتن, ایجاد می‌شوند. حرارت ناشی از واکنش سیمان در سنین اولیه. زمانی که بتن هنوز حالت خمیری داشته و به‌تدریج سختی خود را به‌دست می‌آورد. در جسم بتن ایجاد می‌گردد. این حرارت اضافی, منجر به افزایش دما و انبساط بتن در سنین اولیه و در نتیجه ایجاد تنش‌های فشاری در بتن می‌گردد (میزان این تنش فشاری با توجه به سختی کم بتن در این زمان نسبتا کوچک می‌باشد). پس از تحقق بخش عمده واکنش هیدراتاسیون و افزایش دمای جسم بتن در اثر تولید حرارت اضافی, یک گرادیان حرارتی بین جسم بتن و محیط اطراف ایجاد شده و نتیجتا تبادل حرارتی بتن با محیط برای آزادسازی حرارت اضافی و دستیابی به یک تعادل حرارتی بین جسم بتن و محیط اطراف آن آغاز می‌گردد. در این دوره به دلیل روند ناهمسان و غیریکنواخت کاهش دمای اضافی در جسم بتن» سخت شدن نسبی بتن» و گیرداری‌های ایجاد منجر به وقوع ترک در بتن گردند. ترک در سطوح (رویه‌های) بتن» و مکانیزم ایجاد ترک در حجم بتن (ترک‌های حجمی). در فرایند سرد شدن بتن. به دلیل تبادل حرارتی سریع رویه‌های بتن با محیط اطراف. دمای بتن مجاور رویه‌ها بسرعت کاهش یافته و بتن در این نواحی تمایل به انقباض دارد در حالی که بخش داخلی بتن هنوز گرم و منبسط یافته می‌باشد. در این شرایط: این مکانیزم. اصطلاحا گیرداری داخلی بتن (110۹1۳۵11 [1107۵) نامیده می‌شود و ترک‌های ناشی از آن. ترک‌های حرارتی سطحی نامیده می‌شوند. عمق نفوذ ترک‌های حرارتی سطحی در جسم بتن. با توجه به کاهش شتاب تبادل -------- صفحهٔ بعد -------- فصل شم - معیارهای ایمنی و پذیرش که ۲۸۲۵/۵ ۱۳۹ تبادل حرارتی سریع بتن مجاور رویه‌ها (مکانیزم گیرداری داخلی بتن) به‌صورت شماتیک در شکل (۱-۶) نشان داده با آزاد شدن تدریجی حرارت اضافی و کاهش دمای بتن» جسم بتن به طور کلی تمایل به کاهش حجم و انقباض می‌یابد. در این فرایند. به دلیل گیرداری بتن در مرزهای اتکایی آن. امکان جمع‌شدن بتن (و لغزش در سطح اتکای بتن) کاملا محدود بوده و این شرا یط منجر به ایحجاد 9 توسعه تنش‌های کششی حرارتی در بتن مجاور سطوح اتکایی اتکایی بتن ایجاد شده و با توجه به توزیع تنش‌های کششی, این ترک‌ها دارای گستردگی و عمق نفوذ نسبتا زیاد در با توجه به گستردگی و عمیق بودن این نوع ترک‌هاء به آن‌ها ترک‌های حرارتی حجمی اطلاق شده و مکانیزم ایجاد آن‌ها با عنوان مکانیزم گیرداری خارجی (1۵۹1۲۵11] |[۳10۲۵) نامیده می‌شود. مکانیزم ایجاد ترک‌های حرارتی حجمی در اثر کاهش دمای کلی و گیرداری و مقاومت در برابر حرکت (انقباض) بتن در مجاور سطوح اتکایی (مکانیزم گیرداری خارجی) به‌صورت شماتیک در شکل (۲-۶) نشان داده شده است. از آنجا که در سدهای بتنی حفظ یکپارچگی بتن یک معبار اساسی و تعیین‌کننده برای تامین عملکرد مناسب سازه‌ای و دوام بدنه سد می‌باشد. کنترل تنش‌های کششی حرارتی و جلوگیری از ایجاد ترک‌های حرارتی در دوره ساخت به طور ویژه در طراحی مد نظر می‌باشد. برای این منظور در سدهای بتنی (وزنی و قوسی) متعارف. علاوه بر کنترل تبادل حرارتی سریع در سطوح بتن, با استفاده از تمهیدات پیش‌سرمایش سنگ‌دانه‌ها و آب بتن (۳۳۵-0001108)» و سیستم پس‌سرمایش بتن (0۹1-0001118])» افزایش دمای بتن تازه حتی‌الامکان کنترل شده و حرارت ناشی از هیدراتاسیون نیز به طور یکنواخت در حجم بتن در سنین اولیه آزاد گردد. با توجه به کاهش میزان سیمان در سدهای بتن غلتکی, میزان حرارت‌زایی در بتن در آثر واکنش هیدراتاسیون کاهش یافته و پتانسیل ایجاد ترک‌های حرارتی کاهش می‌یابد. ولی از سوی دیگر با توجه به حذف سیستم پس‌سرمایش, ریسک وقوع حین اجراء نوع سنگ‌دانه‌های مورد استفاده و ... از عوامل تاثیر گذار بر فرایند تولید حرارت و تبادل حرارتی بتن با محیط اطراف ظرفیت کرنش کششی بتن غلتکی می‌باشد (جزییات روش‌های تحلیل‌های حرارتی در فصل هشتم ارائه شده است). با توجه به طیف گسترده عوامل تاثیرگذار بر ظرفیت کرنش کششی بتن غلتکی (که در فصل ۴ این راهنما به آن‌ها اشاره شده است) و نیرز با توجه به ۱ همیت تعییر" کننده این پارامتر در 0 تحلیا های حرارتی. در مرحله طراحی ۰ 1 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ 33333333333 پروژه مورد ند ۰ کر ۳ شکل ۰-۲-۶ ۳۳۵1/۵ راهنمای طراحی سدهای وز لر با لحاظ کردن همه مبانی و ملاحظات طراحی و اجرایی اکیدا توصیه می‌گردد. دمای مغزه بتن سس ۳ یه / 2 ۰ اس ی / ۹ 0 ی کت ۳۳ ۳ / بت زمان نحوه تغییر شکل بتن رس تنش + دما ۱ و اد یی پا 7 2 ش ۹ هه : ۹ ا ۱ / / : ۱ ۳ ای ۹ 0 8 8۱ ترک‌های حرارتی سطحی بلو ک بتنی بدون گیرداری خارجی -۱- مکانیزم ترک خوردگی سطحی بتن در اثر تبادل حرارتی سریع بتن رویه با محیط اطراف (مکانیزم گیرداری ۱ حرارت میانگین متس (۹ : شا , : بش نی بت ۳ , ات شض 3 از دمای محیط خارجی زمان ی . تن کاهث دما نخوه تغییرشکل بسن وی سل + هکس 5 ی ۹ ۹ ی پم 0 ترک‌های حرارتی حجمی بلوک بتنی گیردار در تراز پی کانیزم ترک خوردگی حجمی بتن در اثر کاهش دمای کلی و گیرداری بتن در مجاور سطوح اتکایی (مکانیزم گیرد ریجی برای اخلی) اآری خارجی) -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم - معیارهای ایمنی و پذایرش ۹/۳ ۱۳ در مراحل اولیه مطالعات که نتایج آزمایش خاص پروژه مورد نظر وجود نداشته باشد. بسته به شرایط. ظرفیت کرنش کششی بتن غلتکی تحت بارگذاری تدریجی را بر مبنای مقادیر توصیه شده در مراجع معتبر می‌توان در حدود ۹۰ تا *۰ میکروکرنش ( 1۲۱/۲۱۲۱ 1*10) در نظر گرفت [۱۶]. حرارتی با بازشدگی در درزهای انقباضی مستهلک می‌گردد. نکته کلیدی در طراحی و جانمایی درزهای انقباضی, فرض میزان بازشدگی این درزها می‌باشد که وابسته به عوامل متعددی از جمله میزان سختی و مقاومت بتن غلتکی. سختی پی تمهیدات اجرایی در سطوح درز و ... دارد. ارزیابی و تحلیل همه عوامل موثر در این خصوص و دستیابی به یک تخمین کمّی منطقی برای بازشدگی درزهای انقباضی به سادگی میسر نبوده و علاوه بر این با توجه به ماهیت اثرات حرارتی» میزان بازشدگی همه درزهای انقباضی در یک سد یکسان نخواهد بود. در تحلیل‌های حرارتی. بر اساس توصیه‌های |۸2 میزان بازشدگی محتمل در درزهای انقباضی در حدود ۲ تا ۵ میلی‌متر فرض شده و بر مبنای آن فواصل درزهای انقباضی محاسبه و طراحی می‌گردد. صرف‌نظر از مطالعات تحلیلی متعارف فوق برای کنترل ترک‌های حرارتی بتن در دوره ساخت که مبتنی بر یک سری فرضیات ساده کننده می‌باشند. ۲121801 و ۳۵۲0۵۶ نتایج مشاهده‌ها و بررسی‌های انجام یافته خود بر روی تعدادی از سدهای وزنی بتن غلتکی را در قالب ۱۰ مشاهده غالب و نیز ۱۰ توصیه برتر ارائه نموده‌اند که با توجه به اهمیت و عمومیت این نتایج, مشاهده‌ها و توصیه‌های فوق در ادامه این بخش از راهنما ارائه شده است. ۱-۳-۶- مشاهدات و نتایج غالب در خصوص ترک‌های حرارتی ۱- اکثر ترک‌های حرارتی دارای امتداد قائم بوده و در کل مقطع بدنه سد (در راستای بالادست - پایین‌دست) گسترش می‌یابند. بازشدگی برخی از ترک‌های حرارتی به اندازه‌ای است که می‌توانند مجرای عبور و نشت آب نیز باشند. در سدهای وزنی بتن غلتکی, با توجه به رفتار غالب دو بعدی بدنه سد. وجود ترک‌های حرارتی قائم تهدیدی برای پایداری و ایستایی بدنه سد محسوب نمی‌شوند. ۲- ترک‌ها در سدهای وزنی بتن غلتکی به طور معمول صرفا بخاطر تنش‌های کششی ناشی از حرارت رخ نمی‌دهند. در اغلب موارد. عواملی نظیر حرکات پی ناشی از فشار آب» نشست‌های نامساوی ناشی از پی ترک در بدنه سد موثر و دخیل می‌باشند. ۳- همه ترک‌های حرارتی عرضی در یک زمان رخ نمی‌دهند. و بازشدگی همه ترک‌های حرارتی (یا درزهای انقباضی) یکسان فرض می‌گردند. در حالی که بر اساس مشاهدات انجام یافته, نسبت بازشدگی حداکثر به -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۲ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی بازشدگی حداقل ترک‌های حرارتی در یک مقطع به ۴ و بیش‌تر نیز می‌رسد. ترک‌های حرارتی که زودتر رخ حرارتی و وقوع ترک‌های حرارتی جدید. تاخیر در فرایند اجرا و در نتیجه اجرای بتن غلتکی در ماه‌های گرم ترک‌های حرارتی) افزایش یابد. از یک سو تعداد درزهای انقباضی لازم کاهش یافته و از نظر اجرایی شرایط مطلوب‌تری حاصل می‌گردد ولی از سوی دیگر ریسک جریان و نشت آب از طریق این درزهای انقباضی افزایش می‌باید. ۶- ترک‌های حرارتی محتمل در بدنه سد معمولا در صفحات با سطح مقطع کاهش یافته و یا صفحات عبوری از نواحی تمرکز تنش, نظیر موارد زیرء رخ می‌دهند: - در مقطع ادیت دسترسی به گالری بدنه سد - در مقاطع عبوری از سرریز (لبه‌های آنتهایی یا مقطع میانی سرریز) - در مقاطع کناری سد که اثر گیرداری (خارجی) پی سد در مقایسه با ارتفاع و ضخامت مقطع سد افزایش می‌یاید. - در مقاطع عبوری از بیرون‌زدگی‌های توده سنگ پی به داخل بدنه سد - در مقاطع عبوری از مجاری آب داخل بدنه سد - در مقاطع مجاور شکست محور سد ۷ ترمیم ترک‌های حرارتی با بازشدگی زیاد نسبتا پر هزینه می‌باشد. به خصوص در شرایطی که امکان تخلیه کامل مخزن برای انجام عملیات ترمیم میسر نگردد. ۸- مناسب‌ترین و اقتصادی‌ترین روش برای کاهش دمای ریختن بتن غلتکی. استفاده از آب سرد یا مقدار معینی نسبتا پر هزینه بوده و سرمایش مطلوبی در مقایسه با هزینه آن در بتن حاصل نمی‌گردد. -٩‏ ترک‌های حرارتی سطحی ناشی از گرادیان حرارتی سطحی در رویه بتن (در اثر سرمایش سریع سطح رویه آزاد ترک‌خوردگی در بتن (در اثر سایر عوامل)» پتانسیل گسترش ترک‌های حرارتی سطحی موجود بسیار محتمل‌تر ۰-با انجام تحلیل‌های حرارتی پیشرفته و تفصیلی با لحاظ نمودن فرایند اجرای لایه به لایه بتن غلتکی, می‌توان روند توسعه و تغییرات دما را در نواحی مختلف بتن غلتکی به طور نسبتا دقیق پیش‌بینی نمود. بااین حال, پیش‌بینی موقعیت ترک (یا ترک‌های) حرارتی بر اساس نتایج این تحلیل‌هاء از دقت و اعتبار کمی برخوردار می‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم - معیارهای ایمنی و پذایرش 1/۵ ۳۳ ۳-۳-۶ توصیه‌های مهم برای کنترل ترک‌های حرارتی ۱- برای کنترل مطلوب ترک‌های حرارتی در سدهای وزنی بتن غلتکی. استفاده از تمهیدات پیش‌سرمایش بتن و نیز تعبیه درزهای انقباضی عرضی ضروری می‌باشد. تولید مصالح سنگ‌دانه‌ای بتن در فصل زمستان, و محدود کردن زمان اجرای بتن غلتکی به ساعات خنک در شبانه‌روز (شب‌ها و ساعات آغازین و انتهایی روز) و نیز به فصول سرد سال, موثرترین و کم‌هزینه‌ترین روش‌های کنترل ترک‌های حرارتی می‌باشند. بدیهی است میزان اعمال این تمهیدات باید با توجه به چارچوب برنامه زمان‌بندی اجرایی پروژه تعیین گردد. ۲- در تعیین حداکثر دمای ریختن بتن غلتکی, باید به دمای متوسط سالیانه ساختگاه سد. نوع و اهمیت کاربری و اهداف سد. و نیز نرخ تغییر هزینه‌های سرمایش اضافی بتن توجه گردد. ۳- به‌منظور ایجاد انعطاف و سرعت بیش‌تر در عملیات اجرای بتن غلتکی, به‌جای تعیین یک دمای حداکثر برای ریختن بتن» می‌توان یک دمای حداکثر برای متوسط دمای ریختن بتن غلتکی در بازه ۱ یا ۲ روزه در نظر گرفت. بر این اساس, در زمان‌های کوتاهی در طول روز اجرای بتن غلتکی با دمایی فراتر از دمای متوسط حداکثرء مجاز خواهد بود. با این رویکرد. تهیه و برنامه‌ریزی بهینه امکانات و روش‌های پیش‌سرمایش, با لحاظ نمودن هزینه‌های اجرایی و بدون افزایش ریسک ترک‌خوردن بتن میسر می‌گردد. ۴ تمهیدات پیش‌سرمایش, به خصوص برای سرمایش مصالح سنگ‌دانه‌ای بتن» باید برای بدترین سناریوی شرایط دمایی و محیطی ساختگاه طراحی و پیش‌بینی گردد. در غیر این‌صورت. در شرایطی که نیاز به سرمایش اضافی به هر دلیل در فرایند اجرا ضرورت یابد» انجام این سرمایش اضافی از روش‌های مناسب و کم‌هزینه میسر نخواهد بود. ۵- درزهای انقباضی باید به نحوی اجرا شوند که به‌منزله صفحات ضعیف در بدنه سد عمل نمایند. این درزها باید مجهز به نوار آب‌بند و سیستم زهکشی باشند و روش نصب و اجرای این تمهیدات باید حتی‌الامکان ساده بوده و کم‌ترین زیادی باید مبذول گردد چرا که موارد متعددی در انواع مختلف سدهای بتنی مشاهده شده است که نصب نامناسب نوار آب‌بند منجر به نشت متمرکز آب از محل درز شده و ترمیم آن‌ها مستلزم هزینه‌های قابل توجه بوده است. ذکر شده در مشاهده شماره ۶) انجام پذیرد و هیچ ضرورتی به جانمایی درزها در فواصل مساوی نمی‌باشد. ۷- در مواردی که از بتن متعارف در رویه‌های سد استفاده می‌شود. درزهای انقباضی باید در بتن متعارف رویه‌های بالادست و پایین‌دست نیز به‌منظور کنترل ترک‌های حرارتی سطحی, امتداد یابند. ۸- در صورت استفاده از بتن متعارف در رویه‌های سد. علاوه بر درزهای انقباضی بدنه سد. باید یک سری درزهای آب‌بند شده (با نوار آب‌بند یا تمهیدات دیگر) با فواصل حدود ۳/۵ تا ۵ متر (فواصل محتمل ترک‌های حرارتی سطحی) برای کنترل ترک‌های حرارتی و نشت آب از بتن متعارف رویه طراحی و اجرا گردند. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴ رز راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی -٩‏ تعبیه درزهای انقباضی به‌صورت موضعی در مجاورت رویه‌های بالادست و پایین‌دست توصیه نمی‌شود. فلسفه این تکنیک مبتنی بر این ایده است که با ایحجاد نقاط ضعف موضعی در مجاورت رویه‌های بالادست 9 پایین‌دست. ترک حرارتی دقیقا در امتداد و موقعیت همین درز انقباضی موضعی رخ داده و موجب گسترش مشاهدات نشان داده است که ترک حرارتی که از لبه انتهایی درز در بالادست (یا پایین‌دست) شروع می‌شود الزاما به امتداد درز انقباضی در رویه مقابل منتهی نمی گردد (برای نمونه در سد 27125)) 5۵110). این شرایط منجر به نشت کنترل نشده آب و تضعیف یکپارچگی بدنه سد می‌گردد. از سوی دیگرء تجربه نشان داده است برای تسریع عملیات اجرایی در موارد خاص می‌توان درزهای انقباضی را «یک لیفت در میان» اجرا نمود. ۰-در مقایسه با سیمان‌های قدیمی, سیمان‌های تولیدی جدید به دلیل ریزدانه‌تر بودن حرارت اولیه بیش‌تری تولید می‌کنند و از سوی دیگر به دلیل استفاده توام از سیمان و پوزولان (یا سیمان پوزولانی)» پیک حرارت‌زایی سیمان در بتن کاملا بعد از سن ۲۸ روز خواهد بود. با توجه به این شرایط استفاده از گراف‌های حرارت‌زایی آدیاباتیک سیمان‌های متعارف قدیمی, منجر به ایجاد خطا در نتایج تحلیل‌های حرارتی شده و توصیه نمی‌گردد. ۳-۶ معیارهای ایمنی و پذیرش نتایج تحلیل‌های تنش بدنه سد بارهای وارد بر سدهای وزنی بتن غلتکی عموما مشابه با بارهای شناخته شده وارد بر سدهای بتنی وزنی متعارف می‌باشند با این تفاوت که اختلاف ویزگی‌های ماهوی بتن غلتکی با بتن معمولی در تعیین برخی از بارهاء نظیر فشارهای برکنش و فشارهای منفذی (تراوش) در داخل حجم بتن. باید لحاظ گردد. بارهای وارد بر بدنه سد را به طور کلی می‌توان به بارهای استاتیکی و دینامیکی دسته‌بندی نمود که عمده این بارها شامل موارد زیر می‌گردد: الف - بارهای استاتیکی بار مرده (وزن بتن بدنه سد) - فشار خارجی آب (شامل فشار سرابء» فشار پایاب» و وزن آب) - فشار داخلی آب (فشار برکنش) - فشار رسوب و فشار خاک - بارهای حرارتی - بارهای ناشی از جریان (در مقاطع سرریز شونده) ب- بارهای دینامیکی (در سطوح مختلف زلزله) - نیروی اینرسی وارد بر جرم بدنه سد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل شم - معیارهای ایمنی و پذیرش بو ۵۵( ۱۳۵ - فشار هیدرودینامیک ناشی از مخزن و پایاب _ فشار دینامیکی خاکریزها و رسوبات انباشته شده در مجاورت بدنه سد جزییات و ملاحظات مربوط به محاسبه و نحوه تعیین بارهای فوق و نیز جزییات فرایند تهیه مدل تحلیلی بدنه سد و توده سنگ پی و انجام تحلیل‌های تنش در فصل نهم این راهنما ارائه شده‌اند. تر کیب بارهای وارد بر سازه با توجه به شرایط مختلف بهره‌برداری به‌گونه‌ای تعریف می‌گردند که در برگیرنده همه حالات بارگذاری محتمل بر سازه در دوره بهره‌برداری باشند. علاوه بر این درصد احتمال وقوع هر ترکیب‌بار نیز باید با مبنای آن فراهم گردد. با توجه به این مبانی» بر اساس توصیه‌های مراجع موجود. ترکیب بارهای استاتیکی و دینامیکی مطابق با جدول (۶-۶) تعیین شده و با توجه به پتانسیل وقوع شرایط محیطی مختلف. این ترکیب‌بارها در رده‌های در ادامه مطالب این بخش, در ابتدا بر پایه سطح ایمنی مورد نظرء عملکرد مطلوب و قابل پذیرش بدنه سد در شرایط محیطی مختلف تشریح می‌گردد. سپس به ماهیت رفتار بتن بدنه سد در ارتباط با شاخص‌های تعریف شده در تعیین عملکرد مطلوب به طور مختصر اشاره شده و نهایتا ضوابط و معیارهای پذیرش و ایمنی به‌صورت قابل کاربرد در طراحی ارائه می‌گردد. با توجه به این که مکانیزم غالب خرابی و خسارت در سدهای بتن غلتکی, ترک‌خوردن بدنه سد (در جسم گسترش وقوع ترک در بتن بدنه سد تعریف می‌گردد. جدول ۶-۶- ترکیب بارهای استاتیکی و دینامیکی برای تحلیل تنش < بدنه سد |۱۹ و ۲۸] رکنش! رسوب پی در محدوده سراب باید لحاظ گردد. ۲- در ترکیب‌بار استاتیکی فوق‌العاده شماره ۵ فشار برکنش متناظر با انهدام و عدم کارکرد پرده‌های تزریق و زهکشی باید در نظر گرفته شود. ۳ درصورتی که اختلاف تراز نرمال و حداقل کم باشد از ترکیب‌بارهای شماره ۷ و ۱۰ می‌توان صرف‌نظر کرد -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۶ بو ۸۱۵۸۵ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلنکی ۱-۴-۶ سطح عملکرد قابل پذ برش سطح عملکرد قابل پذیرش در برابر شرایط محیطی مختلف در دوره بهره‌برداری به تفکیک شرایط بارگذاری استاتیکی - شرایط محیطی عادی (ترکیب‌بارهای استاتیکی عادی): در این شرایط بدنه سد باید عاری از هر گونه ترک و - شرایط محیطی غیرعادی (تر کیب‌بارهای استاتیکی غیرعادی): در شرایط محیطی غیرعادی, قابلیت بهره‌برداری از سد باید بدون هیچ خللی حفظ شده و در بدترین حالت. بدنه سد صرفا تا آستانه شروع ریزترک‌ها در بتن قابلیت بهره‌برداری از سد حفظ شده و در این شرایط در بدترین حالت وقوع ریزترک‌ها در نواحی تمرکز تنش در بدنه سد مجاز می‌باشد. - شرایط دینامیکی غیرعادی (ترکیب‌بارهای دینامیکی غیرعادی): در این شرایط وقوع ریزترک‌ها در بدنه سد مجاز بوده و در عین حال سطح آسیب‌های وارد بر بدنه سد می‌بایست به‌نحوی محدود گردد که قابلیت بهره‌برداری بدنه سد با اخلال مواجه نگردد. - شرایط دینامیکی بحرانی (ترکیب‌بارهای دینامیکی فوق‌العاده): در شرایط وقوع زلزله حداکثر محتمل پایداری کلی بدنه سد باید حفظ شود به نحوی که تعمیر آسیب‌های وارد بر بدنه سد امکان‌پذیر بوده و همچنین آسیب‌های وارد بر تاسیسات و سازه‌های پایین‌دست سد در اثر رهاسازی آب مخزن محدود باشد. در این حالت. وقوع ترک و پتانسیل رفتار غیرخطی در بدنه سد مجاز می‌باشد به شرط این‌که در شرایط پس از وقوع زلزله امکان تخلیه کنترل شده آب مخزن تا حدی که برای عملیات ترمیم و بازسازی خسارات وارده لازم است. وجود داشته باشد. ۳-۳-۶ شاخص‌های رفتاری بتن غلتکی پارامترهای مقاومتی بتن غلتکی و درزهای اجرایی افقی بدنه سد به تفصیل در فصل ۴ این راهنما ارائه شده است. در اینجا صرفا به طور مختصر به شاخص‌های رفتاری مهم بتن از بعد معیارهای ایمنی و پذیرش اشاره می‌گردد. در تعیین معیارهای پذیرش بر اساس سطح عملکرد مطلوب تعریف شده. با توجه به ظرفیت تحمل کششی نسبتا کم‌تر بتن غلتکی» عموما مقاومست کششی بتن غلتکی بر اساس آزمایش کشش مستقیم (]۶ ,51۳0811 1008110 11۳001) ملاک قرار می‌گیرد. همجنین با توجه به این‌که در غالب موارد تحلیل‌های تنش بدنه سد با استفاده از روش تحلیل خطی ارتجاعی انجام می‌یابد. در بررسی رفتار بتن به پارامترهای مقاومتی متناظر با رفتار خطی بتن (با مدول الاستیسیته ثابت) نیز بررسی می‌گردد. خطی در نظر گرفته می‌شود. ارائه شده است. همان‌گونه که در این شکل مشاهده می‌گردد. با فرض رفتار خطی برای بتن» در سطوح کرنشی که رفتار واقعی بتن به تدریج غیرخطی می‌شود. میزان تنش کششی محاسباتی در تحلیل‌های -------- صفحهٔ بعد -------- فصل شم - معیارهای ایمنی و پذیرش که ۲۸۲۵/۵ ۱۳۷ خطی بیش‌تر از مقدار تنش کششی واقعی خواهد بود. بر همین اساس. در تحلیل‌های خطی می‌توان سطح تنش کششی می‌باشند (مقاومت کششی واقعی بتن با ]1 و تنش کششی متناظر با حالات رفتاری مختلف بتن با 1 نمایش داده شده‌اند): - نقطه ,0.61 ,؟: این سطح تنش متناظر با حد نهایی رفتار کاملا خطی و الاستیک بتن در کشش می‌باشد. - نقطه )0.91 ,: تا این سطح تنش, منحنی رفتار واقعی بتن اختلاف ناچیزی با منحنی رفتار خطی داشته و درصورتی که تنش‌های ایجاد شده در سازه در تحلیل‌های خطی کم‌تر از این مقدار باشند. می‌توان رفتار غالب سازه را خطی و الاستیک (و عاری از ترک) در نظر گرفت. این سطح تنش مرز وقوع ریزترک‌ها در بتن می‌باشد. - نقطه 1.251 ,؟: در این تنش» سطح زیر منحنی تنش-کرنش در منحنی رفتار خطی تقریبا مساوی با سطح زیر تنش در تحلیل‌های خطی مساوی با مقدار واقعی انرژی قابل جذب توسط بتن تا مرز مقاومت کششی حداکثر واقعی بتن می‌باشد. این سطح تنش حد نهایی وقوع ریزترک‌ها در بتن بوده و متناظر با مرز شروع رفتار غیرخطی پیشرفته در بتن و فاصله گرفتن منحنی رفتار واقعی بتن با منحنی رفتاری خطی می‌باشد. این سطح تنش مرز شروع ترک‌های کوچک و محدود (قابل مشاهده) در بتن می‌باشد. - نقطه )1.331 ,1: کرنش معادل با این سطح تنش مساوی کرنش متناظر مقاومت کششی واقعی بتن می‌باشد. این سطح تنش متناظر با حد نهایی وقوع ترک‌های کوچک و محدود در بتن و مرز شروع رفتار نرم‌شونده بتن در کشش و وقوع ترک‌های پیش‌رونده و گسترده در بتن بدنه سد می‌باشد. ناحیه رفتار ارتجاعی خطی ناحیه رفتار غیرخطی بعد از مقاومت نهایی (ناحیه نرم‌شونده کششی) کرنش متناظر با این تنش ارتجاعی خطی برابر ۱ طح آنرژی واقعی متناظر با مقاومت کششی نهایی است ۱ مقاومت کششی واقعی بتن (۲) 0.90 مرز شروع رفتار کاملا غیرخطی 46 ۸۹ ۸ ۵ 1 ۹ دوه وم وگو مهم (0(.60) ۱ وکوک وکوک و و۹۹ ی ز پا یا ار تجا خطی رخا ماو وکوک وود ود مهو و مرر پایان رفتا عی و۹ ی کم کوک کوش و رد بدا ۹ ۹ افو مرو مرو وه مه مهم 0و0و۹ :1 روم موم موه مره مرو همه ۵۰ 0 وک 4و۸و۸ : 00 ۵ مهن موم م0۵ و ور هم ناگوان کوک وک وکوک وگو و وم ۵و ۰ ۹۹ ی ی شکل ۳-۶- منحنی رفتاری بتن غلتکی در کشش و میزان آسیب وارد بر بتن در سطوح کرنش مختلف |۲۹] -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ ۹*۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلنکی ۳-۳-۶ ضوابط و معیارهای ایمنی با توجه به این که تنش‌های بحرانی در سدهای وزنی عمدتا در رویه‌ها رخ می‌دهند و ماهیت غالب این تنش‌ها تک محوره هستند. در ارزیابی این تنش‌ها و تعیین ضوابط و معیارهای ایمنی نیازی به استفاده از پوش گسیختگی بتن در حالت تنش دو محوره نمی‌باشد. ضوابط و معیارهای ایمنی (در قالب ضرایب اطمینان) برای تنش‌های کششی حاصل از تحلیل‌های خطی و ارتجاعی با توجه به سطوح عملکرد قابل پذیرش در شرایط محیطی مختلف و همچنین شاخص‌های کلیدی رفتار بتن در کشش. در جدول (۷-۶) ارائه شده است [۲۹]. قابل ذکر این‌که در خصوص تنش‌های کششی شبه‌قائم. مقاومت کششی واقعصی تنش کششی مجاز قرار گیرد. همجنین در شرایط بارگذاری دینامیکی. با توجه به سرعت بارگذاری, مقاومت کششی واقعصی دینامیکی بتن که ۱/۵ برابر مقاومت کششی واقعی استاتیکی بتن می‌باشد. ملاک می‌باشد (]1.51< ن)1) جدول ۷-۶- معیارهای پذیرش برای تحلیل تنش بدنه سد (ضرایب اطمینان برای تنش‌های حاصل از تحلیل‌های خطی) |۲۹ : : : سدهای موجود در تعیین ضوابط و معیارهای پذیرش, مطابق عرف بین‌المللی, در شرایط وقوع زلزله ]0 سطح ایمنی بالاتری برای سدهای جدید در دست مطالعه و احداث. و همچنین سدهایی که در نواحی با لرزه‌خیزی کم و متوسط (بر اساس ناحیه‌بندی آیین‌نامه ۳۲/۸۰۰ ایران) واقع می‌شوند. در نظر گرفته شده است. در نواحی با خطر لرزه‌خیزی بالا و نیز در خصوص ارزیابی ایمنی سدهای موجود. بنابر ملاحظطات اقتصادی و توجیه‌پدیری برهتر پروژه‌های سدسازی. حاشبه اطمینان نسبتا کم‌تری لحاظ شده است. تنش‌های فشاری مجاز بر اساس توصیه مراجع معتبر و روال عرف. با اعمال ضرایب اطمینان ۳ ۲ 0 ۱ برای تر کیب بارهای عادی. غیرعادی 9 فوق‌العاده تعیین می‌گردند (جدول ۷-۶). مقاومت فشاری دینامیکی بتن, با توجه به سرعت بارگذاری, ۱/۳ برابر مقاومت فشاری استاتیکی بتن در نظر گرفته می‌شود. ۴-۴-۶ ضوابط و معیارهای ایمنی طراحی سازه‌های وابسته به سد جهت طراحی تجهیزات و المان‌های سازه‌ای خاص (سازه‌های ثانویه) که بر روی بدنه سد قرار دادند. پاسخ دینامیکی سد در موقعیت استقرار آن المان‌ها به عنوان ورودی طراحی لرزه‌ای سازه‌های ثانویه استفاده می‌شود. طیف‌های پاسخ این حرکت ورودی برای سازه‌های تانویه طیف‌های پاسخ طبقه نامیده می‌شوند (5۳0661۲۵ 1۳6۹۵۲۹۵ ۳100۳۲). معیارهای طراحی لرزه‌ای تجهیزات باید با طراحی لرزه‌ای سازه‌های اولیه متناسب باشد به گونه‌ای که دستیابی به معیارهای عملکرد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل شم - معیارهای ایمنر تعیین شده برای زلزله‌ها اجزای ثانویه طرح. با توح اجزای فوق را مطابق آن« - رده ایمنی ۱ برا, از زلزله ]۷ و - رده ایمنی ۲ براه - رده ایمنی ۳ برا در جدول (۸-۶) فهرس ضرایب ایمنی (یا تنش‌هاه (بارگذاری دینامیکی فوق| سازه‌های وابسته به سد و پذیرش که ۲۸۲۵/۵ ایمنی مشابه با بدنه سد در مقابل زلزله طراحی ش مه به تجارب ملی و بین‌المللی موجود. رده‌های ایمن فا دسته‌بندی نمود: ابل بهره‌برداری باشند. سازه‌های مهم و مرتبط با عملکرد سد نظیر سرریزهاو 6 سازه‌های کم‌اهمیت یا موقت. ت کلیه سازه‌های وابسته به سد به همراه رده ایمنی ا عاده) متناظر با مقادیر معادل ذکر شده در جدول (۶- جدول ۸-۶- معیارهای طراحی لرزه‌ای سازه‌ها و اجزای وا پایه‌های کناری سازه خروجی دریچه‌ها و استاپلاگ‌های اضطراری تجهیزات بهره‌برداری سازه‌های ۵ ورودی ۶ و خروجی شیب‌های حفاری در سنگ سازه‌های زیرزمینی دریچه راس و و تجهیزات آن راه‌ها کالورت‌ها حفاری‌ها و خاکریزها پل‌ها سازه‌های زیرزمینی شیروانی‌های بحرانی (شیروانی‌هایی که ایمنی بدنه سد را متاثر ساخته و یا شیروانی‌های حجیمی که موج قابل توجهی در دریاچه مخزن ایجاد می‌نمایند) شیروانی‌های غیربحرانی ۱۳۹ رگذار رزه‌ای رده و یاری. راحی ی ۱1۳ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۷ کنترل پایداری سدهای وزنی بتن روا -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- کنترل پایداری سدهای وزنی بتن غلنکی ییقزتش ۳۳ ۱-۷ کلیات در این فصل از راهنما مبانی و فرایند محاسبه بارها و روش‌های تحلیل پایداری سدهای وزنی بتن غلتکی آرائه می‌شود. منظور از پایداری, پایداری عمومی سد. شامل پایداری در برابر لغزش, واژگونی. شناوری و تنش وارد بر توده سنگ پی سد می‌گردد. ترکیب‌های بارگذاری و معیارهای کنترل و پذیرش پایداری برای شرایط مختلف بهره‌برداری در فصل ششم این راهنما ارائه شده‌اند. مبانی و فرایندهای تحلیل پایداری آرائه شده در این راهنما بر اساس فرضیات و مبانی روش‌های معادل استاتیکی بوده و برای سدهایی که بر روی توده سنگ یا خاک مقاوم قرار می‌گیرند. کاربرد دارد. در مواردی که به علت ضعف پی. استفاده از شمع ضرورت می‌بابد. باید از ضوابط و روش‌های کنترل پایداری متناسب با تمهیدات طراحی مذکور استفاده نیاز و با توجه به ملاحظات فنی, اجرایی» و اقتصادی می‌تواند افقی و یا شیب‌دار طراحی گردد. مبانی و روش‌های آرائه شده برای کنترل پایداری در سطوح محتمل گسیختگی در محل تماس بدنه سد و پی و یا در توده سنگ پی (کمی پایین‌تر از سطح تماس سد و پی) و نیز در هر سطحی در داخل بدنه سد قابل استفاده می‌باشند. از بین سناریوهای مختلف ناپایداری, کنترل پایداری در برابر لغزش از اهمیت ویژه‌ای برخوردار بوده و بررسی و ارزیابی آن مستلزم تجربه کافی و همکاری کارشناسان ژئوتکنیک (و هیدرولیک) با کارشناسان سازه است. در برخی موارد با توجه به موقعیت استقرار بدنه سد. به دلیل ناهمگنی و یا وجود بزرگ‌درزه‌ها (یا سیستم‌های درزه) در توده سنگ. ایجاد مکانیزم‌های لغزشی بحرانی در داخل توده سنگ پی سد محتمل بوده و این موضوع باید به دقت توسط تیم طراحی و تحلیل پروژه بررسی گردد. همچنین پتانسیل فرسایش و یا تضعیف توده سنگ در اثر جریان نشت آب و یا ریزش جت آب سرریز (یا تخلیه‌کننده تحتانی) باید در مرحله طراحی جانمایی سد و در تعیین مکانیزم‌های لغزش محتمل و بحرانی مقاومت برشی توده سنگ پی است. به خصوص در شرایطی که پی سد متشکل از سنگ‌های با مقاومت برشی متفاوت و یا در برگیرنده درزه‌های متعدد باشد. بنابراین» انتخاب و تخمین پارامترهای مقاومت برشی مناسب و معرف برای توده سنگ نیاز به تجربه و قضاوت کارشناسی خوب دارد |۲۷ ۲۸ ۳۰]. ۲-۷- روش تحلیل تعادل حدی ۱-۲-۷ مدهای گسیختگی ا توجه به هدف از تحلیل پایداری (اطمینان از تعادل افقی, قائم و دورانی سازه)» مدهای گسیختگی زیر باید کنترل شوند: - مد گسیختگی لغزشی: برای کنترل این مد گسیختگی, حداقل ضریب اطمینان لازم در مقابل لغزش در تمام -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن غلتکی - مد گسیختگی ناشی از عدم کفایت باربری پی: برای کنترل این مد گسیختگی, مقادیر تنش وارد بر پی در همه حالات بارگذاری باید در محدوده مجاز واقع شود. - مد گسیختگی واژگونی: برای کنترل مد گسیختگی واژگونی, محل اثر برایند نیروهای محرک در ترکیب بارهای مختلف باید در محدوده تعریف شده مجاز قرار گیرد. با این روش عملا میزان بازشدگی سطح تماس سازه و پی در شرایط مختلف بهره‌برداری به طور ضمنی کنترل می‌گردد. کنترل شستگی و خردشدگی سنگ پی یا شکستگی و گسیختگی (ترک‌خوردگی) بدنه سد باید به طور جداگانه بررسی و مطالعه گردد. برای کنترل مدهای گسیختگی فوق, نوشتن روابط تعادل استاتیکی برای برآورد نیروها و فشارهای وارد بر سازه مرسوم حل معادلات تعادل می‌باشد. در این روش. برای اطمینان از عدم وقوع مد گسیختگی مورد نظرء مشخصات مقاومتی مصالح با اعمال یک ضریب کاهنده مناسب ( یا ضریب اطمینان) تا اندازه‌ای کاهش می‌یابد که تعادل بین نیروهای وارده و مقاومت (کاهش یافته) مصالح حاصل گردد. بر آساس مبانی فوق, باید توجه شود که این روش ماهیتا با روش تحلیل سازه‌ای که مبتنی بر تحلیل تنش - کرنش (تغییر شکل) می‌باشد. متفاوت است. در فرایند روش تحلیل تعادل حدی اصولا میزان تغییرشکل مورد توجه نبوده و تغییرشکل سازه تا آستانه گسیختگی مصالح و بسیج کل نیروهای مقاومء امکان‌پذیر فرض می‌گردد. در این روش» کنترل تغییرمکان سازه به صورت غیر مستقیم و با در نظر گرفتن یک سری ضرایب اطمینان حداقل متناسب با ترکیب بارها و ۲-۲-۷ مبانی تحلیل تعادل حدی اولین گام در تحلیل پایداری, شناسایی و تعیین هندسه بخشی از سازه که مستعد ناپایداری لغزشی و با ناپایداری متناسب با مد گسیختگی مورد نظر است. می‌باشد. برای این منظور موقعیت و هندسه سطوح جداکننده بخش مستعد ناپایداری سازه که اصطلاحا سطوح مستعد گسیختگی 5 سطوح گسیختگی نیرز نامیده می‌شوند. باید تعیین گردد. سطوح گسیختگی می‌توانند ترکیبی از سطوح مستوی یا منحنی باشد. ولی به طور معمول و به منظور سادگی محاسبات. این سطوح به صورت مستوی در نظر گرفته می‌شوند. تعیین سطوح مستعد گسیختگی یکی از مهم‌ترین مراحل تحلیل‌های پایداری بوده و مستلزم مشارکت کارشناسان باتجربه سازه و ژئوتکنیک است. در این خصوص, باید دقت نمود که اولا سطوح گسیختگی به نحوی انتخاب گردند که امکان وقوع مد ناپایداری مورد نظر در امتداد آن‌ها امکان‌پذیر باشد. و ثانیا بحرانی‌ترین سناریوهای مستعد ناپایداری با -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- کنترل پایداری سدهای وزنی بتن غلتکی رازن ۳۵ توجه به مشخصات سازه و مشخصات مصالح عبوری از سطح گسیختگی (جسم بتن یا سنگ پیء سطوح واریز اجرایی بتن» سطح تماس سازه و پی» و ناپیوستگی‌های توده سنگ پی) را شامل گردد. یکی از سطوحی که به طور معمول در تحلیل‌های پایداری مورد توجه بوده و در غالب موارد می‌تواند جزء یکی از سطوح بحرانی مستعد ناپایداری باشد. سطح تماس سازه و پی است. چرا که معمولا مشخصات مقاومتی (مقاومت برشی و مقاومت کششی) این سطح در مقایسه با سطوح لغزش عبوری از داخل بدنه سد کم‌تر بوده و مساحت (طول) آن نیز در مقایسه با مساحت سطوح لغزش عبوری از داخل توده سنگ پی کوچک تر است. شایان ذکر این که. با فرض عبور سطح گسیختگی از توده سنگ پی بلافصل سازه (بدنه سد)» پارامترهای مقاومتی سطح تماس سازه و پی در تحلیل‌های پایداری معادل پارامترهای سنگ پی در نظر گرفته می‌شود. به همین جهت. در برخی موارد برای بهبود شرایط پایداری, سطح تماس سازه و پی به صورت شیب‌دار (به سمت بالادست) طراحی می‌گردد. در تحلیل پایداری در برابر واژگونی» به جای تعریف ضریب اطمینان. عملکرد مطلوب سازه با تعیین یک محدوده معین پذیرش بازشدگی (گسیختگی کششی) در سطح گسیختگی تحت اثر شرایط مختلف بارگذاری, محدوده مجاز برای محل اثر نیروی برایند تعیین می‌گردد. شایان ذکر این که به طور معمول در تحلیل‌های پایداری, از مقاومت کششی سطوح گسیختگی بحرانی (نظیر سطح تماس بتن-سنگه. سطح واریز بتن» یا سطوح عبوری از توده سنگ پی) صرف‌نظر می‌گردد. در شرایطی که بازشدگی در سطح گسیختگی ایجاد شود. توزیع فشار برکنش (به دلیل نفوذ آب به بخش باز شده سطح گسیختگی) کاملا تغییر خواهد نمود. بر این اساس, محاسبات پایداری باید با اصلاح فشار برکنش تا حصول یک سطح گسیختگی تغییر نموده و بازتوزیع این تنش‌ها باید متناسب با میزان بازشدگی مجددا محاسبه گردد. مد گسیختگی یا ناپایداری شناوری هنگامی روی می‌دهد که فشار خالص برکنش (فشار برکنش اعمالی بر کف سازه منهای وزن آب سربار) از وزن سازه و سایر نیروهای قائم ناشی از سربارها بیش‌تر شود. از آنجا که وقوع این مد ناپایداری وابسته به مشخصات مقاومتی بتن سازه و توده سنگ پی نیست. عدم قطعیت‌های محاسبات کنترل شناوری بسیار کم‌تر از سایر مدهای گسیختگی می‌باشد. به همین جهت. به طور معمول, ضرایب اطمینان کم‌تری برای کنترل مد ناپایداری ظرفیت باربری پی بر مبنای روش‌های تحلیلی, روابط متعارف ظرفیت باربری» و آزمایش‌های صحرایی و آزمایشگاهی برآورد می‌گردد. ظرفیت باربری مجاز پی بنا به تعریف بیانگر حداکثر فشار قابل تحمل توده سنگ پی پس از اعمال ضریب اطمینان‌های لازم برای جلوگیری از گسیختگی (یا انهدام) پی و نیز محدود نمودن نشست پی (به نحوی که عملکرد سازه را مختل نکند) می‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۴۶ روز راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلنکی بر اساس رویکرد فوق, در تحلیل کفایت باربری پی» میزان نشست توده سنگ پی به طور مستقیم محاسبه و ارزیابی نمی‌گردد. و کنترل نشست با تعریف و اعمال ضرایب اطمینان مناسب بر ظرفیت باربری پی به طور ضمنی انجام می‌پذیرد. با توجه به این تعریف. تحت آثر بارگذاری‌های غیرعادی و فوق‌العاده ظرفیت باربری پی می‌تواند افزایش یابد. در سدها (یا سازه هایی) که بر روی توده سنگ ناهمگن و یا با درزه‌داری زیاد قرار می‌گیرند. گسیختگی لغزشی ممکن است در اثر گسیختگی برشی در امتداد میان‌لایه‌های ضعیف سنگ و یا ناپیوستگی‌ها رخ دهد. در این موارد. علاوه بر ضرورت شناسایی و کنترل مکانیزم‌های ناپایداری در برابر لغزش در توده سنگ. میزان نشست توده سنگ تحت اثر تنش‌های وارد بر پی باید با انجام محاسبات دقیق‌تر آرزیابی و کنترل گردد. ۳-۷- تحلیل پایداری در برابر لغزش ۱-۳-۷ انتخاب پارامترهای مقاومت برشی طراحی پارامترهای مقاومت برشی توده سنگ پی را می‌توان با انجام آزمایش‌های برجا با آزمایش‌های آزمایشگاهی برش مستقیم (و یا سایر آزمایش‌های مناسب) تعیین نمود. آزمایش‌های آزمایشگاهی در مقیاس کوچک و شرایط خاص آزمایشگاه انجام می‌شوند و طبیعتا به طور مستقیم قابل اعمال در طراحی و تحلیل‌های پایداری نمی باشند. مقاومت برشی سنگ بکر (نمونه سنگ سالم) و نیز توده سنگ متشکل از درزهای تمیز یا پر شده تابع متغیرهای زیادی از جمله فشار محصور کننده. تاریخچه بارگذاری و نرخ بارگذاری است. همچنین ابعاد نمونه‌ها.ء تعداد. راستا و ابعاد درزه‌ها می‌توانند تاثیر بسزائی بر نتایج آزمایش‌ها داشته باشند. بنابراین به منظور برآورد پارامترهای مقاومت برشی توده سنگ (و ناپیوستگی‌های آن) بر اساس نتایج آزمایش‌های آزمایشگاهی, باید مطالعات ویژه‌ای با در نظر گرفتن ساختار توده سنگ و نوع و ماهیت آزمایش‌های انجام یافته. توسط کارشناسان ژئوتکنیک (یا مکانیک سنگ) صورت پذیرد. در برآورد این پارامترها شرایط واقعی تنش و وضعیت زهکشی توده سنگ نیز باید با توجه به نتایج آزمایش‌ها و بررسی‌های انجام یافته. برآورد و انتخاب نهایی پارامترهای مقاومت برشی طراحی باید با ممکن است در نظر گرفتن یک برآورد محافظه‌کارانه تاثیر ناچیزی در طراحی داشته و نسبت به انجام آزمایش‌های هنگام انتخاب پارامترهای مقاومت برشی طراحی. شکل منحنی تنش - کرنش باید مورد توجه قرار گیرد. اگر در مشاهده نگردد. مقاومت طرح را می‌توان همان تنش برشی حداکثر (110۵6) در نظر گرفت. در شرایطی که پس از -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- کنترل پایداری سدهای وزنی بتن غلتکی رازن ۳۷ عبور از تنش برشی حداکثرء افت مقاومت برشی قابل توجه باشد (یا به بیان دیگر مقاومت برشی پسماند به نحو محسوسی کم‌تر از مقاومت برشی حداکثر باشد)» در برآورد و انتخاب پارامترهای مقاومت برشی باید پتانسیل گسیختگی پیش‌رونده در سطح گسیختگی مورد توجه قرار گیرد. البته به این نکته نیز باید توجه داشت که به طور معمول به دلیل غیر یکنواختی توزیع تنش و ناهمسانی توده سنگ در امتداد سطح گسیختگی. امکان وقوع هم‌زمان جابه جایی (کرنش) متناظر با مقاومت برشی حداکثر (۳۵۵) در تمام نواحی سطح گسیختگی مورد نظر وجود ندارد. به بیان دیگر در این شرایط. پارامترهای مقاومت برشی طراحی را می‌توان بین مقاومت برشی حداکتر (۳۵۵۴) و مقاومت برشی پسماند ([16۵14۵) در نظر گرفت. ۳-۳-۷- روش تحلیل لغزش تک‌گوه‌ای روش تحلیل لغزش تک‌گوه‌ای در واقع همان روش ساده و پرکاربرد تحلیل تعادل حدی برای کنترل لغشزش است. در رده‌بندی و نام‌گذاری روش‌های تحلیل, هر بخش از توده لغزنده که معادلات تعادل به صورت مستقل برای آن نوشته می‌شود. اصطلاحا یک «گوه» نامیده می‌شود. بنابراین. در روش تحلیل لغزش تک‌کوه‌ای, توده لغزنده صرفا شامل یک گوه می‌شود که در برگیرنده بدنه سد بوده و صفحه کف این گوه. همان فصل مشترک سازه (بدنه سد) و پی است. در این حالت. نیروی محرک ناشی از توده سنگ (یا خاک) در بالادست و نیروی مقاوم ناشی از توده سنگ (یا خاک) در پایین‌دست. با فرض این که این نیروها در پایداری بدنه سد کم‌اثر هستند. با استفاده روابط مربوط به فشار محرک و فشار مقاوم خاک به صورت تخمینی برآورد می‌گردند (شکل ۱-۷). بر این اساسء ضریب اطمینان در برابر لغزش (ع5110410) از رابطه ۱-۷ قابل محاسبه خواهد بود: 0۱-۷۱ -]ب) + 0 ۱۷.1۵ وا ۱ 1 در این رابطه: ۷ برآیند نیروی نرمال موثر (شامل نیروی برکنش) بر سطح گسیختگی (فصل مشترک سازه و پی) - زاویه اصطکاک داخلی مصالح پی در مجاورت سطح گسیختگی. - طول سطح تماس در سطح گسیختگی, و < نیروی برشی موثر در امتداد سطح گسیختگی. می‌باشند. ۳-۳-۷- روش تحلیل لغزش چندگوه‌ای در شرایطی که هندسه سطح تماس سازه (بدنه سد) و پی به صورت یک صفحه مستوی نبوده و یا با توجه به تاثیر نیروهای محرک و مقاوم ناشی از توده سنگ (خاک) در بالادست و پایین‌دست سازه. برآورد دقیق‌تر این نیروها مورد نظر باشد. استفاده از روش‌های تحلیلی جامع‌تر ضروری خواهد بود. در این شرایط. می‌توان از روش تحلیل لغزش چندگهوه‌ای, -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۸ که یک روش ت ناپیوستگی‌ها و روش, به صورد غالب موارد به چندگوه‌ای امک ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای سطوح مستعد گسیختگی مختلف در بی می‌باشد. استفاده نمود. مکانیزم لغزشی قابل برر شماتیک در شکل ‎)۲-٩۹(‏ نشان داده شده است. اگرچه در سدهای وزنی تحلیل مکانیزم‌ه صورت دوبعدی انجام می‌پذیرد ولی کنترل مکانیزم‌های لغزشی سه‌بعدی نیز با روش : تراز سراب (مخزن) ۷۷/۵۱1 7 ۹ ً / اس ْ / ۱ ۵ ۱ 7 زهکش 0 ۵ ۵ ر َ 2۵ ۱ تراز پایاب 2۵ ۳۱ ۱ بوری ود ۵« ۹ ٍِ ام گمانه‌های زهکش 2 / ۷ ۱۹ / ۱ ۱ »2 ۱ ۱ ۱ که ۱ و ۱ 7۳ سا یج ع- 8 در روابط فوق: ۷۷/۵۱81 - وزن بدنه سد < نیروی برایند - مجموع نیروهای محرک فائم شکل ۱-۷- دیاگرام آزاد نیروهای وارد بر بدنه سد در روش تحلیل لغزش تک‌گوه‌ای |[۲۷] مجموعه‌ای از سی در این ای لغزش در -------- صفحهٔ بعد -------- شک روش : م و فْر ۳ از در را ف ک کنترل پایداری سدهای وزنی بتن غلنکی قافن دی رن دی 0 ۹ سا ۶ ۱ 1 د0 ل ۲-۷- مکانیزم لغزشی قابل بررسی (شامل بدنه سد و گوه‌های بالادست و پایین‌دست) در روش تحلیل چند گوه‌ای | حلیل لغزش چند گوه‌ای مبتنی بر اصول مدرن مهندسی سازه» ژئوتکنیک. زمین‌شناسی و مکانیک س با اعمال ضرایب اطمینان بر پارامترهای مقاومتی مصالحء تعادل لغزشی گوه‌ها تحت اثر تمامی بارهاء بررسی قرار می‌گیرد. اصول, فرضیات و ساده‌سازی‌های این روش به شرح زیر می‌باشند: طح گسیختگی می‌تواند ترکیبی از سطوح مستوی و منحنی باشد. با این حال برای سادگی محاسبات دمول تمام سطوح تشکیل دهنده سطح گسیختگی مستوی فرض می‌شوند. هر یک از این سطوح مس صفحه کف یک گوه که پتانسیل لغزش در آن وجود دارد. می‌باشند (شکل ۱-۷). بدیهی است هند طح گسیختگی باید به نحوی انتخاب گردد که امکان ایجاد مکانیزم لغزش وجود داشته باشد. ض بر این است که تاثیر لنگر ناشی از نیروها ناچیز بوده و از اثر آن صرف‌نظر می‌گردد. اثر نیروی برشی بین دو گوه مجاور صرف‌نظر می‌شود. صفحه کف هر گوه و در کل سطح گسیختگی, نسبت بین نیروی برشی و نیروی نرمال به صورت خص شابه با سایر روش‌های تحلیل تعادل حدی, کنترلی بر روی مقادیر جابه‌جایی گوه‌ها وجود ٍض بر این است که جابه‌جایی گوه‌ها نسبتا کوچک و به نحوی است که مکانیزم کلی لغزش ( لی سازه) را متاثر نمی‌سازد (در واقعیت. سختی نسبی متفاوت گوه‌های شکل گرفته در توده س ۳۹ ۵ نک است وارد بر به طور سئوی. در سه کلی لی و تابع ا عملکرد -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۰ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن غلتکی دقیق‌تر برای بررسی و تامین سازگاری تغییرمکان‌ها و کرنش‌ها در یک سطح گسیختگی ممکن است ضرورت یابد). محاسبه می‌گردد. مراحل گام به گام تحلیل در روش تحلیل لغزشی چند گوه‌ای به شرح زیر است: گام ۱- انتخاب و تعیین هندسه سطح گسیختگی با توجه به شیب. موقعیت و جهت لایه‌ها و ناپیوستگی‌های گام ۲- تقسیم کل سیستم لغزنده به تعداد مناسبی گوه. به نحوی که سطح کف هر گوه یک صفحه مستوی بوده و سطح تماس بین گوه‌ها یک صفحه قائم باشد. در این تقسیم‌بندی, هر جزء یکپارچه سازه (نظیر بدنه سد. حوضچه گام ۳- گوه‌هایی که در بالادست سازه واقع شده و شیب صفحه کف آن‌ها به سمت پایین‌دست است (زاویه شیب منفی 0)» اصطلاحا گوه‌های محرک (۷۷۵4005 1(۲1۷1۵8) و گوه‌هایی که در پایین‌دست سازه واقع شده و شیب صفحه کف آن‌ها به سمت بالادست است (زاویه شیب مثبت »)» اصطلاحا گوه‌های مقاوم (:0ع۷/۵1 1108د1د110) نامیده می‌شوند. برای شناسایی بحرانی‌ترین سناریوی لغزش» زاویه شیب گوه‌های محرک باید به نحوی انتخاب گردد که نیروی محر ک (۳۵۲۵۵ 1۲1۷1۵) ناشی از آن‌ها بیشینه گردد. در مقابل, زاویه شیب گوه‌های مقاوم نیز باید به نحوی انتخاب گردد که نیروی مقاوم (۳0۳۵۵ 11۵۵181108) ناشی از آن‌ها کمینه گردد. در تعیین این سطوح گسیختگی. هندسه نیروهای وارد بر هر گوه. شامل تمام نیروهای موثر بر گوه» ترسیم می‌گردد (نظیر شکل ۳-۷). با توجه به فرضیات پایه روش تحلیل لغزش چندگوه‌ای, در ترسیم دیاگرام آزاد نیروها از اثر نیروی برشی در مرز دو گوه مجاور صرف نظر می‌شود. بر این اساس, نیروهای وارد بر هر گوه شامل نیروی وزن گوه (: ۷۷)» نیروی ناشی از سربار وارد بر گوه شامل وزن آب (:/۱)» نیروی فشار برکنش (:[])۰ نیروهای عکس‌العمل قائم و مماس بر صفحه کف گوه (:1 : 6 :)۰ و نیروهای افقی عمود بر فصل مشترک گوه با گوه‌های مجاور (۱] 2 ۱-:) می‌گردد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم - کنترل پایداری سدهای وزنی بتن غلنکی ۹/۳۰ ۵۱ ۹ 1 ۷۱۹۳112) ۹ ۷۱۳7 ۷۱۳7 0.2 0.3 00.5 )۱1۳2( ۱ )1۳31۳5( شکل ۳-۷- دیاگرام آزاد نیروهای وارد بر هر گوه در روش تحلیل لغزش چندگوه‌ای |۲۷] گام ۵- با توجه به دیاگرام آزاد نیروهاء تعادل حدی برای هر گوه را به صورت رابطه ۲-۷ می‌توان نوشت. در این رابطه. علامت مثبت مربوط به نیروهای افقی به سمت پایین‌دست (سمت راست در شکل ۳-۷)» و نیروهای قائم به سمت بالا می‌باشد. همان گونه که ملاحظه می‌گردد. حل مستقیم این رابطه به دلیل نامشخص بودن نیروهای افقی عمود بر فصل مشترک گوه با گوه‌های مجاور (۱] یک (-: 1)» امکان‌پذیر نمی‌باشد. با توجه به رابطه تعادل حدی, برایند نیروهای افقی وارد بر سطوح فصل مشترک گوه ((]- ,-:) از رابطه ۳-۷ قابل محاسبه است. با ره + 0 120[ با 910( 3 )+ باه طاد رم - ن )+ تا - دم( + :)| 0 005( - بر ۳) + باه ۹10( :۷ + /۷) - به دمم( رما - نلل) (۳-۷) ۱ سا ح(ا -ا) 0 5110 0 137 : - ۲۰۶0 ۳5 ۳۹۳گرم هک ی را هر ۹۳ شرایط تعادل نهایی با ارضاء تعادل نیروهای افقی در مجموعه گوه‌هاء. حاصل می‌گردد (رابطه ۴-۷). بدیهی است ۸ (۴-۷) 0 (3- ۲ ر2 11 -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۲ ۹/۳۰ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی با توجه به الزامات فوق. حل معادلات تعادل باید با روش سعی و خطا انجام پذیرد. برای این منظورء در ابتدا یک مقدار برای ضریب اطمینان فرض شده و مقادیر (< ,1ا) برای هر گوه محاسبه می‌گردد. درصورتی که مجموع (1-(-1)ر۵ بزرگ‌تر از صفر باشد. ضریب اطمینان نهایی سیستم بزرگ‌تر از مقدار فرضی فوق و درصورتی که مجموع (۳-۱-۳)ر۵ کم‌تر از صفر باشد. ضریب اطمینان نهایی سیستم کم‌تر از مقدار فرضی خواهد بود. این روند تا ارضای رابطه ۴-۷ ادامه یافته و ضریب اطمینان سیستم به‌دست می‌آید. ۳-۷- تحلیل پایداری در برابر سایر مدهای گسیختگی ۱-۴-۷ تحلیل پایداری در برابر شناوری ضریب اطمینان در برابر مد ناپایداری شناوری (۳1021۵110) از رابطه ۵-۷ به‌دست می‌آید: در این رابطه: ۵ < وزن سازه (بدنه سد) و تجهیزات جنبی ثابت آن, وزن آب محصور درون سازه (شامل آب داخل مجاری آب. لوله‌ها و ...)» 8 - سربار (دائمی) وارد بر سازه لا - فشار برکنش در زیر سازه (بدنه سد)» و ۵ - وزن آب روی سازه (مقطع سرریز شونده بدنه سدء سرریزء و ...)» می‌باشند. ۲-۴-۷ تحلیل پایداری در برابر واژگونی برخلاف مد ناپایداری لغزش,» محاسبه ضریب اطمینان به صورت «نسبت لنگر پایدارساز به لنگر وازژگونی»» تعبیر فیزیکی همسان و واحدی برای سازه‌های مختلف به‌دست نمی‌دهد. به بیان دیگر, به آزاء یک ضریب اطمینان مساوی. شرایط عملکرد و رفتار دو سازه با هندسه و ویژگی‌های محیطی مختلف ممکن است کاملا متفاوت باشد. به این معنی که یک سازه کماکان در بازه رفتار خطی باقی مانده و در سازه دیگرء علیرغم حفظ پایداری کلی» رفتار غیرخطی به شکل بازشدگی (یا ترک‌خوردگی) جزئی در سطح گسیختگی ایجاد شده باشد. به همین جهت. استانداردها و مراجع معتبر برای تضمین یک شرایط عملکرد همسان به ازاء شرایط مشابه بارگذاری در سازه های مختلف. به جای محاسبه ضریب اطمینان. میزان بازشدگی (یا ترک‌خوردگی) در سطح گسیختگی را محاسبه و مبنای کنترل پایداری در برابر واژگونی در نظر می‌گیرند. برای این منظورء به طور معمول محل اثر نیروی برایند در سطح گسیختگی. بر اساس روابط تعادل استاتیکی, محاسبه می‌شود. در حالتی که محل اثر نیروی برایند در هسته مرکزی (- میانی) سطح گسیختگی مورد نظر -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم - کنترل پایداری سدهای وزنی بنن غلنکی و۵2۵ ما ۵۳ (ترک خوردگی) محدود (یا گسترده) در سطح گسیختگی ایجاد خواهد شد (شکل ۴-۷). محدوده مجاز محل اثر نیروهای برایند در معیارهای پذیرش برای پایداری در برابر واژگونی تعیین می‌شود (به فصل ششم مراجعه گردد). ۳-۳-۷ کنترل کفایت باربری پی برای کنترل کفایت باربری پی» در ابتدا باید مقدار و توزیع تنش‌های وارد بر پی در شرایط بارگذاری مختلف محاسبه گردد. با توجه به معین بودن مکانیزم‌های مستعد ناپایداری از نظر استاتیکی, و با فرض صلب بودن نسبی سازه (بدنه سد)» محاسبه مقدار و توزیع تنش ها در سطح مستعد گسیختگی به سادگی میسر می‌باشد (شکل ۳-۷). در این خصوص باید توجه داشت که در محاسبات کنترل پایداری به طور معمول از مقاومت کششی محدود سطح گسبختگی صرف نظر باربری پی ارزیابی و کنترل می‌گردد (به فصل ششم مراجعه شود). ۵-۷- ملاحظات مهم در محاسبه بارها در تحلیل‌های پایداری ۱-۵-۷ بارهای ناشی از مخزن سد بارهای ناشی از مخزن, شامل فشار هیدرواستاتیک و فشار برکنش, از جمله مهم‌ترین و موئرترین بارهای ناپایدارساز وارد بر بدنه سد می‌باشند. بنابراین» در تعیین تراز مخزن (و تراز پایاب) متناظر با شرایط بارگذاری عادی. غیرعادی. و فوق‌العاده (به خصوص در ترکیب با بار زلزله) باید دقت کافی مبذول گردد. به طور معمول «تراز نرمال مخزن» به عنوان تراز مبنا برای محاسبه فشار هیدرواستاتیک و فشار برکنش در ترکیب بارهای عادی, و نیز در ترکیب بارهای غیرعادی و در شرایطی که بارهای ناشی از مخزن سد در کنترل پایداری سد تعیین‌کننده و بحرانی باشند. می‌توان با توجه به نوع بهره‌برداری و نحوه عملکرد مخزن. تراز مبنا برای محاسبه بارهای فوق را تا حدی کاهش داد. برای این منظورء منحنی «نداوم مخزن» در دوره بهره‌برداری و نیز منحنی تراز آب مخزن به ازای سیل‌های با دوره بازگشت مختلف (با استفاده از منحنی تداوم مخزن) باید با دقت مناسب قابل تهیه و در دسترس باشد. تهیه این داده‌ها مستلزم وجود آمار اندازه‌گیری شده در دوره زمانی مناسب و برنامه‌ریزی و پیش‌بینی دقیق نحوه بهره‌برداری از سد می‌باشد. از نتایج پایش تراز مخزن در سدهای موجود نیز می‌توان برای این منظور استفاده نمود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۴ متناظر با حالا و۱۵۱۵ راهنمای طراحی سدهای و 7 06 اه ی (--- - [) > رز ۳۱ 1/3 با 06 ۵ (-- + 1) - > ۳۰۵ 0 5 ]1 5 حمم سطح پی تحت فشار» محل اثر نیروی چا وس ۱ ۱ 0 0 1/3 سطح پی تحت فشار» - محل اثر نیروی برایند 0 ۰.۰ ۰ ۱ 05 دقیقا در مرز میانی پی - <ه ۳ 6 هد ۳ "0 05 اهنما: ۱ 0 » ّ ۳ < تنش فشاری در سطح پی (تنش موثر) < عرض پی سد ۸ ۹ 3 ۵ < خروج از مرکزیت نیروی برایند پنجه ۵۳۶ | ۸ -نیروی برایند در پی سد ۷ - مولفه قائم نیروی برایند «کم‌تر از *۱۰./ سطح پی تحت فشار» ۱ محل اثر نیروی برایند خارج از محدوده میانی پی 0۳ ً شکل ۴-۷- موقعیت نیروی برآیند و توزیع تنش در سطح گسیختگی در حالات مختلف بارگذاری |۲۷ ردان ام «نداوم مخزن» و نیح تراز آاب مخزن به ازای دوره‌های بازگشت مختلف ت مختله بارگذاری را می‌توان با توجه به درصد احتمال وقوع تعریف شده برای ان‌ها (مطابق تراز مخزن -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم - کنترل پایداری سدهای وزنی بتن غلتکی ۱۵۱۵ ۸۵ در نظر گرفت. برای نمونه, تراز متناظر مخزن برای ترکیب بارهای عادی (تراز نرمال مخزن) را با توجه به درصد احتمال وقوع سالیانه ۱۰ می‌توان معادل تراز مخزن با دوره بازگشت ۱۶ سال در نظر گرفت. در ترکیب بارهای غیرعادی و فوق‌العاده دینامیکی, به‌جای تراز نرمال (یا تراز عادی) مخزن. می‌توان ترازی را در نظر گرفت که با توجه به منحنی تداوم مخزن. در ۵۰/ از اوقات سال تراز مخزن مساوی یا بیش‌تر از آن است. یک نمونه از براورد تراز با احتمال تداوم ۵۰/ در سال در شکل (۵-۷) نشان داده شده است. شکل ۵-۷- نمونه منحنی تداوم مخزن (بر اساس منحنی فوق. در 7۵۰ اوقات سال تراز مخزن بالاتر از تراز ۶۶۰ می‌باشد) ۲-۵-۷ فشار برکنش تقریبا یکنواخت توده سنگ. توزیع فشار برکنش در سطح تماس بدنه سد و پی به صورت خطی بوده و مقادیر آن در بالادست و پایین‌دست به ترتیب برابر فشار هیدرواستاتیک در سراب و پایاب سد است (شکل ۶-۷). وضعیت پایداری سازه (بدنه سد) در برابر مدهای گسیختگی لغزش. واژگونی و شناوری دارد. به طور معمول بر اساس توصیه‌های نسبتا محافظه کارانه استانداردهای موجود. میزان فشار برکنش در سطح تماس بدنه سد و پی در محل پرده ۲ روابط محاسباتی و توزیع شماتیک فشار برکنش در صورت استفاده از پرده زهکش (و پرده تزریق) متناسب با درصد ۰ ۱ بازدهی (۳1]1010) این سیستم ارائه شده است. شایان ذکر این که فرض معمول کاهش گرادیان فشار برکنش به ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۶ سنک نم 1۸۱۵۱۵ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلا ر اولیه متناظر با ضریب بازدهی ۶۷./ است. تخمین دقیق‌تر توزیع فشار برکنش را با انجام تحلیل نشت در نت (د1] - (۲) +ولات ۱ 1 ات _ + _ 2 ۹ 2 2 ۹ ۱ < عمق آب در محل پاشنه (سراب) ۵ : 1 : اش ۳ 2 < عمق آب در محل پنجه (پایاب) ۹ ۹ب 1 تراز پایاب ی 0« ۱ 2 7 خش مه طْ / ۹ ری 4 ۷7/7/7 را اک کر اک یا را ی ٍ 7 اس شکل ۶-۷- توزیع فشار برکنش در شرایط عدم وجود پرده تزریق و سیستم زهکش تراز سراب (مخزن) : د[] < را ۷۷/16 | 1 ره نا ۱ ۱ ۵ 3 4 د ۱ ۱ 11 : د1 > 11 ۷/۳۵۵ گالری زهکش ِ با ه ۱ ی ۹ . : ۹ تراز پایا ۹ ۱ ۵ 4۵ سر گ ی سس ۱ ۱ سر گنای ز هکش ۱ ۱ ]1 در روابط فوق: د1] ‌ ۱ ۱ 6۱۳ ]۲ 9 ۱ ۱ / ۱ ۱ ی ۱ داد سل ی ما شکل ۷-۷- توزیع فشار برکنش در شرایط استفاده از پرده تزریق و سیستم زهکش نک یی ۵ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم - کنترل پایداری سدهای وزنی بنن غلنکی بو ۵۵( ۵۱۷ در شرایطی که بر اساس معادلات تعادل نیروهاء محل اثر نیروی برایند خارج از هسته مرکزی سطح گسیختگی واقع گردد. بازشدگی در بخشی از سطح گسیختگی در مجاورت رویه بالادست رخ می‌دهد. بنابراین» با توجه به نفوذ آب به بخش بازشده گسیختگی به موقعیت پرده زهکش (و پرده تزریق) نرسد» توزیع فشار برکنش در باقی‌مانده سطح گسیختگی مطابق شکل (۸-۷) خواهد بود. با افزایش عمق گسترش بازشدگی در سطح گسیختگی و قرار گرفتن پرده زهکش (و پرده تزریق) در این محدوده عملکرد این سیستم به طور کامل از بین رفته و توزیع فشار برکنش به طور ناگهانی مطابق شکل (۹-۷) افزایش خواهد یافت. بنا بر روند و نحوه تغییرات فشار برکنش, توجه به موارد ذیل در خصوص تعیین فشار برکنش و رویکرد طراحی سیستم تزریق و زهکش ضروری است: - با توجه به تاثیر وقوع بازشدگی در سطح گسیختگی بر توزیع فشار و میزان نیروی برکنش. در صورت وقوع این محاسبات ادامه یابد. - با نزدیک‌تر کردن موقعیت پرده زهکش (و پرده تزریق) به رویه بالادست. میزان نیروی برکنش در شرایط عدم وجود در سطح گسیختگی, ریسک ایجاد شکاف و ناکارآمدی پرده تزریق و سیستم زهکش بسیار بیش‌تر بوده و در این حالت. فشار برکنش به نحو قابل توجهی افزایش خواهد یافت. بنابراین» در طراحی موقعیت پرده تزریق و پرده زهکش در سدهاء اعمال یک قاعده کلی و یکسان برای همه موارد منطقی نبوده و طراحی باید متناسب با شرایط هر پروژه انجام پذیرد. : و11 < 11 ۷/۳0۳ تراز سراب (مخزن) 8 وا - ر[]+ ۳ (د1]- 0 - د]] دا > را ۷۷16 را گالری زهکش 2 7 را 2 8 تراز پایاب ۱۹ په ۵ 4 سا اوه ۳ در روابط فوق: 2 ی 11 ۳-[<ا ی 7 - محدوده پدون تنش فشاری اد طل 1 ۱ 5 8 ۳ 1 ۰ ی ۱ ۱ دی لس لس ۱ ٍ 1 ۲ 1 شکل ۸-۷- توزیع فشار برکنش در شرایط وقوع بازشدگی محدود در سطح گسبختگی (عدم تلاقی ناحیه باز شده با پرده زهکش) -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۸ در ر و۱۵1۵ راهنمای طراحی سدهای وزنی بنر تراز سراب (مخزن) ۰ ا ر روابط فوق: 1 ۱ - محدوده بدون تنش فشاری شن ی 1 ۲ گالری زهکش ا ۹ ۱ | ۸ در 3 7 7 نظ مه -ا ی ا (گمانه‌های زهکش - ی //// > 1/ اما سس سل ۱ ْ رای بسا کل ۹-۷- توزیع فشار برکنش در شرایط وقوع بازشدگی گسترده در سطح گسیختگی (تلاقی ناحیه باز شده با پرده زهکش) شرایط خاص, نظیر مقاطع سرریز با حوضچه ارامش و یا در سدهای انحرافی, توزیع فشار برکنش با توح ت کاهش و کنترل زیرفشار تعیین می‌گردد رشکل ۱۰-۷). - ا تراز پایاب (1۷) - پرش هیدرولیکی ۲ 1 دا ] ۱ ۳ ۱ : از ۱ ۱ ۳ 1[ 1 11 ْ ۱ ۱ : | ۱ 1 ء ۱ شکل ۱۰-۷- توزیع فشار برکنش در مقاطع سرریز شونده با حوضچه آرامش را له به -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم - کنترل پایداری سدهای وزنی بتن غلنکی ۹/۳ ۸۹ از بعد فشار برکنش (یا فشار منفذی)» ویژگی شاخص سدهای وزنی بتن غلتکی در مقایسه با سدهای بتنی وزنی متعارف. نفوذپذیری بیش‌تر جسم سد. به خصوص در سدهای بتن غلتکی با مواد سیمانی کم و متوسط. می‌باشد. بنابراین» پتانسیل بسیج فشار برکنش در سطوح واریز بتن غلتکی, که در تحلیل‌های پایداری به عنوان یکی از گزینه‌های سطوح مستعد گسیختگی مطرح می‌باشند. وجود خواهد داشت. در این شرایط. تامین الزامات پایداری ممکن است به طراحی یک شکل هندسی حجیم‌تر برای مقطع سدهای وزنی بتن غلتکی (در مقایسه با سدهای بتنی وزنی متعارف) در صورت استفاده از لایه بتن متعارف (یا هر نوع المان آب‌بند دیگر) در رویه بالادست سد و حذف یا کاهش قابل توجه پتانسیل نفوذ آب به جسم بدنه سد. فشار آب منفذی محدود ایجاد شده در سطوح واریز بتن قابل صرف نظر خواهد بود. در این حالت یکپارچگی و انسجام المان آب‌بند رویه بالادست سد در شرایط بهره‌برداری و محیطی مختلف. به خصوص تحت اثر بار زلزله. باید به دقت بررسی و کنترل گردد. استفاده از یک سیستم زهکش (شبکه گمانه‌ها و گالری زهکش) در داخل بدنه سدهای وزنی بتن غلتکی نیز تمهید مناسب و موثری برای کاهش فشار برکنش در جسم بدنه سد است. در خصوص طراحی و پیش‌بینی هر یک از تمهیدات فوق‌الذ کر باید به این نکته توجه داشت که اجرای این تمهیدات منجر به اخلال و کاهش بیش از حد در سرعت و سهولت عملیات اجرایی بتن غلتکی نگردد. بنابراین انتخاب و اجرای تمهیدات کاهش فشار برکنش در جسم بدنه سد (در مقابل افزایش حجم بتن غلتکی به دلیل پذیرش فشار برکنش در داخل جسم سد) باید به دقت از ابعاد فنی, اجرایی و اقتصادی, و همجنین از بعد الزامات و ملاحظات مربوط به دوام بتن و زیبایی ظاهری رویه پایین‌دست سد بررسی شده و شرایط بهینه و منطقی طراحی با در نظر گرفتن ویژگی‌ها و ملاحظات خاص مربوط به هر پروژه در نظر گرفته شود. انتخاب و طراحی پرده تزریق و سیستم زهکش در توده سنگ پی سدهای وزنی بتن غلتکی نیزء با رویکرد و نگرش مشابهی باید بررسی و ارزیابی گردد. ۳-۵-۷- بارهای ناشی از زلزله نیروهای ناشی از شتاب زلزله بر روی سدها را به طور کلی می‌توان به دو گروه نیروهای اینرسی وارد بر جرم بدنه سد. و نیروهای هیدرودینامیک ناشی از ارتعاش آب مخزن دسته‌بندی نمود. به طور معمول در تحلیل‌های پایداری مبتنی بر روش تعادل حدی با توجه به رفتار تقریبا صلب سدهای بتنی وزنی» برای برآورد نیروهای دینامیکی ناشی از زلزله از روش‌های ساده شده شبه‌استاتیکی استفاده می‌گردد. برای این منظور» شتاب شبه‌استاتیکی معادل شتاب‌های دینامیکی زلزله. با اعمال یک ضریب کاهنده معادل ۰ به شتاب بیشینه زمین یا ۳20۸ (در سطح زلزله مورد نظر) تعیین می‌گردد. شتاب افقی زلرله را می‌توان در راستاهای بالادست یا پایین‌دست. و شتاب قائم زلزله را می‌توان در راستاهای بالا و پایین اعمال نمود. بر اساس تجارب و توصیه‌های موجود در سدهای بتنی وزنی» اعمال نیروهای دینامیکی ناشی از زلزله در -------- صفحهٔ بعد -------- ۶( و۱۵1۵ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی ناشی از زلزله در راستای بالادست منجر به نتایج بحرانی‌تری می‌گردد). نکته مهم دیگر که در برآورد نیروهای ناشی از زلزله باید مد نظر قرار گیرد این است که بیشینه شتاب قائم زلزله در هماهنگ رخ نمی‌دهند. بر این اساس در تحلیل‌های پایداری به روش تعادل حدی, معمولا از اثر توام شتاب‌های افقی و قائم زلزله صرف نظر شده و فقط اثر شتاب افقی زلزله در محاسبه نیروهای ناشی از زلزله مد نظر قرار می‌گیرد. با این حال هم‌زمان ترکیبی از شتاب‌های افقی و قائم زلزله منجر به شرایط بحرانی‌تری از بعد پایداری گردد. می‌توان ترکیب‌های هم‌زمان زیر را در محاسبه بارهای دینامیکی ناشی از زلزله در نظر گرفت: ۲ ۳ ۲ ۴ ۲ - - شتاب شبه‌استاتیکی افقی (معادل - بیشینه شتاب افقی) و ۰ شتاب شبه‌استاتیکی قائم ( -بیشینه شتاب ۳ ۹ ۳ ۹ قائم) ۱ ۲ ۲ ۴ ۳ ۹ ۳ ۹ قائم) ب ۳ بر اساس رویکرد فوق. نیروی اینرسی بدنه سد را می‌توان از ضرب مقدار شتاب شبه استاتیکی (افقی با قائم) زلزله مورد نظر در جرم بدنه سد محاسبه نمود. محل اثر این نیرو(ها) در مرکز جرم بدنه سد می‌باشد. در تحلیل‌های پایداری, نیروی هیدرودینامیک مخزن در اثر شتاب‌های زلزله را نیز می‌توان از روش‌های تقریبی مناسب. به شرح زیرء برآورد نمود: - نیروی هیدرودینامیک مخزن در اثر شتاب قائم زلزله: توزیع فشار هیدرودینامیک مخزن بر رویه بالادست سد در اثر شتاب قائم زلزله. به صورت خطی, دقیقا مشابه با الگوی توزیع فشار هیدرواستاتیک. و متناسب با مقدار شتاب قائم شبه‌استاتیکی می‌باشد. با توجه به جهت شتاب قائم» نیروی هیدرودینامیک مخزن ممکن است هم‌جهت و با در خلاف جهت فشار هیدرواستاتیک مخزن باشد (در حالتی که شتاب زلزله به سمت بالا باشد. فشار هیدرودینامیک آب در خلاف جهت فشارهیدرواستاتیک خواهد بود). در صورتی که ارتفاع آب در پایاب قابل توجه باشد. با روند مشابهی نیروی هیدرودینامیک ناشی از اثر زلزله در پایاب نیز باید محاسبه و این نیرو بر رویه -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم - کننرل پایداری سدهای وزنی بتن غلنکی ۹/۳ (۱۶ - نیروی هیدرودینامیک مخزن در اثر شتاب افقی زلزله: وسترگارد در سال ۱۹۳۳ رابطه تقریبی محاسبه فشار هیدرودینامیک مخزن در اثر شتاب افقی زلزله را با فرض رفتار تقریبا صلب و رویه قائم بدنه سدهای بتنی وزنی» و همجنین ر فتار تراکم‌ناپذیر آب و محیط نیمه بی‌نهایت مخزن. ارائه نموده است. با توجه به سادگی و دقت قابل قبول این رابطه برای برآورد نیروی هیدرودینامیک. کاربرد آن در تحلیل‌های مبتنی بر روش شبه‌استاتیکی, از جمله تحلیل‌های پایداری تعادل حدی, بسیار مرسوم می‌باشد. در رابطه ۶-۷ فرمول اصلاح شده وسترگارد برای محاسبه نیروی هیدرودینامیک در سطوح شبب‌دار رویه سد آرائه شده است (قابل ذکر این که نیروی هیدرودینامیک عمود بر رویه شیب‌دار سد می‌باشد): در ۳۱۱ 2 -90 7 1 7 111 (۶-۷) 0 12 0 را > با در این رابطه: را < مولفه افقی نیروی هیدرودینامیک. مولفه قائم نیروی هیدرودینامیک. - زاویه رویه بالادست سد با امتداد قائُم. وزن محصوص آب. ,را < ضریب (کاهش شتاب) زلزله. بیشینه شتاب أفقی زمین در سطح زلزله مورد نظرء 0 > ارتفاع آب. می‌باشند. توزیع فشار هیدرودینامیک مخزن در رابطه پیشنهادی وسترگارد به صورت سهمی بوده و محل اثر نیروی هیدرودینامیک در ارتفاع می‌باشد (شکل ۱۱-۷). شکل ۱۱-۷- توزیع فشار هیدرودینامیک در اثر شتاب افقی زلزله بر اساس رابطه وسترگارد -------- صفحهٔ بعد -------- ۶۲ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن غلتکی در شرایطی که شتاب زلزله به سمت بالادست باشد. نیروی هیدرودینامیک در رویه بالادست به صورت فشاری و در هیدرودینامیک در رویه بالادست به صورت مکش و در رویه پایین‌دست (ناشی از پایاب) به صورت فشاری خواهد بود. -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هشتم - تحلیل حرارت بدنه سد ۹/۳ ۶۵ ۱-۸- کلیات تنش‌های حرارتی در سدهای بتنی (بتن حجیم) در اثر فرایند انتقال و تبادل حرارتی بتن با محیط اطراف برای آزادسازی حرارت ناشی از واکنش هیدراتاسیون سیمان در بتن, ایجاد می‌شوند. حرارت ناشی از واکنش سیمان در سنین اولیه. زمانی که بتن هنوز حالت خمیری داشته و به‌تدریج سختی خود را به‌دست می‌آورد. در جسم بتن ایجاد می‌گردد. می‌گردد. با افزایش دمای جسم بتن در اثر تولید حرارت اضافی, گرادیان حرارتی بین جسم بتن و محیط اطراف ایجاد شده و فرایند تبادل حرارتی بتن با محیط برای آزادسازی حرارت اضافی و دستیابی به یک تعادل حرارتی آغاز می‌گردد. در این فرایند. به‌دلیل روند ناهمسان و غیریکنواخت کاهش دماء سخت شدن نسبی بتن» و گیرداری‌های ایجاد شده در مرزهای اتکایی و در درون جسم بتن. تنش‌های کششی غیریکنواختی در بخش‌های مختلف بتن ایجاد می‌گردد که می‌توانند منجر به وقوع ترک در بتن گردند. در سدهای بتنی وزنی متعارف. برای کنترل فرایند سرمایش بتن حجیم. از سیستم پس سرمایش بتن استفاده می گردد. طراحی سیستم پس سرمایش بتن مستلزم اجرای یک شبکه لوله در حجم بتن. تامین آب خنک برای تزریق در این شبکه لوله‌هاء و پیش‌بینی سیستم تغذیه و تخلیه شبکه لوله‌های پس‌سرمایش در نواحی مختلف بتن (که معمولا از طریق شبکه گالری‌های داخل بدنه سد انجام می‌گردد) می‌باشد. از آنجا که اجرای سیستم پس سرمایش و انجام این عملیات نسبتا زمان‌بر و پرهزینه می‌باشد. استفاده از این سیستم در سدهای وزنی بتن غلتکی موجب ایجاد اخلال جدی در فرایند اجرای بتن شده و مغایر با فلسفه و مبانی این سدها خواهد بود. به همین جهت ممکن. جایگزینی سیمان با پوزولان» کاهش ارتفاع لیفت‌های بتن‌ریزی و تنظیم سرعت عملیات اجرایی لیفت‌های متوالی بتن برای کنترل گرادیان حرارتی می‌باشد. بدیهی است در این شرایط. اهمیت و حساسیت تحلیل‌های حرارتی بسیار بیش‌تر بوده و این تحلیل‌ها کاملا متاثر از طرح اختلاط. فرایند تولیدء روش» و سرعت اجرای بتن اولیه انجام پذیرفته و معیار پذیرش نتایج تحلیل‌های حرارتی, مقایسه کرنش کششی ایجاد شده در بتن با ظرفیت کرنش کششی بتن غلتکی می‌باشد. مبانی و جزییات روش‌های ساده و تفصیلی تحلیل‌های حرارتی در این فصل ارائه می‌گردد. ۳-۸- مکانیزم ترک‌های حرارتی مکانیزم‌های ایجاد ترک در فرایند تبادل حرارتی بتن با محیط و سرد شدن بتن را به دو دسته می‌توان تقسیم نمود: مکانیزم ایجاد ترک در سطوح یا رویه‌های بتن (ترک‌های سطحی) و مکانیزم ایجاد ترک در حجم بتن (ترک‌های حجمی). -------- صفحهٔ بعد -------- ۶۶ ۹/۳۰ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلنکی الف - مکانیزم گیرداری داخلی (ترک‌های سطحی) در فرایند سرد شدن بتن, به‌دلیل تبادل حرارتی سریع رویه‌های بتن با محیط اطراف. دمای بتن مجاور رویه‌ها بسرعت کاهش یافته و بتن در این نواحی تمایل به انقباض دارد در حالی که بخش داخلی بتن هنوز گرم و منبسط یافته سطحی رخ می‌دهند. این مکانیزم. اصطلاحا گیرداری داخلی بتن (1۵۹1۲۵[11] [111107۵) نامیده می‌شود و ترک‌های ناشی از آن. ترک های حرارتی سطحی نامیده می‌شوند. عمق نفوذ ترک‌های حرارتی سطحی در جسم بتن» با توجه به کاهش شتاب تبادل حرارتی بتن با فاصله گرفتن از سطوح رویه» نسبتا محدود می‌باشد. مکانیزم ایجاد ترک‌های حرارتی سطحی در اثر تبادل حرارتی سریع بتن مجاور رویه‌ها (مکانیزم گیرداری داخلی بتن) به صورت شماتیک در شکل (۱-۸) نشان داده شده است. ب - مکانیزم گیرداری خارجی (ترک‌های حجمی) با آزاد شدن تدریجی حرارت اضافی و کاهش دمای بتن» جسم بتن به طور کلی تمایل به کاهش حجم و انقباض می‌یابد. در این فرایند. به دلیل گیرداری بتن در مرزهای اتکایی آن. امکان جمع‌شدن بتن (و لغزش در سطح اتکای بتن) کاملا محدود بوده و این شرایط منجر به ایجاد تنش‌های کششی حرارتی در مجاورت سطوح اتکایی بتن و توسعه این تنش‌ها تا بخش‌های مرکزی بتن می‌گردد. با افزایش این تنش‌های کششی. ترک‌های حرارتی در مجاورت سطوح اتکایی بتن ایجاد شده و با توجه به مکانیزم و توزیع تنش‌های کششی, پتانسیل گسترش و نفوذ این ترک‌ها تا عمق نسبتا زیاد در بخش‌های مرکزی بتن وجود خواهد داشت. با توجه به گستردگی و عمیق بودن این نوع ترک‌هاء به آن‌ها ترک‌های حرارتی حجمی اطلاق شده و مکانیزم ایجاد آن‌ها با عنوان مکانیزم گیرداری خارجی (10۹1۳۵11 [1:10۲۵) نامیده می‌شود. مکانیزم ایجاد ترک‌های حرارتی حجمی در بتن در اثر کاهش دمای کلی و گیرداری و مقاومت در برابر انقباض بتن در مجاور سطوح اتکایی به صورت شماتیک در شکل (۲-۸) نشان داده شده است (مکانیزم گیرداری خارجی). ۳-۸- داده‌های پایه مورد نیاز الف - دمای هوا میزان و دامنه نوسانات دمای هوای ساختگاه سد یکی از اصلی‌ترین داده‌های مورد نیاز جهت انجام مطالعات حرارتی می‌باشد. دمای هوای ساختگاه در واقع شاخص تعیین دمای پایدار بلند مدت جسم بتن بوده و کنترل کننده کیفیت فرایند تبادل حرارتی بتن با محیط اطراف (هم در سنین اولیه بتن و هم در دوره بهره‌برداری) خواهد بود. بنابراین» برای کاهش و کنترل ترک‌های حرارتی» میزان پیش‌سرمایش بتن و دمای پخش بتن تازه بر مبنای دامنه نوسانات دمای هوای محیط باید تعیین و انتخاب گردد. -------- صفحهٔ بعد -------- تم - تحلیل حرارت بدنه سد بخ ۱۵ ما دمای مغزه بتن رن رم ۹ / 3 دمای رویه بتن سظ / ۳ ی یه ی ۳ بت یط 9 تس ام 7 زا سا دمای محیط خارجی زمان نحوه تغییرشکل بتن ۳ تنش ۳ دما نم یس ۹ ۱ » 1 ۹ ۱ ۱ / / مر ۱ 4 ر ام 0 0 و 6 بدون گیرداری خارجی سکل ۱-۸- مکانیزم ترک خوردگی سطحی بتن در اثر تبادل حرارتی سریع بتن رویه با محیط اطراف (مکانیزم گیرداری داخلی حرارت میانگین 5 تن ۹ با 3 حم رم 7 ۸ اه ْ/ دمای محیط خارجی زمان وفیفن یه : ا / | ی ۹ ی کر یم مر موی ی هم ی ما ی 1 ی ی پم 3 ترک‌های حرارتی حجمی بلوک بتنی گیردار در تراز ی ,-۲- مکانیزم ترک خوردگی حجمی بتن در اثر کاهش دمای کلی و گیرداری بتن در مجاور سطوح اتکایی (مکانیزم گیرداری خ ۵4 -------- صفحهٔ بعد -------- ۶۸ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی با توجه به نرخ نفوذ بسیار کم حرارت محیطی به جسم بتن, دامنه نوسانات روزانه دمای محیط (هوا) منجر به یک سری ترک‌های ریز موبی در سطح بتن (با عمق نفوذ بسیار کم) می‌گردد. این ترک‌های ریز مویی تاثیر محسوسی بر یکپارچگی بتن نداشته و به طور معمول در تحلیل‌های حرارتی بتن حجیم. از گرادیان‌های حرارتی گذرای ناشی از تغییرات روزانه دمای محیط صرف نظر می‌گردد. بنابراین. بازه زمانی تحلیل‌های حرارتی «حداقل یک سال»». و گام زمانی تغییرات دمایی محیط. «یک ماه» در نظر گرفته می‌شود. بر این اساس, تغییرات میانگین ماهانه دمای محیط (هوا) در طی سال - که باید بر اساس متوسط مقادیر دمای میانگین ماهانه در یک دوره حداقل ۱۶ ساله محاسبه شده باشند - در تحلیل‌های حرارتی بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد. با توجه به ماهیت نوسانی تغییرات دمای میانگین ماهانه محیط. به طور معمول می‌توان یک منحنی سینوسی به تغییرات دمای میانگین ماهانه در طی یک سال برازش داد. ب- سرعت باد در فرایند تبادل حرارتی جسم بتن با محیط اطراف (هوا) دمای هوا افزایش یافته و گرادیان حرارتی موثر بین بتن و محیط و متناسبا نرخ تبادل حرارتی بتن با محیط اطراف آن. کاهش می‌یابد. بنابراین سرعت تبادل حرارتی و کاهش دما در محیط. می‌تواند تاثیر محسوسی بر نرخ تبادل حرارتی بتن با محیط اطراف خود داشته باشد. یکی از عوامل موثر در سرعت تبادل حرارتی بتن با محیط اطراف. سرعت باد در محل اجرای بتن حجیم است؛ هر چه سرعت باد بیش‌تر باشد. سرعت انتقال حرارت در محیط اطراف افزایش می‌یابد. سرعت تبادل حرارتی و کاهش دما در محیط اطراف بتنء با ضریبی به نام ضریب فیلم (0611101011-) (۳1[1) در تحلیل‌های حرارتی وارد می‌گردد. بر اساس مکانیزم فوق. و با توجه به مقیاس زمانی تحلیل‌های حرارتی, مقادیر میانگین ماهانه سرعت باد در ساختگاه (مستقل از جهت آن) برای محاسبه ضریب فیلم در تحلیل‌های حرارتی مورد نیاز است [۳۱]. ج- ویژگی‌های بتن از مهم‌ترین و تاثیرگذارترین داده‌های مورد نیاز در تحلیل‌های حرارتی» ویژگی‌های حرارتی بتن غلتکی شامل نرخ و مواد سیمانی, نوع سنگ‌دانه‌هاء و طرح اختلاط بتن است. علاوه بر این برای محاسبه کرنش‌ها و تنش‌های حرارتی ایجاد و مکانیکی بتن و اجزای تشکیل دهنده آن در فصل‌های دوم و چهارم این راهنما به تفصیل ارائه شده است. به این نکته باید توجه داشت که با توجه به تغییرات ماهیتی بتن در فرایند واکنش هیدراتاسیون» برخی ویژگی‌های بتن تابع میزان و نرخ پیشرفت فرایند هیدراتاسیون (به بیان دیگر تابع زمان و دما) می‌باشند. در مراحل اولیه مطالعات و در شرایطی که تعیین ویژگی‌های مخلوط بتن غلتکی بر اساس نتایج آزمایش‌های آزمایشگاهی مقدور نباشد. می‌توان از مراجع معتبر و نتایج پروژه‌های مشابه برای تخمین ویژگی‌های بتن استفاده نمود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هشتم - نحلیل حرارت بدنه سد ۹/۳ ۸۹ ۴-۸ تحلیل‌های حرارتی بتن غلتکی با توجه به اهداف مطالعات و میزان دقت مورد نظرء به طور معمول تحلیل‌های حرارتی سازه‌های حجیم بتنی در سه سطح مختلف انجام می‌پذیرد. در «سطح ۱» که ساده‌ترین سطح تحلیل‌های حرارتی می‌باشد. تحلیل حرارتی جسم بتن بر پایه فرضیات ساده کننده متعدد و به صورت تقریبی انجام می‌یابد. با توجه به ماهیت تقریبی این سطح از تحلیل‌های حرارتی» نیازی به انجام آزمایش‌های آزمایشگاهی برای تعیین خواص حرارتی و مکانیکی بتن نبوده و داده‌های مورد نیاز بر پایه نتایج پروژه‌های مشابه و یا توصیه‌ها و پیشنهادهای مراجع معتبر تعیین می‌گردند. این سطح از تحلیل‌های حرارتی برای مراحل اولیه مطالعات سدهای وزنی بتن غلتکی» و یا در مورد پروژه‌هایی که ریسک وقوع و اهمیت ترک های حرارتی بالا نباشد (نظیر فرازبندهای بتن غلتکی)» مناسب و قابل توصیه است. در برخی موارد با انجام تحلیل‌های حرارتی ساده شده سطح ۱ میزان ضرورت و حساسیت انجام مطالعات و تحلیل‌های حرارتی دقیق‌تر مشخص می‌گردد. در «سطح ۲» تحلیل‌های حرارتی» ریسک وقوع و برآورد میزان گسترش ترک های حرارتی با استفاده از مدل‌ها و روش‌های تحلیلی دقیق‌تر (مانند روش آجزای محدود) آرزیابی می‌گردد. این سطح از تحلیل‌های حرارتی نیاز مند به داده‌های پایه نسبتا دقیق از شرایط محیطی و خواص حرارتی و مکانیکی بتن غلتکی بوده و برای مطالعات تفصیلی طیف گسترده‌ای از سدهای وزنی بتن غلتکی معمول کاربرد دارد. در «سطح ۳» تحلیل‌های حرارتی که دقیق‌ترین و کامل‌ترین سطح انجام تحلیل‌های حرارتی می‌باشد. تحلیل حرارتی و تحلیل کرنش (و تنش) بتن غلتکی به طور توام و مرتبط (104م0۷) انجام می‌پذیرد. علاوه بر این در این تحلیل‌ها جزییات و برنامه زمانی عملیات اجرای لیفت‌های متوالی (و یا مجاور) بتن غلتکی نیز لحاظ می‌گردد. با توجه به سطح دقت تحلیل‌های حرارتی سطح ۳ انجام این تحلییل‌ها نیازمند داده‌های پایه تفصیلی و متنوع در خصوص شرایط محیطی, خواص حرارتی و مکانیکی بتن غلتکی. و فرایند و نحوه اجرای بتن غلتکی می‌باشد. در این روش» خواص حرارتی و مکانیکی بتن غلتکی غالبا باید با انجام آزمایش‌های خاص برای پروژه مورد نظر تعیین گردند. با توجه به ماهیت تحلیل‌های سطح ۳ انجام تحلیل‌های تکرار شونده, که در برخی موارد باید بر پایه مدل‌های رفتاری غیرخطی استوار باشند. ضروری می‌گردد. کاربرد تحلیل‌های حرارتی سطح ۳ صرفا در مواردی که ارزیابی دقیقی از ریسک وقوع ترک‌های حرارتی در نواحی بحرانی سدهای وزنی بتن غلتکی مد نظر باشد. توجیه‌پذیر و منطقی خواهد بود. با توجه به این شرایط عملا تمرکز و کیفیت تحلیل‌های حرارتی سطح ۳ در موارد مختلف تابع شرایط پروژه مورد نظر بوده و متفاوت خواهد بود. بر این اساس, اگرچه اصول و فرایند تحلیل‌های حرارتی سطح ۳ کاملا مشابه با تحلیل‌های حرارتی سطح ۲ می‌باشد. ولی تدوین و ارائه یک جزییات و کیفیت همسان برای مراحل و گام‌های تحلیل‌های حرارتی در ادامه. جزییات و فرایند تحلیل‌های حرارتی ساده شده سطح ۰۱ و تحلیل‌های حرارتی نسبتا دقیق سطح ۲ که طیف وسیعی از نیازها و اهداف تحلیل‌های حرارتی را در پروژه‌های مختلف پوشش می‌دهند. ارائه می‌گردد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۷۰ و۱۵۱۵ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلنکی ۱-۳-۸ تحلیل‌های حرارتی سطح ۱ در این سطح از تحلیل‌های حرارتی» در اولین گام حداکثر دمای بتن به صورت محافظه‌کارانه با برهم‌نهی دمای پخش بتن و افزایش دمای آدیاباتیک ناشی از حرارت هیدراتاسیون در مخلوط بتن, محاسبه می‌شود. در این گام از تلفات حرارتی بتن در سنین اولیه. تا مرحله تحقق دمای حداکثر در بتن تازه. صرف نظر می‌گردد. در مرحله بعد. فرض می‌گردد بتن در یک مدت زمان کافی بعد از تحقق دمای حداکثرء با محیط اطراف تبادل حرارتی داشته و به دمای پایدار خود. که معمولا معادل متوسط سالیانه دمای هوا در نظر گرفته می‌شود. می‌رسد. البته باید توجه داشت که به خصوص برای بتن‌های غلتکی با ضخامت کم نوسانات دمای محیط در طی سال (که به منزله دمای پایدار نهایی در نظر گرفته می‌شود) می‌تواند در کرنش‌ها و تنش‌های حرارتی و در نتیجه در ریسک وقوع ترک‌های حرارتی تاثیرگذار باشد. مراحل تحلیل حرارتی سطح ۱ در روابط (۱-۸) تا (۳-۸) ارائه شده است؛ در رابطه (۱-۸) دمای حداکثر بتنء در رابطه (۲-۸) دمای پایدار یا دمای حداقل بتنء و در رابطه (۳-۸) گرادیان حرارتی وارد بر بتن محاسبه شده‌اند: (۱-۸) دوز |۸۵ + دا > مسا (۲-۸) ۱ شاه را را (۳۲-۸) ۳ اه در این روابط ً مس ومنمدوزن: ۸ به ترتیب معرف دمای پخش بتن (16۳۵۲۵۲۲۵ 12018 )» متوسط سالیانه دمای هواء دامنه تغییرات دمای هواء و افزایش دمای آدیاباتیک مخلوط بتن غلتکی می‌باشند. همچنین مقادیر ۰0 ۷ و 7 به ترتیب ضریب پرانش حرارتی بتن (11111091۷11۷] |۳۵۲۵ آ)» پریود تغییرات دمای هوا (معادل ۲۳۶۵ روز) و فاصله مغز بتن تا سطح بتن هستند [۳۱]. ۲-۴-۸- تحلیل‌های حرارتی سطح ۲ در تحلیل‌های حرارتی سطح ۲ فرایند تبادل حرارتی بتن با استفاده از یک مدل اجزای محدود و بر پایه معادلات اساسی انتقال حرارت. با اعمال شرایط مرزی مناسب. تحلیل می‌گردد. الف - معادلات اساسی انتقال حرارت در حالت کلی انتقال حرارت با سه طریق هدایت (01۵61101))» همرفت یا جابه‌جایی (0۷۵۵1101)))» و تشعشع (11801211010) امکان‌پذیر است. با توجه به تعریف. انتقال حرارت از طریق هدایت به صورت انتقال انرژی ارتعاشی ذرات جسم به ذرات مجاور با دمای پایین‌تر» بدون حرکت واسطه انتقال حرارت (ماده جسم)» می‌باشد. بنابراین» شدت انتقال حرارت (مقدار گرمای منتقل شده در واحد زمان) از طریق هدایت متناسب با گرادیان دما در جسم و اندازه سطح عبوری گرما می‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هشتم - تحلیل حرارت بدنه سد ۳ ۷ نتقال حرارت از طریق همرفت با جابه‌جایی فرآیندی است که از طریق آن انرژی حرارتی بین یک جسم جامد و سیال اطراف آن از یکی از دو روش انتقال انرژی توسط حرکت تصادفی مولکولی و یا حرکت ماکروسکوپی سیال, مبادله می‌گردد. انتقال حرارت تشعشعی زمانی رخ می‌دهد که دو یا چند جسم که از سطح خود آنرژی منتشر می‌کنند. در معرض دید یکدیگر قرار گیرند. در این حالت آنرژی تابش شده هر سطح به سطح دیگر برخورد نموده و تبادل حرارت صورت می‌گیرد. در این روش تبادل حرارت به صورت آمواج الکترومغناطیس می‌باشد. در غالب موارد در طبیعت. انتقال حرارت به صورت ترکیبی از دو یا سه طریق فوق انجام می‌پذیرد. معادله حاکم بر انتقال حرارت از طریق هدایت در مخنصات کارتزین برای یک جسم همسانگرد با ضریب هدایت حرارتی مستقل از دماء بر طبق اصل پایستگی انرژی و با استفاده از قانون فوریه در رابطه (۴-۸) آرائه شده است: 0 با عم تب تم در این رابطه ۰ لا و 2 معرف محورهای سیستم مختصات کارتزین و 1 معرف زمان می‌باشند. همچنین (1)7۰۷.2,1] معرف دماء 0 معرف نرخ تولید حرارت داخلی (ناشی از هیدراتاسیون) برای واحد حجم ماده. ۲ ضریب هدایت حرارتی, و ۷ ضریب پرانش حرارتی می‌باشند. ضریب پرانش حرارتی با توجه به معادله (۵-۸) زیر تعریف می‌شود: (۵-۸) کدی 0 که در آن م جرم واحد حجم ماده و» ظرفیت گرمایی ویژه ماده است. برای محاسبه نرخ تولید حرارت داخلی ناشی از واکنش هیدراتاسیون در مخلوط بتن می‌توان از رابطه زیر استفاده نمود: 0 1 )۶-۸( که در آن ۸7 افزایش دمای آدیاباتیک مخلوط و 4)۸7(/41 - ۸7 نرخ افزایش دمای آدیاباتیک مخلوط خواهد بود. با حل کردن معادله انتقال حرارت (۴-۸) به همراه شرایط مرزی مناسب (اعم از همرفت و تشعشع و ....) و شرایط اولیه توزیع دما در جسم. فرایند توزیع حرارت و تغییرات دما در داخل جسم در زمان‌های مختلف به‌دست می‌آید. در می‌شود. شرایط مرزی محتمل برای معادله انتقال حرارت (۴-۸) به شرح زیر می‌باشند: - شرایط مرزی دمای مشخص در این حالت. دمای سطح یک مرزء می‌تواند ثابت و یا تابعی از مکان مرز و یا زمان باشد: ] < 1)7۰۷.2.1۷-۸( -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۲ سرام راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلنکی - شرط مرزی جریان گرمایی مشخص در این شرایط. نرخ جریان گرمایی در امتداد یک مرزء به صورت ثابت و یا تابعی از مختصات مرز و یا زمان در نظر گرفته می‌شود. برای یک ماده همسانگرد مطابق با قانون فوریه جریان گرمایی سطح را می‌توان با استفاده از معادله زیر بیان نمود: (۸-۸) گم 00 در رابطه (۸-۸)» ۸ معرف جهت عمود بر مرز و ,۹ نرخ جریان گرمایی گذرنده از واحد سطح مرز می‌باشد. اگر در رابطه (۸-۸) نرخ جریان صفر باشد آنگاه شرط مرزی عایق را خواهیم داشت. - شرط مرزی تبادل حرارتی از طریق همرفت در شرایط مرزی تبادل حرارتی از طریق همرفت. نرخ جریان حرارت در امتداد عمود بر مرز متناسب با اختلاف دمای سطح (,[) و دمای سیال مجاور سطح (ی]) بوده و با توجه به رابطه (۸-۸) این شرط مرزی به شکل زیر بیان می گردد: ]7 (۹-۸) (. 7-ب0)7 - شکل- 9۱ ضریب تناسب (7]) در رابطه (۹-۸) ضریب انتقال حرارت سطحی یا ضریب فیلم نامیده می‌شود و در تمام سطوح بتن ممکن است تابعی از مختصات مرز و یا زمان باشد. برای محاسبه مقدار ضریب فیلم برای سطوح بدون قالب در مرز تماس با هوا می‌توان از روابط زیر استفاده نمود [۳۱]: 0۱۰-۸ 1۲۷8 2.6362۹ 0 ,0 1۷ + 5.622 که در آن ۷ سرعت باد بر حسب کیلومتر بر ساعت و 0] ضریب فیلم بر حسب :۷۷/۲ می‌باشد. برای سطوح قالب‌بندی شده مقدار محاسبه شده از رابطه (۸-*۱) باید توسط رابطه (۱۱-۸) اصلاح گردد: (۱۱-۸) با دم اسلا سل + + ۳ زور1۱ نو د 10۳ د که در آن ‏ و ۷ به ترتیب ضخامت و ضریب انتقال حرارت قالب و یا عایق مورد استفاده در سطح بتن می‌باشند. لازم به ذکر است که سرعت باد در رابطه (۱۰-۸) باید معادل متوسط سرعت باد ماهانه در ساختگاه سد لحاظ گردد. از آنجا که خنک شدن یک سد بتن غلتکی در بازه زمانی طولانی انجام می‌شود و قالب روی سطوح به صورت موقتی می‌باشد. می‌توان در تحلیل‌های حرارتی از اثر قالب‌ها صرف‌نظر کرد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هشتم - تحلیل حرارت بدنه سد ۹۹/۳۰ ۷۳ ب - روند مدل سازی اجزای محدود مدل اجزای محدود سدهای وزنی بتن غلتکی برای تحلیل‌های حرارتی را می‌توان با استفاده از المان‌های یک بعدی» دو بعدی و یا سه بعدی, تهیه نمود. ماهیت غالب تغییرات درجه حرارت در سدهای وزنی بتن غلتکی دو بعصدی می‌باشد. با این وجود. با توجه به ابعاد سدهای وزنی بتن غلتکی به طور معمول اکثر شارش گرمایی در راستای ضخامت لیفت (جهت قائم)» که در مقایسه با سایر ابعاد بتن به‌مراتب کوچک تر است. اتفاق می‌افتد. بر این اساس, برای تعیین دمای نقاط میانی بدنه سد که به اندازه کافی از رویه‌های بدنه سد فاصله دارند مدل‌های یک بعدی از دقت مناسب و کافی برخوردار هستند. برای تحلیل و ارزیابی دقیق‌تر تغییرات دما در بدنه سد و نیز بررسی میزان گرادیان سطحی دما در مجاورت رویه‌های سد. استفاده از مدل تحلیلی دو بعدی (مقطع عرضی بدنه سد) ضروری می‌باشد. با توجه به شرایط مرزی و ماهیت تبادل حرارتی در سدهای وزنی بتن غلتکی, به ندرت نیاز به مدل اجزای محدود سه بعدی برای تحلیل حرارتی بدنه سد خواهد بود. - مدل تحلیلی بدنه سد در مدل‌سازی بدنه سدهای بتن غلتکی, توالی و فاصله زمانی بتن‌ریزی لایه‌های بتن غلنتکی, با توجه به برنامه زمان‌بندی عملیات اجرایی باید لحاظ گردد. در برخی موارد. با توجه به نتایج تحلیل‌های حرارتی و الزامات کنترل کرنش‌ها و تنش‌های حرارتی» بازنگری و اصلاح برنامه زمان‌بندی عملیات اجرایی ضروری می‌گردد. با توجه به ضرورت در نظر گرفتن هر لایه بتن غلتکی در مدل تحلیلی و نظر به این که به طور معمول در لایه‌های ۳۰ سانتی‌متری اجرا می‌گردد. تعداد المان‌های مورد نیاز جهت مدل‌سازی بدنه سد بتن غلتکی (در مدل‌سازی دو بعدی) همواره قابل توجه بوده و فرایند انجام تحلیل‌های حرارتی معمولا زمان‌بر می‌باشد. برای ارزیابی مناسب‌تر تغییرات دما در ارتفاع, استفاده از دو ردیف المان (خطی) در ضخامت هر لایه از بتن غلتکی توصیه می‌گردد. در نتیجه تعداد المان‌های مورد نیاز برای مدل‌سازی بدنه سد در مدل‌سازی یک بعدی دو برابر تعداد لایه‌های بتن خواهد بود. نکته قابل ذکر دیگر این که هر یک از لایه‌های بتن‌ریزی در فرایند تحلیل متناسب با برنامه زمان‌بندی اجرای سد باید در مدل تحلیلی فعال گردند. بنابراین, تحلیل حرارتی بدنه سد (مستقل از این که بدنه سد به صورت یک بعدی یا دو بعدی مدل‌سازی گردد) باید به صورت غیرخطی انجام پذیرد. در فرایند تبادل حرارتی, بدنه سد با توده سنگ پی از طریق «انتقال حرارت هدایتی» تبادل حرارتی داشته و این فرایند تاثیر قابل توجهی در تسریع روند کاهش دمای بتن مجاور پی خواهد داشت. علاوه بر این با توجه به میزان گیرداری -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن غلتکی حرارتی داشته و ریسک وقوع ترک‌های حرارتی حجمی در لایه بتن مجاور پی را افزایش می‌دهد. بنابراین» به طور معمول در روند اجرای عملیات بتن‌ریزی» ارتفاع اولین لایه بتن بر روی سنگ پی (و یا ارتفاع اولین لایه بتن که بر روی بتن کاملا سخت شده قرار می‌گیرد) بسته به ضرورت کم‌تر در نظر گرفته می‌شود. با توجه به شرایط فوق, لحاظ نمودن توده سنگ پی در مدل تحلیلی حرارت به شکل منطقی و صحیح ضروری می‌باشد. برای تخمین دمای توده سنگ. می‌توان دمای مرزهای دور سنگ در مدل تحلیلی را معادل دمای متوسط سالانه دمای محیط و شرایط مرزی دمای سطح پی را معادل دمای هوا در نظر گرفته و تحلیل حرارتی توده سنگ پی را تا رسیدن به تعادل حرارتی انجام داد. در تحلیل‌های ساده‌ترء دمای اولیه توده سنگ پی (در تمام نواحی شامل سطح. مرزهای دورء و نواحی داخلی مدل توده سنگ) را در زمان شروع تحلیل حرارتی می‌توان معادل متوسط دمای سالانه محیط در نظر گرفت. عمق و گسترش توده سنگ در مدل تحلیلی باید به‌گونه‌ای در نظر گرفته شود که گرادیان حرارتی در مرزهای مدل پی تقریبا نزدیک به صفر باشد. ۵-۸- ارزیابی ربسک وقوع ترک‌های حرارتی تحلیل‌های حرارتی تا پایدار شدن نوسانات حرارتی در نقاط مختلف بدنه سد (متناسب با نوسانات حرارتی محیط) باید آدامه یابند. برای این منظورء بسته به ابعاد بدنه سد و شرایط محیطی ساختگاه سد. معمولا انجام تحلیل‌های حرارتی در یک دوره چند ساله ضروری گردد. پس از انجام تحلیل‌های حرارتی» به منظور برآورد و ارزیابی ریسک وقوع ترک‌های حرارتی» با استخراج و ترسیم پوش دماهای حداکثر و همچنین پوش دماهای حداقل در نقاط مختلف سد. می‌توان پوش گرادیان حرارتی در نواحی مختلف بدنه سد را محاسبه و ترسیم نمود. برای سهولت محاسبات. می‌توان پوش گرادیان حرارتی ر صرفا در یک سری نقاط شاخص در نواحی مختلف بدنه سد. که بر مبنای قضاوت کارشناسی و ماهیت تغییرات دما در بدنه سد در محدوده‌های بحرانی و مستعد شروع ترک‌خوردگی انتخاب می‌گردند. محاسبه و تعیین نمود. باید توجه داشت که اگر کاهش حجم بتن در شرایط آزاد و بدون گیرداری رخ دهد. هیچ کرنش (یا تنش) کششی در بتن ایجاد نشده و در نتیجه پتانسیل ترک حرارتی در آن وجود نخواهد داشت. در واقعیت. مکانیزم‌های گیرداری‌های داخلی و خارجی, که در بخش ۲-۸ نحوه عملکرد آن‌ها به طور شماتیک و مفهومی تشریح گردید. مانع از تحقق بخشی از کاهش حجم بتن شده و تمایل بتن به کاهش حجم تبدیل به کرنش کششی و نهایتا ترک‌خوردن بتن می‌گردد. با اعمال ضرایب گیرداری داخلی و خارجی بر پوش گرادیان حرارتی به‌دست آمده از نتایج تحلیل‌های حرارتی می‌توان پوش کرنش الف - محاسبه کرنش‌های کششی حجمی در اثتر گیرداری خارجی با استفاده از روابط پیشنهاد شده توسط آیین‌نامه 207.214 ۸۲1 برای محاسبه اثر گیرداری خارجی می‌توان میزان کرنش حرارتی ناشی از گرادیان حرارتی حجمی را از رابطه زیر به‌دست آورد [۳۲] (۱۲-۸) (,1)( پکا)(7ه۵)(س8<)۲ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هشتم - تحلیل حرارت بدنه سد ۹/۳۰ ۳۵ که در آن ت کرنش حرارتی. ) ضریب انبساط حرارتی. دسا - سرا < 1 اختلاف دمای موتر. ۴ صریب گیرداری سازه‌ای (۳۵010۲ 1۳۵۹1۳۵11 [51۳01۲۵) و بکا ضریب گیرداری پی (10۲ع۳۵ ]1۵۹1۳۵1 ۳۹۵۳۵۵110) می‌باشند. مدل شماتیک مورد استفاده در ۸۲1 برای گیرداری خارجی در شکل (۳-۸) نشان داده شده است [۳۲]. در شرایطی که پی بلوک بتنی مورد نظر کاملا گیردار و صلب باشد 00 _ ,4/۲ ضریب گیرداری پی برابر ۱.۰ بوده و اتر گیرداری خارجی با ضریب گیرداری سازه‌ای بیان می‌گردد. ضریب گیرداری سازه‌ای تابع نسبت بزرگ‌ترین بعد (طول) بودن سختی پیء اثر گیرداری خارجی تعدیل می‌گردد و در رابطه پیشنهادی ]ل)۸ این تعدیل با توجه به نسبت سختی بتن به سختی بلوک بتنی, با محاسبه و اعمال ضریب گیرداری پی در محاسبات لحاظ می‌گردد. بر اساس 207.2[6 )۸ صریب گیرداری سازه‌ای از روابط (۱۳-۸) 9 (۱۴-۸)» 9 صریب گیرداری پی از رابطه (۱۵-۸) محاسبه می‌گردد. در این رابطه» م۸ سطح کل مقطع بتن در تماس با پی. م۸ سطح پی یا زون گیردار با بتن (مقدار حداکثر آن 25۸ را 2 - (۱۳-۸) سل لا احیم ,25 دما ۱ ] 1+ ] ۱ : 8 1 (۱-۸) ال اک ی 0[ + 1 11 (۱۵-۸) للم ۸ +[ بر اساس روابط فوق, تغییرات مقادیر ضریب گیرداری سازه‌ای در شکل (۴-۸) و تغییرات مقادیر ضریب گیرداری پی در شکل (۵-۸) نشان داده شده است. مقطع مرکزی بلوک بتنی ۱ ۴ و طول بلوک بتنی (0) 1 - ارتفاع بلوک بتنی (:1) 1 سروس ۱ - ارتفاع مورد نظر از نظر تراز پی بلوک بتنی 0 ِ ۱ ی شکل ۳-۸- مدل شماتیک محاسبه اثر گیرداری خارجی -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۷۶ ب - محاب همان ؟ داخلی و ار (۱۶-۸ ره ۸۱۵2/۵ راهنمای طراحی سدهای وزنی بتن غلتکی ۱ ۱ ۱ ۰ ال ۰ بریر !۱ ۹ وه ۱ ۲۱لا ۱ ۱ ۸ 3 [ [ َ ۰ أ [ ی سرد و تج ۴۲ انا ۳۲ باب تا س چا : با ۲ ی ۲ ۱۷ ٍ 1 ۱ ی س ۶ بو 4 ۱ ۳ 3 ۱ حل : : یه - - اه 2 711-۱ 2 ۱ ۸ 7۶ اه اش ۰ اه ضریب گیرداری سازه‌ای ۷۲ شکل ۴-۸- تغییرات ضریب گیرداری سازه‌ای بر اساس روابط پیشنهادی 1ل)۸- روابط ۱۳-۸و ۱۴-۸ ۱ ۱ ۱ ۱ ۱ 1 [ ۱ 1 ۱ ۱ ۱ ۱ ۸/ ۱ ۱ ۱ ۱ 1 ( ۱ 1 ۱ ۱ ۱ ۱ اس ساسا 3 ۱ ۱ ۱ ۱1 ۱1 ۱ ۱ ۶[ ۱ ۱ ۱ ۱ | [ ۱ | ۱ ۱ ۱ ۱ ی ۱ ۱ ۱ ۱1 ۱1 ۱ ۱ ۱ ۱ ۱ ۱ ۱ ۱ ۱ ۱ تسد ۱ ۱ ۴ یا ۱۴ بپ۸ ۸ نت با ۱۱ ۲ سس سا سا ی و وکا ی اس مرا ساپ سا و سا سا چا رس سا وا ۱1 ۱ ۱ ۱1 1 ۱۹/۰ ۸/۰ ۶۰ ۴/۰ ۳۰ 1۰ نسبت سختی بتن به سختی پی. ,الا شکل ۵-۸- تغییرات ضریب گیرداری سازه‌ای بر اساس روابط پیشنهادی ۹۲: ۲ - رابطه ۱۵-۸ ونه که در بخش ۲-۸ (و شکل ۱-۸) تشریح شده است. علت به‌وجود آمدن ترک‌های حرارتی سطحی, گیرداری داخلی وت گرادیان حرارتی سطح و مرکز بتن (نسبت به محیط اطراف) می‌باشد. برای محاسبه کرنش ناشی از گیرداری زیابی ریسک وقوع ترک‌های سطحی ناشی از آن, آیین‌نامه 207.21 ۸۲1 رابطه (۱۶-۸) را پیشنهاد می‌دهد: ( ( کا)(41)(ی)) <8 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هشتم - تحلیل حرارت بدنه سد ۹/۳ ۱۷۳۷ که در آن 47 اختلاف دمای موثر سطح نسبت به اختلاف دمای داخل و م۴ ضریب گیرداری داخلی است. ضریب گیرداری داخلی ( ۴ ) دارای مکانیزمی مشابه با ضریب گیرداری سازه‌ای است. برای محاسبه ضریب گیرداری داخلی. مطابق مدل ارائه شده در شکل (۶-۸)» می‌توان در روابط (۱۳-۸) و (۱۴-۸)» با را معادل عرض بلوک و |[ را معادل فاصله سطح خنثی حرارتی (سطح داخلی بدون تنش یا کرنش) تا سطح آزاد در نظر گرفت [۳۱]. موقعیت درز یا مرز انتهای بتن شکل ۶-۸- شبیه‌سازی مکانیزم ضریب گیرداری داخلی با ضریب گیرداری سازه‌ای محاسبات کرنش سطحی با استفاده از اختلاف دمایی که در واقع تفاضل تغییرات دما در نقطه مورد نظر با تغییرات دما در محدوده داخلی بتن است انجام می‌شود. این اختلاف دما نشان دهنده گرادیان حرارتی سطح بتن نسبت به نقاط داخلی آن می‌باشد. اگر سطح بتن و نقاط داخلی بتن تحت یک شرایط یکسان تغییرات دما باشند. آنگاه کرنش سطحی و متناسبا تنش (کششی) سطحی ایجاد نخواهد شد. بدیهی است زمان مبنا برای محاسبات گرادیان حرارتی بین سطح و نواحی داخلی بتن, زمانی است که بتن قوام اولیه خود را به‌دست آورده و شروع به سخت شدن می‌کند (سن گیرش اولیه بتن). بنابراین» در زمان مبناء دمای نواحی مختلف بتن متغیر بوده و تابع نرخ حرارت زایی و تبادل حرارتی بتن با محیط سن از ۶ ساعت تا یک روز متغیر می‌باشد. به عنوان یک تخمین اولیه. زمان مبنا برای محاسبات گرادیان حرارتی بین سطح و نواحلی داخلی بتن را در مخلوط‌های کم سیمان می‌توان معادل یک روزء و در مخلوط‌های با سیمان زیاد ۶ ساعت در نظر گرفت. در هر مقطع زمانی» باید دمای هر نقطه از بتن را از دمای آن نقطه در زمان مبنا (زمان گیرش اولیه) کم نموده و سپس اختلاف دمای موثر بین نواحی سطحی و مرکز بتن را محاسبه نمود. بتن. که عمق مبنا برای محاسبه 47 می‌باشد. تعیین نمود. شکل (۷-۸) گراف توزیع دما در ضخامت بدنه سد در یک تراز مشخص (1ا) را در زمان مبنا (سن یک روز) و در زمان مورد نظر (سن ۳۶۵ روز) نشان می‌دهد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ ۹/۳ راهنمای طراحی سدهای وزنی بنن غلتکی شکل ۷-۸- توزیع دما در ضخامت بدنه سد در زمان مبنا (سن یک روز) و در زمان مورد نظر (برای مثال در سن ۳۶۵ روز) در اولین گام دمای موثر مربوط به زمان مورد نظر (۳۶۵ روز) با کسر دمای مربوط به زمان مبنا (سن یک روز) محاسبه می‌شود. نتیجه این محاسبه در شکل (۸-۸) نشان داده شده است. همان‌گونه که در این شکل مشخص است نقاط سطحی دمای موثر کم‌تری نسبت به نقاط میانی دارند و این توزیع دمای موثر باعث ایجاد کشش در سطح بتن و فشار در نقاط میانی می‌گردد. با توجه به اصل تعادل نیروهای داخلی (یا پایداری مقطع). مطابق 207.21 ۸۲ با شرط در مقطع باید با مجموع نیروهای (تنش‌های) فشاری ایجاد شده برابر باشند [۳۲]. بر اساس اصل پایداری مقطع و با توجه به تناسب خطی مقادیر تنش با گرادیان حرارتی. می‌توان توازن مقادیر نسبی حرارت در مقطع را به جای توازن مقادیر تنش محاسبه نمود. برای این منظور با تقسیم سطح زیر نمودار در شکل (۸-۸) مقادیر اختلاف دمای موثر در مقطع محاسبه می‌گردد (شکل ۹-۸).