Microsoft PowerPoint - 1NEW - Vodoprivreda.ppt [Compatibility Mode]

Транскрипт

1 UNIVERZITET U TUZLI RUDARSKO-GEOLOŠKO-GRAĐEVINSKI FAKULTET HIDROTEHNIČKE GRAĐEVINE I Prof. dr. sc. NEDIM SULJIĆ, dipl.ing.građ. 1 OBAVEZE Nastavne metode: PREDAVANJA I VJEŽBE Predavanja: 3 časa sedmično (ukupno 45 časova) Vježbe: 2 časa sedmično (ukupno 30 časova) Obaveze tokom pohađanja nastave: -DVA KOLOKVIJA (pismeni - zadaci) -SEMESTRALNI RAD -OBAVEZNO PRISUSTVO PREDAVANJIMA I VJEŽBAMA -AKTIVNOST NA PREDAVANJIMA I VJEŽBAMA Obavezno prisustvo na predavanjima i vježbama. Uslovi za dobijanje potpisa: 1. Prisustvo predavanjima i vježbama (3 i više izostanka BEZ POTPISA) 2 1

2 ZAVRŠNI ISPIT: Pismeni ispit (1 do 2 zadatka) Zabranjeno korištenje literature i prepisivanje na ispitu!!! Položen pismeni ispit usmeni ispit Konačna ocjena (utiče rad i aktivnost studenta na nastavi) Uslov za izlazak na završni ispit iz predmeta HIDROTEHNIČKE GRAĐEVINE I položen ispit iz predmeta HIDROMEHANIKA I HIDROLOGIJA 3 VJEŽBE -Bodovi sa kolokvija (dva kolokvija): Svaki kolokvij nosi 15 bodova i sastoji se od 1-2 zadatka Maksimalno osvojenih bodova sa dva kolokvija: 30 bodova -Prisustvo na vježbama: Svako prisustvo na vježbi nosi 0,333 bodova (15x0,333=5,0 bodova) Maksimalno osvojenih bodova: 5 bodova -Seminarski rad (projekat): Seminarski rad je obavezan i nosi maksimalno 10 bodova Aktivnost na vježbama: Maksimalno tokom semestra: 5 bodova 4 2

3 VJEŽBE Ukupno dobijenih bodova tokom semestra: maksimalno 50 bodova Završni pismeni ispit u strukturi ocjenjivanja: maksimalno 50 bodova NAPOMENA: Svaki neopravdani nedolazak na vježbe nosi 0,333 negativnih bodova. 5 SISTEM OCJENJIVANJA: OCJENA BROJ OSVOJENIH BODOVA OPISNA KONAČNA OCJENA Odličan (izuzetan uspjeh sa neznatnim greškama) Vrlo dobar (iznad prosjeka, ali sa ponekom greškom) Dobar (općenito dobar rad, ali sa dosta grešaka) Zadovoljavajući (solidan, ali sa značajnim nedostacima) Dovoljan (zadovoljava minimalne kriterije za prolaznu ocjenu) 5 Ispod 54 Nedovoljan (potreban dodatni rad za uspješno polaganje ili znatno više rada za okončanje obaveza) 6 3

4 LITERATURA: 1. Lj. Savić: Uvod u hidrotehničke građevine, Građevinski fakultet Beograd, P. Stojić: Hidrotehničke građevine I, Građevinski fakultet u Splitu, P. Stojić: Hidrotehničke građevine II, Građevinski fakultet u Splitu, B. Beraković, N. Kuspilić, M. Pršić: Hidrotehničke građevine dio I, Građevinski fakultet Zagreb, Literatura iz oblasti hidrologije i hidromehanike. 7 Sve informacije o predmetu, kolokvijima, ispitima i rezultatima kolokvija i ispita možete naći na slijedećoj web stranici: 8 4

5 NASTAVNI PROGRAM: Vodoprivreda -opšte o vodama -neusklađenost doticaja i potrošnje -vodoprivredno planiranje -hidrotehnika Akumulacioni bazeni i regulisanje proticaja -uloga akumulacije -osnovni parametri akumulacije -korisna zapremina akumulacije -vrste akumulacija -zasipanje akumulacija -transformacija poplavnog talasa u akumulaciji 9 Hidrotehničke građevine -karakteristike hidrotehničkih građevina -podjela hidrotehničkih građevina -projektovanje i podjela hidrotehničkih građevina -materijali i građenje Brane -svrha i zadatak brana -podjela i tipovi brana -osnovni elementi brane -izbor pregradnog profila i izbor tipa brane -uzroci rušenja brana 10 5

6 Gravitacione betonske brane -opterećenja koja djeluju na branu -stabilnost brane -dimenzionisanje i određivanje poprečnog presjeka -konstruktivna pravila Lučne, kontraforne i olakšane brane Evakuacija velikih voda i prelivni organi -projektovanje evakuacionih organa -izbor mjerodavnog (računskog) proticaja -određivanje krive protoka donje vode -osnovni tipovi i dispozicije evakuacionih organa -prelivne brane (preliv ulazni dio) -prelivno lice brane (provodnik) -umirujući bazen (slapište) 11 VODOPRIVREDA (GAZDOVANJE VODAMA) Prof. dr. sc. NEDIM SULJIĆ, dipl.ing.građ. 12 6

7 Zašto se čovjek u velikoj mjeri bavi vodama? Zašto postoji mnogo različitih zanimanja vezanih za vodu? veza čovjeka i vode koristi od vode štete od vode Koristi od vode: a) voda za piće i higijenu b) voda za industriju c) voda za navodnjavanje d) voda za proizvodnju EE e) voda kao plovni put (saobraćajnica) f) voda prostor za rekreaciju g) ribarstvo 13 Štete od vode: a) odbrana od poplava b) erozija obala i zemljišta c) odvodnjavanje zemljišta d) kanalisanje naselja Voda moramo štititi: a) prečišćavanje upotrebljenih voda b) povećanje proticaja u sušnim periodima. 14 7

8 NEUSKLAĐENOST DOTICAJA I POTROŠNJE Osnovni problemi sa vodom: 1) ima je tamo gdje nije potrebna (pravi štete) 2) nema je tamo gdje je potrebna ili je ima u nedovoljnim količinama 3) često je ima kada nije potrebna 4) rijetko dotekne kada je potrebna 5) obično nije zadovoljavajućeg kvaliteta Neusklađenost doticaja i potrošnje vode 15 Voda potrebna domaćinstva, industrija, poljoprivreda, turizam... obično daleko od mjesta gdje se nalazi kontrolisani dovod vode do korisnika Bitno je znati slijedeće: a) Režim doticaja manje-više neravnomjeran tokom godine b) Potrebe za vodom raznih korisnika su uglavnom neravnomjerne c) Neravnomjernost doticaja i potrošnje se vremenski NE podudaraju period malih voda period velikih voda rastu potrebe za vodom smanjuje se potrebe za vodom 16 8

9 Zadatak gazdovanja vodama f-ja neravnomjernosti doticaja i potrošnje: 1) Zadatak snabdjevanja vodom -zahtjevana količina i kvalitet u zahtjevanom vremenu 2) Zadatak zaštite od voda -ukloniti vodu sa ugroženog mjesta i zaštititi vodotok i objekte 3) Zadatak zaštite voda -osigurati zahtjevanu količinu i kvalitet vode u vodotoku Vremensko i prostorno preraspoređivanje doticaja složen zadatak Broj potrošača i izvorišta može biti velik i u okviru malog sliva kompleksniji problem veći sliv i odnosi u samom slivu (zaštita okoline, ekonomski odnosi...) 17 VODOPRIVREDA (tri vodoprivredne grane) 1) KORIŠTENJE VODA 2) UREĐENJE VODA 3) ZAŠTITA VODA 1) KORIŠTENJE VODA: a) Vodosnabdjevanje naselja, industrije b) Navodnjavanje c) Korištenje vodnih snaga (hidroenergija) d) Ribogojstvo e) Vodni saobraćaj f) Rekreacija na vodama 18 9

10 2) UREĐENJE VODA: a) Uređenje većih slivova b) Rješavanje problema erozije i bujica c) Regulacija vodotoka d) Odbrana od poplava e) Odvodnjavanje f) Kanalisanje naselja g) Asanacija zemljišta 3) ZAŠTITA VODA: a) Prečišćavanje otpadnih voda b) Tretman čvrstog otpada na deponijama c) Provođenje zakonskih mjera d) Planiranje budućih resursa 19 Brana Grančarevo (20 km od Trebinja) Brana Modrac Brana Jablanica 20 10

11 Poplave 21 Vodoprivredne aktivnosti: obavljaju se putem vodoprivredne osnove i vodoprivrednih planova (to su tzv. dokumenti) Dokumenti: utvrđuju dugoročno upravljanje planiranih aktivnosti Dokumenti: sprovođenje aktivnosti sa tehničkog i pravnog aspekta Na primjer ZAKON O VODAMA FBiH predviđa slijedeće akte: 1. Vodoprivredne uslove 2. Vodoprivredne saglasnosti 3. Vodoprivredne dozvole 4. Vodoprivredne naloge Vodoprivredni uslovi: obaveze koje treba da ispuni projektna dokumentacija Vodoprivredna saglasnost: kod gradnje objekata (promjene u režimu voda) Vodoprivredna dozvola: za sve objekte kojima je izdata vodopriv. saglasnost Vodoprivredni nalog: daje se u toku važenja vodoprivredne dozvole 22 11

12 KLASIFIKACIJA I PREGLED HIDROTEHNIČKIH OBJEKATA VODOPRIVREDA: specifičan cilj 1) Vodosnabdjevanje: rješava pitanje obezbjeđenja dovoljnih količina vode (kvalitet) 2) Hidroenergetika: pretvaranje energije vode u električnu energiju 3) Hidromelioracije: optimalni vodno-vazdušni režim tla u datim uslovima 4) Vodni transport: transport u rijekama, pristaništa (riječna, morska), u jezerima 5) Kanalizacija: odvođenje i prečišćavanje zagađenih voda HIDROTEHNIČKI OBJEKTI: A) Riječni B) Morski C) Jezerski D) Kopneni nadzemni E) Podzemni objekti 23 HIDROTEHNIČKI OBJEKTI: stalni i privremeni (u toku građenja ili remonta) HIDROTEHNIČKI OBJEKTI: a) mijenjaju prirodni režim vodotoka b) formiraju vještačke vodne tokove HIDROTEHNIČKI OBJEKTI: prema karakteru izvršenja f-je: a) vodousporni objekti b) vodoprelivni objekti c) obaloutvrde d) objekti za transport vode e) vodozahvatni objekti 24 12

13 a) VODOUSPORNI OBJEKTI Pregrađuju vodotok formiraju uzvodnu akumulaciju Brane (tipovi, materijal, statički sistemi) Nasipi (štite područje od VV; nejednaci pritisci sa suprotnih strana) Gravitacijska brana: šema sila 25 b) VODOPRELIVNI OBJEKTI Ispušta se višak vode (period VV) Sifonski preliv na gravitacijskim branama Prema položaju prelivi U tijelu brane ili van njega bočni, čeoni, sifonski, vertikalno okno 26 13

14 Spajanje sa donjom vodom (mijenja se oblik skoka povećanjem dubine donje vode) a) b) nepotopljen skok c) d) potopljen skok Slapište (bučnica): potapanje vodnog skoka, zaštita korita od regresivne erozije Slapište: na kraju brzotoka, ugrađeni tzv. pragovi, zubi... Slapište: zubi, prag 27 c) OBALOUTVRDE Regulisanje toka vode u vodotoku (spriječiti rušenje obala i dna) d) OBJEKTI ZA TRANSPORT VODE Transport vode do potrošača (kanali, cjevovodi...) Kanali različiti poprečni presjeci, materijal Cjevovodi gravitacioni i potisni, nadzemni i podzemni Cjevovod na površini terena - nadzemni 28 14

15 Tlačni cjevovod statički sistemi 29 e) VODOZAHVATNI OBJEKTI Zahvatanje vode na izvoru transport cijevima, kanalima, tunelima Vraćanje u tok Zahvat Akumulacija Korisnik Vodozahvat: osigurati potrebnu količinu vode i kvalitet vode Zahvati: na rijekama; u jezerima; podzemni zahvati 30 15

16 Fabrika vode u Brčkom (postrojenje za kondicioniranje vode) 31 Fabrika vode u Brčkom retenzioni bazen 32 16

17 Postoji više načina podjele HG značajnija podjela: 1) Prema djelovanju na tok i režim vode 1.1 HG koje mijenjaju tok i režim vodotoka brane, nasipi itd 1.2 HG za transport vode kanali, hidrotehn tuneli, cjevovodi itd 2) Prema trajnosti korištenja 2.1 stalne 2.2 privremene period gradnje ili popravke HG 3) Prema namjeni 3.1 HG opšte namjene brane, nasipi, prelivi, zahvati, kanali, cjevovodi, propusti, kaskade, umirujući bazeni itd 3.2 HG posebne namjene HE, vodne komore, rezervoari, CS, prevodnice, obaloutvrde itd 33 SPECIFIČNOSTI I OSOBENOSTI HIDROTEHNIČKIH OBJEKATA HG ili HO omogućavaju upravljanje vodama i spriječavaju njeno razorno dejstvo HG stalno ili privremeno u kontaktu sa vodom voda često najuticajnije opterećenje HG statička i dinamička stabilnost vodonepropusnost funkcionalnost jednostavne za gradnju, korištenje i održavanje uticaj HG na okoliš NE smije biti negativan 34 17

18 SPECIFIČNOSTI HIDROTEHNIČKIH OBJEKATA Stalno i uzajamno dejstvo sa vodom Uticaj vode na objekat: a) Mehaničko dejstvo b) Fizičko-hemijsko dejstvo c) Biološko dejstvo a) Mehaničko dejstvo - Hidrostatički pritisak na uzvodnu i nizvodnu stranu (npr. brane) - Visinska razlika GV i DV (H) je pritisak i uzrok je pojavi filtracionog toka u tijelu - Filtracioni tok = hidrodinamički pritisak na dno brane ili nasipa 35 - hidrodinamičke sile sile od valova, seizmika koja djeluje na masu vode uz HG - sile od leda statički i dinamički uticaji - kavitacija 36 18

19 b) Fizičko-hemijsko dejstvo -Pojava hemijske sufozije (ispiranje filtracionim tokom rastvorenih soli u tlu) -Hemijska sufozija utiče na pojavu kaverni u tlu (smanjenje nosivosti tla i objekta) -Metalna pregrada (ustava): korozioni proces -Betonska pregrada: rastvorene soli uzrokuju koroziju betona c) Biološko dejstvo -Najopasnije za drvene konstrukcije (kvašenje i sušenje -Razvoj algi u kanalima i u tokovima sa manjom dubinom moći kanala i lošiji kvalitet vode trulenje drveta) smanjenje propusne 37 Glavne osobenosti HG: a) navedeni uticaji (dejstva) b) ispitivanje izgrađene HG moguće samo u punom pogonu (posljedice rušenja uglavnom katastrofalne) c) složeno projektovanje specijalističke studije, fizički i math modeli obimni istražni radovi nema tipskog projektovanja d) izgradnja veoma složena radovi i pod vodom, pod tekućom vodom zabačene lokacije gradnje e) materijal visoke vododrživosti, otporan na mraz i sl. f) vrijednost radova velika gradnja skupa, eksploatacija jeftina g) velike brane veliki uticaj na ekologiju i ekonomiku područja 38 19

20 Brana Divkovići I kod Tuzle 39 Brana Divkovići I kod Tuzle poprečni presjek 40 20

21 Linije napona brana Divkovići I Linije ekvipotencijala brana Divkovići I 41 SVRHA GRADNJE I KORIŠTENJA HIDROTEHNIČKIH OBJEKATA -Pri proučavanju svakog zahvata pa tako i hidrotehničkih građevina bitno je utvrditi nužnost i svrhu građenja -Kod proučavanja hidrotehničkih građevina posebno je važno znanje o vodama i načinu rada (funkcioniranju) građevina koje se koriste Odnos čovjek priroda - HG 42 21

22 Potrebe čovjeka za vodom (svrha gradnje HG): 1) Korištenje voda 2) Zaštita od voda 3) Zaštita voda 1) Korištenje voda: - Sanitarne potrebe (vodosnabdjevanje) - Proizvodnja električne energije - Plovidba - Ribogojstvo - Sport, rekreacija 43 2) Zaštita od voda: -Potreba (problem) korištenje prostora ugroženih djelovanjem voda (velike vode, bujice, područja podložnih vodnoj eroziji) -Povrat korištenih voda u prirodu (odvodnja voda iz domaćinstva, industrije, naselja) 3) Zaštita voda: -Nastala je u zadnjih 50-tak godina kao posljedica vrlo intenzivnog djelovanja čovjeka posebno na kvalitet vode. -Nastala zbog ugrožavanja vodnog resursa kojeg u pravilu ne ugrožavaju hidrotehnički zahvati već prvenstveno druge aktivnosti (izgradnja i korištenje prostora, različite industrije i proizvodni pogoni). -Provodi se radi očuvanja života i zdravlja ljudi, zaštite okoliša i omogućavanje neškodljivog i nesmetanog korištenja voda za različite namjene

23 UTICAJ HG NA OKOLIŠ -Briga o okolišu sve značajnija. -Pri građenju i korištenju svih HG posebno razmatramo uticaj na okoliš i ocjenjujemo prihvatljivost zahvata. -Uticaji HG razlikuju se od građevine do građevine. -Uticaji se dijele na osnovu različitih kriterija (uticaji mogu biti neposredni (direktni) i posredni (indirektni)). -Neposredni uticaji HG odnose se na djelovanje na zemljište i vode (površinske i podzemne). -Ostali uticaji proizlaze iz tih neposrednih uticaja Svi uticaji se moraju sagledati: uticaj na prirodu, uticaj na čovjeka i uticaj na postojeće izgrađene prostore i građevine. -U okviru prirode razmatra se uticaj na vode, zemljište (neposredan uticaj), te na zrak, živi svijet u vodi, neposredno uz vodu i u širem okolišu zahvata -HG se grade za zadovoljavanje potreba u vezi s vodom, pri čemu ta potreba ne mora biti vezana isključivo na potrebe stanovnika koji žive u području građenja. -Uticaj na postojeće izgrađene prostore i građevine (naselja, komunikacije, i sl.) -Razmatra se i uticaj na kulturnu i povijesnu baštinu. -Posebno se razlikuju uticaji u vrijeme pripreme izgradnje HG, za vrijeme građenja, u vrijeme korištenja i nakon prestanka korištenja sistema. -Osim uticaja građevina na okoliš postoji i uticaj okoliša na građevine, (uticaj prirode, čovjeka i izgrađenih zahvata na planiranu HG)

24 PROJEKTOVANJE HIDROTEHNIČKIH GRAĐEVINA Projektni zadatak (od investitora, na bazi podloga i uslova gradnje) Studije (nekoliko varijanti): opravdanost gradnje Idejno rješenje Idejni projekti (izbor optimalne varijante) Tehničko-ekonomska analiza Glavni (izvedbeni) projekti Potrebni stručni kadrovi (građevinci, hidrotehničari, geolozi, tehnolozi, pravnici...) Projektanti sa iskustvom Potrebne laboratorije (modeli HG) Građenje HG može trajati i preko 5 godina (složeni objekti) 47 Rješavanje zadatka u hidrotehnici do detalja projektovati rješenje (koncepciju, objekte, opreme, način gradnje, finansiranje... ) Projektovanju prethodi PROJEKTNI ZADATAK cilj, sadržaj i obim posla Prikupljanje podataka (podloge) odrediti i vrednovati moguća rješenja za postavljeni zadatak 48 24

25 Projektovanje fazno opštiji zadaci ka detaljima: a) Opravdanosti izgradnje HG i tehnička izvodivost - vodoprivredna studija (korištenje sliva) b) Idejna rješenja više varijanti odabir najpovoljnije (optimalna) - odrediti makrolokaciju - odrediti raspored najvažnijih objekata (npr. kod gradnje brane) - orijentaciona vrijednost investicije - procjena uticaja HG i datog rješenja na okoliš - utvrditi sadržaj i obim istražnih radova 49 c) Idejni projekt (usvojeno Idejno rješenje) najvažniji parametri - V akumulacije - tip i H brane - mikrolokacija (profil) brane i drugih HG u njen sastavu - oblici i dimenzije HG - karakteristike opreme - elementi organizacije građenja - elementi održavanja HG - procjena investicione vrijednosti - mjere za smanjenje štetnog dejstva na okoliš - definisanje istražnih radova za Glavni projekt - Studija opravdanosti (ekonomska opravdanost) 50 25

26 d) Glavni i Izvođački projekat - uslovi tehnologije građenja - uslovi ispitivanja kvaliteta radova - precizna investiciona vrijednost - uputstva za osmatranje HG - uputstva za održavanje i upravljanje HG - mjere za slučaj rušenja HG (brana, npr) - Izvođački projekt razrada detalja prema uslovima na terenu e) Projekat Izvedenog stanja - izvedeno stanje HG i opreme 51 Projektna dokumentacija: - pismeni trag projektovanja - opisi, predračuni radova, proračuni, crteži... - zakonom definisan sadržaj i obim PD za HG 52 26

27 Sastavni dijelovi projekta Statička i dinamička analiza (proračun) objekta Uzimaju se sva opterećenja koja djeluju (mjerodavna kombinacija opterećenja) Stalna opterećenja i povremena (dejstvo temperature, filtracione sile) Seizmička analiza Uticaj valova (brane, nasipi...) Dejstvo leda Dejstvo nanosa (brane) -Novi građevinski materijali (zadnjih 30-ak godina) primjena u projektima: geomreže za stabilnost nasipa i njihovo temeljenje, geosintetički materijali (geotekstili, geomembrane), epoxi premazi, plastična i čelična vlakna, primjena lasera i elektromagnetnih talasa itd. 53 Projektni zadatak: -Sadrži opis problema, definisanje projektnih kriterija, popis potrebnih podloga Program istražnih radova: -Geodetski, geološki, geomehanički radovi... -Program određuje obim i način izrade istraživanja Osnovno oblikovanje HG: -Na osnovu analiza i proračuna Odabir tipa konstrukcije: -Poznavati tipična rješenja (iskustvo) -Provesti osnovne proračune konstrukcije (statičke, geomehaničke...) -Imati u vidu tehnologiju gradnje HG -Planovi oplate i nacrti armature -Dokaznica mjera 54 27

28 Primjer redoslijeda projektovanja HG FP proračun funkcionalnosti PK proračun konstrukcija 55 Specifičnost HG U hidrotehnici projektni kriteriji vezani za vodu i vjerovatnoću pojave vjerovatnoća pojave opisuje se povratnim periodom Povratni period=recipročna vrijednost vjerovatnosti pojavljivanja događaja P(x) jednom u povratnom periodu (PP) izraženom u godinama P(x) = 1 / PP (godina) Primjer: - Vjerovatnost pojavljivanja događaja x povratnog perioda (PP) od 100 godina je: P(x)=0,01 Kako doći do tih podataka??? -Na osnovu izmjerenih hidroloških veličina (Q, vodostaji, padavine...) kroz duži period vremena ( > 100 godina) -Hidrološka obrada (statistička obrada) primjenom računa vjerovatnoće 56 28

29 Realno ne možemo predvidjeti pojavu nekog događaja Možemo teoretski odrediti vjerovatnost da se taj događaj desi u nekom t Primjer: -Ne možemo znati kada će se pojaviti VV u rijeci PP od 100 godina (poplava) -Možemo izračunati rizik da se VV pojavi u nekom vremenskom razdoblju 57 POPLAVE U BiH 58 29

30 PRORAČUN FUNKCIONALNOSTI (FP) FP HG specifični Drugi objekti FP vezani za normirane zahtjeve (kao visina etaže u visokogradnji) FP HG vezani uz vjerovatnost pojave Q i vodostaja (H) Znači: u pravilnicima i normama NEMAMO definisane vrijednosti Q i H mjerodavne za funkcionalne analize HG Znači: imamo određene PP pojavljivanja mjerodavnih događaja Znači: hidrološkim i hidrauličkim proračunima određujemo veličine Q i H HG imaju i neke normirane zahtjeve (širina kolovoza preko krune brane...) 59 Funkcionalni zahtjevi HG za zaštitu područja od poplava: HG za zaštitu od poplava: spriječiti plavljenje područja za PP 25, 100 i 1000 god. Spriječavanje poplava: odabir sistema, prostorni raspored, geometrija građevina HG za zaštitu od poplava: nasipi duž korita, rasteretni kanali... Odabir mjerodavnog PP zavisi od načina korištenja zemljišta koje se brani Primjer: -Poljoprivredno zemljište (PP 25 godina) -Manja naselja (PP 100 godina) -Gradovi i bitna područja (PP 1000 godina) 60 30

31 Funkcionalni zahtjevi HG za odvodnju: Odvodnja = sistem HG prikuplja se voda sa terena, provodi i ispušta u prijemnik Odvodnja za poljoprivredna zemljišta, naselja, saobraćajnice... Odabir PP za dimenzioniranje odvodnje = ekonomska kategorija Povećanjem PP povećavamo mjerodavne Q i vodostaje (H) skuplje rješenje Radi se tehničko-ekonomska analiza (isplativost sistema za odvodnju) PP mjerodavne padavine za odvodnju poljoprivrednog zemljišta = 5 do 25 godina PP mjerodavne padavine za odvodnju naselja = 2 do 5 godina PP mjerodavne padavine za puteve sa m/v = 10 godina 61 PODLOGE ZA PROJEKTOVANJE HIDROTEHNIČKIH GRAĐEVINA 1) Potrebe za vodom - kvalitativno i kvantitativno npr. korišt. vodnih snaga potreba za energijom 2) Hidrološke i hidrometeorološke podloge a) opšte geografske i hidrografske karakteristike sliva, P, T, vlažnost, ET, vjetar b) niz srednjih mjesečnih (sedmičnih, dnevnih) Q od min. 20 do 40 godina c) hidrogrami poplavnih valova VV određenog PP d) male vode raznih vjerovatnoća pojave mjesečni i dnevni Q e) podaci o nanosu vučeni i suspendovani koncentracija, pronos, sastav f) kriva proticaja riječnog korita (donja voda za branu) g) fizičke i hemijske osobine voda podzemne i površinske 62 31

32 3) Topografske podloge a) pregledne situacije i karte akumul. basena R 1: do 1:5000 b) detaljne karte krupnije R R 1:2000 do 1:50 (mjesto brane i EO, ostali prazeći objekti) 4) Geološke, seizmološke, hidrogeol. i geomehaničke podloge daju procjenu a) osobine sredine gdje fundiramo HG -položaj rasjeda i pukotina, čvrst. na prit. i smicanje, koef. trenja, deformabilnost, ϕ, granulometrijski sastav kod nevezanog tla, stišljivost i čvrstoća na smicanje kod vezanog tla... b) vododrživost akum. i profila brane -ispucalost i vododrživost stijene, NPV... c) stabilnost bokova doline d) raspoloživost i osobine potencijalnog građevinskog materijala 63 5) Vodoprivredne, ekonomske i energetske podloge 6) Bujičarske podloge 7) Ekološke podloge 8) Mašinske i elektrotehničke podloge 9) Saobraćajne podloge 10) Prethodna tehnička dokumentacija Podloge sakupljanje kroz istražne radove geološki, hidrološki, geodetski... pribavljanje postojećih podataka od hidrometeor. zavoda i sl

33 PRORAČUN TRAJNOSTI Propisani EC kroz proračun nosivosti i upotrebljivosti (npr. dop. pukotine...) Propisani kroz tehnološke zahtjeve za gradnju i kontrolu kvaliteta Osiguranje trajnosti HG i konstrukcija: a) Planirana i moguća buduća upotreba b) Očekivani uticaj okoline c) Izbor sistema konstrukcije d) Oblikovanje konstrukcijskih pojedinosti e) Kvalitet gradnje i nadzor f) Održavanje tokom predviđenog vijeka konstrukcije 65 PRORAČUNI HIDROTEHNIČKIH KONSTRUKCIJA Proračuni stabilnosti i mehaničke otpornosti razlikuju se ako se radi o fleksibilnim i o krutim konstrukcijama. PRORAČUNI FLEKSIBILNE HIDROTEHNIČKE KONSTRUKCIJE Proračun "hidrauličke" stabilnosti u struji vode. Za takve konstrukcije (npr. obaloutvrda, prag, obloga lukobrana,...) proračuni uglavnom nisu zakonski propisani (provode se prema opće poznatim pravilima struke ili prihvaćenim propisima drugih država). Temeljni principi proračuna takve konstrukcije su da kroz radni vijek omogući predviđenu upotrebu i da može preuzeti djelovanja i uticaje vode na ekonomičan i pouzdan način

34 PRORAČUNI KRUTE HIDROTEHNIČKE KONSTRUKCIJE Kod "krutih" hidrotehničkih (i svih drugih) konstrukcija proračuni se provode prema EUROCODE-u (EC) što uključuje: 1) proračune nosivosti po graničnim stanjima nosivosti, 2) proračune upotrebljivosti po graničnim stanjima upotrebljivosti, 3) proračune trajnosti. Evropske norme; tzv. "Eurocode" (EC) donesene su radi formiranja harmoniziranih direktiva za temeljne sigurnosne zahtjeve građevina i konstrukcija u okviru jedinstvenog europskog tržišta. 67 Temeljni principi proračuna hidrotehničkih (i drugih) konstrukcija su da konstrukcija kroz proračunski radni vijek (predviđena upotreba, preuzimanje svih opterećenja). Filozofija proračuna konstrukcije metodom graničnih stanja po EC-u je da za svako granično stanje moraju biti ispunjeni proračunski kriteriji ( ) koji opisuju uslove koje konstrukcija mora ispuniti. * Pouzdanost konstrukcije = vjerovatnost da konstrukcija neće otkazati u periodu trajnosti građevine

35 PRORAČUNI NOSIVOSTI KRUTE HIDROTEHNIČKE KONSTRUKCIJE: Proračuni nosivosti odnose se na sigurnost konstrukcije i ljudi. Prema EC predviđene su provjere sigurnosti za nosivost po četiri granična stanja nosivosti koje se mogu podijeliti u dvije grupe: 1) proračuni stabilnosti 2) proračuni čvrstoće. 69 Proračuni HG Proračuni HG Proračuni HG dokazati da dimenzije HG odgovaraju funkcionalnim zahtjevima potvrditi statičku i dinamičku stabilnost HG i opreme prema važećim propisima i standardima Građevinski dio projekta HG hidraulički i statički proračuni Obim proračuna f-ja nivoa projekta i složenosti HG 1) nivo Studije proračuni se ne rade rješenja iskustveno 2) Idejno rješenje približan prorač. ispravnost parametara rješenja obično se proračuni ne prilažu u Idejno rješenje 3) Idejni projekt proračuni opšte stabilnosti (klizanje, prevrtanje, naponi u tem. spojnici... ) hidraulički proračuni obuhvataju: određivanje krive proticaja DV, dimenzioniranje EO, određivanje KMU, procjena t pražnjenja akum., prorač. NPV, prorač. filtr. oko HG i kroz HG 70 35

36 4) Glavni projekt precizne podloge složeniji proračuni (detaljniji) proračun opšte stabilnosti statičko dimenzioniranje proračun prslina i ugiba proračun pomjeranja i drugi statički proračuni Hidraulički proračuni -ponoviti ih iz Idejnog projekta sa novim podacima iz istražnih radova, hidrauličkim modeliranjem Hidraulički proračun u okviru Idejnog ili Glavnog projekta HG obuhvata: 1) hidrauličku šemu skica sa svim bitnim elementima HG 2) opis i komentar podloga koje koristimo u proračunu 3) opis kriterija i metodologije proračuna i oblikovanje objekta (osnovne postavke, nedostaci postupka, spisak korištene literature) 4) prikaz (tabelarni ili grafički) i opis kometara rezultata proračuna 72 36

37 KLASIFIKACIJA DJELOVANJA OPTEREĆENJA: Djelovanje = a) sile (vlastito i prisilno opterećenje) i b) prisilna djelovanja umjetnog ili prirodnog okoliša na konstrukciju a) Sila (vlastito opterećenje, opterećenje od fiksne opreme i fiksne mehanizacije, te prisilno korisno i prometno opterećenje kao i opterećenje od od zraka, tla i vode koja djeluju na konstrukciju (direktno djelovanje). b) Prisilna djelovanja umjetnog okoliša akceleracija od rada stroja ili prirodnog okoliša (prisilno ili spriječeno deformiranje uslijed promjene temperature, nejednolikog slijeganja, skupljanja betona ili vlage, te prisilna akceleracija od potresa, hidrodinamičkog djelovanja vode i vjetra (indirektna djelovanja). Djelovanja ne javljaju se uvijek istovremeno (za proračun konstrukcije imamo): prema promijenjivosti tokom vremena prema mogućnosti promjene položaja u prostoru prema svojoj prirodi ili odzivu konstrukcije. 73 Opis pojedinih djelovanja na konstrukciju Stalna i korisna opterećenja neće se razmatrati Posmatramo specifična djelovanja kod hidrotehničkih građevina. A/ Strujanje ispod temelja Problem temeljenja brana jedan od najsloženijih problema HG Osnovne karakteristike temelja brana: nosivost, deformabilnost, vodopropusnost i stabilnost. Posebna pažnja vodopropusnost. Bitno je uočiti razliku između problema temeljenja na tlu i na stijeni. Propusnost uslijed pora znatno se razlikuje od propusnosti uslijed pukotina. Srednja filtracijska brzina u nekoj propusnoj kontinuiranoj i homogenoj sredini određena je Darcyjevim zakonom: 74 37

38 v - brzina tečenja podzemne vode H - promjena nivoa gornje i donje vode L - dužina puta oko temelja I - pad piezometarske linije k - koeficijent filtracije. Injekcijske zavjese kod brane: Smanjuju količinu filtrirane vode i produže put procijeđivanja, (smanjuje silu uzgona u temeljima brane i hidrostatičke sile smicanja na bokovima brane)

39

40 Strujna mreža i sile na branu 79 Dijagram hidrostatičkog opterećenja na injekcijsku zavjesu 80 40

41 B/ Opterećenje građevina u struji tekućine * Hidrodinamička sila opticanja, rastavlja se na dvije komponente: -horizontalnu i -uzgonsku silu C/ Sila mlaza Sila mlaza određuje se iz zakona održanja količine kretanja Definisana izrazom: 81 Za projektovanje HG potrebno poznavanje iz hidraulike i hidrologije, geologije, hidrogeologije, mehanike, statike, otpornosti materijala, dinamike konstrukcija, mehanike tla, inžinjerske seizmologije itd. Stanje HG nakon gradnje zavisi od kvaliteta izvedenih radova, poslovnoj politici izvođača, odgovornosti projektanta, izvođača i nadzornog tima. HG uglavnom izlaze van okvira klasičnih tehničkih rješenja i svaki objekat ima određeni stepen originalnosti

42 Hidrotehničke konstrukcije tokom projektovanja mogu biti uslovljene sa: NEPOTPUNIM INFORMACIJAMA (geološke, hidrogeološke, seizmološke itd) NEPREDVIDIVIM POJAVAMA (velike vode, zemljotresi) TEHNOLOGIJOM GRAĐENJA (moguća odstupanja od projekta) Tokom projektovanja i gradnje hidrotehničkih objekata mora se sarađivati sa stručnjacima raznih specijalnosti. Pri projektovanju i gradnji HG MORAJU se koristiti sva raspoloživa znanja (laboratorijska ispitivanja i složena istraživanja in situ ). 83 ISTRAŽNI RADOVI a) INŽINJERSKO-GEOLOŠKE I HIDROGEOLOŠKE PODLOGE b) DALJINSKA DETEKCIJA c) GEOFIZIČKA ISTRAŽIVANJA d) STATIČKA ISPITIVANJA DEFORMACIJSKIH KARAKTERISTIKA STIJENE I DRUGA ISPITIVANJA NA TERENU 84 42

43 a) INŽINJERSKO-GEOLOŠKE I HIDROGEOLOŠKE PODLOGE -Gradnja brana, dovodnih tunela, podzemnih građevina u stijenskom masivu se karakteriše na dva načina: 1. Poremećajem prirodne ravnoteže koja je postojala prije gradnje HG 2. Stvaranjem novih hidrogeoloških uslova tokom gradnje -Filtracija u ispucalom stijenskom masivu se razlikuje od filtracije u tlu te se danas razvija nova naučna disciplina koja se zove HIDRAULIKA STIJENA. -Bitno je utvrditi slijedeće: Uticaj prirodnih hidrauličkih karakteristika podzemlja na HG Uticaj HG na izmjenu prirodnih hidrauličkih karakteristika podzemlja Za građevinskog inžinjera bitno je poznavanje stijena u vodi. A) Geološke karakteristike koje utiču na osobine stijenskih masiva: -pukotine, rasjedi, unutarnji naponi, kompozicija stijene B) Inžinjersko-geološke karakteristike: B.1 struktura (sastav površine, raščlanjenost geoloških profila (sedimentne stijeneslojevitost; metamorfne stijene-slojevitost; magmatske stijene-lučenje)) B.2 strukturno mehaničke osobine (pukotine i površine odvajanja) B.3 mehaničke osobine (čvrstoća, stabilnost, gustoća...) C) Hidrogeološke karakteristike: Uslovljene su građom terena (filtracija) i strukturnim odnosima. Na primjer, u krškim terenima oborine se direktno infiltriraju u podzemlje i gravitiraju razređenim podzemnim kanalima prema zonama isticanja

44 -Najveći značaj u hidrotehničkoj inžinjerskoj praksi imaju lokalni poremećaji ili PUKOTINE. -Potrebno je poznavati pravac pada pukotina, pravac pružanja i padni ugao. Pravac pada i pravac pružanja pukotina -Poznavanje nagnutosti i pravca pružanja slojeva i pukotina su od izuzetnog značaja za stabilnost hidrotehničkih objekata i prenos sila sa objekta na temelje. 87 -Neodgovarajući istražni radovi su uglavnom uzrok poskupljenja gradnje objekata. -Rušenja HG uglavnom dolazi zbog nedovoljnih i neodgovarajućih istraživanja i podloga za projektovanje. -Na HG primjenjuje se preko 120 istražnih postupaka, kao što su: topografski, geološki (inžinjersko-geološki i hidrogeološki), hidrološki, hidraulički, hemijski, biološki, daljinska detekcija itd

45 b) DALJINSKA DETEKCIJA -Prilikom istražnih radova posebnu pažnju posvetiti: a) Problemima vododrživosti b) Problemima potapanja velikih površina terena c) Hidrološke i meteorološke promjene d) Rizik od padinske erozije e) Ugrožavanje stabilnosti padine radi učestale promjene nivoa vode u akumulaciji f) Taloženje nanosa g) Inducirane seizmičke pojave Metode daljinske detekcije=nove metode istraživanja i kontrole izgrađenih hidrotehničkih objekata (korištenje avio snimaka i satelitskih praćenja). 89 Metode daljinske detekcije: 1. MULTISPEKTRALNA DALJINSKA DETEKCIJA (radi na činjenici da svaki predmet na Zemlji ima određeni intenzitet zračenja u spektralnoj skali) 2. ELEKTROMAGNETSKA RADIJACIJA (omogućava izlazak iz uskih granica vidljivog spektra. Osobine elektromagnetskih talasa zavise o njihovoj talasnoj dužini i frekvenciji) 3. INFRACRVENA TERMOGRAFIJA (tijela različite temperature različito zrače u infracrvenom dijelu spektra. Satelitsko snimanje pomoću skenera sa osjetljivošću temperaturnih promjena od samo 0,2 o C

46 c) GEOFIZIČKA ISTRAŽIVANJA KOD HIDROTEHNIČKIH OBJEKATA Geofizičke metode same nisu dovoljne Puna vrijednost samo sa drugim istraživačkim metodama Sve više u hidrotehnici postaju neophodne Metode geofizičkog istraživanja: c.1 gravitacijska (mjeri gravitacijsko polje) c.2 magnetska (mjeri magnetsko polje) c.3 seizmička (brzina seizmičkih valova) c.4 termalna (razlika temperature) c.5 sonična (brzina zvučnih valova) itd 91 d) STATIČKA ISPITIVANJA DEFORMACIJSKIH KARAKTERISTIKA STIJENE I DRUGA ISPITIVANJA NA TERENU -Dio ovih ispitivanja pripada naučnoj disciplini mehanike stijena -Metode i karakteristike koje su od značaja za hidrotehničke objekte su: HIDRAULIČKI TLAČNI JASTUK VODNA KOMORA SONDAŽNI DILATOMETAR ZA STIJENU 92 46

47 GEOTEHNIČKE PODLOGE HG Geološka i geomehanička komponenta Definišu geološke i geomehaničke osobine temeljnog tla Utvrđuju se istražnim radovima (obavezni) Geološki radovi (prostrane građevine, temeljenje u složenim uslovima) Geološki radovi: primjer sanitarne deponije otpada; klizišta... Geološki radovi: bitna pojava rasjeda (mogući drugačiji slojevi tla sa obe strane) Geotehničke istražne radove izvode specijalizovane firme (građevinac, geolog...) Geotehnički radovi: radovi na terenu, rad u laboratoriji i izrada elaborata 93 HIDROGEOLOŠKE PODLOGE HG Kod HG za zahvat vode (rezerve vode, rasprostranjenost, propusnost tla) Kod akumulacija vode (vododrživost tla, ponori...) Može se mjeriti pritisak PV pijezometrima Kamena pozadina Izvedeni torkreti B-1 i ankeri Ulica 1 Stambeni objekat 1,1 R-1 B-2 2 3,1 1,8 6,1 AB zid visine H=2,60 m Ulica centar 366,00 PV 3 4 B-5 R-3 1,7 1,6 3,6 3,6 2 2,7 5,0 6, ,7 6,0 TP ,0 5 LEGENDA: 1. Nasip, 2. Žuto-smeđa glina sa proslojcima sitne drobine, srednje tvrda, 3. Sivo-plava i smeđa glina sa uklopcima komada dacita, 4. Konglomerati -šljunak i pijesak, krupni, 5. Smeđa glina i drobina, tvrda i 6. Daciti

48 OSNOVE ZA PRORAČUN HG HG vrlo složene (niz konstrukcija i sistema) Građevina: u globalu sve što je sagrađeno na tlu Konstrukcija: sistem povezanih dijelova koji čine cjelinu Npr. riječna HE ima slijedeće konstrukcije: -Zemljani nasipi -Obaloutvrde duž vodotoka -Zemljanu branu na koju se nadovezuje AB brana (sa prelivom i slapištem) -AB strojarnica -AB konstrukcije brodskih prevodnica -AB most (preko svih poprečnih konstrukcija) -Čelične konstrukcije vrata brodske prevodnice -Kanali ispred i iza brodske prevodnice -UPOREDBA: stambeni objekat ima samo jedan konstruktivni sistem (skeletni npr.) 95 Primjer konstrukcije riječne HE Hidrotehničke konstrukcije spadaju u inženjerske konstrukcije Inženjerske konstrukcije: uloga građ. ing. veoma bitna i dominantna Arhitektonske konstrukcije (stambeni objekti): građ. ing. ima servisnu ulogu (statički proračun i dimenzioniranje) 96 48

49 Građevinske konstrukcije: pouzdane (sigurnost, trajnost, upotrebljivost); ekološki prihvatljive; ekonomične i estetski oblikovane Proračuni: osiguravamo pouzdanost HG Proračun konstrukcija: a) proračun stabilnosti b) proračun otpornosti (čvrstoće) c) proračun trajnosti Primjer brane kao HG: -Pregrađuje se dolina -Visinom osigurava dovoljnu V akumulacije -Stabilna (prevrtanje, klizanje) kao kruto tijelo da ne promijeni svoj položaj -Usljed opterećenja da ne dođe do loma brane ili pojave pukotina (kriterij otpornosti) -Uz redovno održavanje osigura proračunski vijek trajanja 97 Proračunima dokazati zadovoljenje projektnih kriterija Projektni kriteriji određeni propisima i standardima Projektni kriteriji mogu se odrediti po pravilima struke (H brane...) Proračuni u studijama i projektima (nivoi projektovanja) Nivoi projektovanja 98 49

50 MATERIJALI I GRAĐENJE HG koristimo materijale postojane na mraz Materijali beton (nearmirani i AB) glina S and G kamen (lomljeni, drobljeni) asfalt drvo geosintetici 99 HIDROTEHNIČKI BETON HG HB primjena HB posebni uslovi vodonepropusnosti, niska toplotna hidratacija, otporan na mraz i habanje, mala zapr deformacija usljed skupljanja i T, otporan na agresivno dejstvo voda i tla

51 HB podjela na 3 načina 1) Prema položaju u odnosu na NV: a) podvodni stalno pod vodom b) u zoni promjenjivog NV između max. i min. NV c) iznad NV 2) Prema dimenzijama konstrukcije: a) masivni min dimenzija > od 1m i ukupna V > 10m 3 b) nemasivni jedna dimenzija < od 1m ili V < od 10m 3 3) Prema agresivnosti vode: a) beton koji nije ugrožen agresivnim dejstvom vode b) beton koji je ugrožen agresivnim dejstvom vode 101 Uslovi kvaliteta betona i sastavnih dijelova betona Definisani standardima Kod HB propisuju se i ispituju: 1) MB preko čvrst. na prit. 90 dana nakon ugrad (razlika od običnog) 2) Vodonepropusnost max prit vode pri kome voda ne smije procuriti kroz određeni broj uzoraka obilježava se slovom V ispred broja koji predstavlja zahtjevani prit u barima (1 bar = 10 mvs) V2 ; V4 ; V6 ; V8 ; V12 3) Otpornost na mraz broj ciklusa zamrzavanja i odmrzavanja koji je potreban da bi čvrstoća na prit. betona ispod 75% od čvrstoće prije zamrzavanja

52 4) Čvrstoća na zatezanje propisana za svaki dio konstrukcije HG Nekada se dodaju i posebni zahtjevi termička svojstva, otpornost na abraziju Sastavni dijelovi betona: - C, A, W i armatura ispuniti opšte uslove prema propisima i normama 103 Planiranje i faze izvođenja radova Brane sa pratećim objektima veoma složene HG detaljno isplanirati svaku fazu izgradnje Najvažnije faze izvođenja radova HG brana sa pratećim objektima: 1) Projektovanje sa istražnim radovima 2) Osiguranja potrebnih saglasnosti i dozvola 3) Pripremni radovi pristupni putevi, otvaranje pozajmišta materijala... 4) Radovi na skretanju rijeke (optočni tunel, kanal i sl.) 5) Paraleleno sa 4) idu radovi na objektima iznad NV (upravna zgrada...) 6) Antierozivni radovi u slivu akumulacije 7) Osiguranje temeljne jame i priprema temeljenja

53 8) Betoniranje brane ili nasipanje (zemljana) 9) Betoniranje preliva, slapišta, ispusta 10) Izrada injekcione zavjese 11) Čišćenje buduće akumul. od vegetacije izbjeći eutrofikaciju akumul. 12) Zanatski radovi 13) Montaža opreme 14) Ugradnja sistema za uzbunjivanje 15) Probno punjenje akumul u tri etape I etapa punjenje do nivoa koji je = 1/3 H brane II etapa podizanje vode za još 1/3 H brane (ako je ok u I etapi) III etapa podizanje vode do KNU 16) Monitoring za vrijeme izvođenja, probnog punjenja akumul. geodetska osmatranja vizuelna osmatranja HG, opreme i okolnog terena 17) Tehnički prijem objekta i puštanje u rad 105 DOZVOLE I DOKUMENTI HG projektovati i graditi prema prostornom uređenju Nadležne institucije (potrebne dozvole): 1) LOKACIJSKA DOZVOLA -uslovi za gradnju -podloga za lokacijsku dozvolu = idejni projekat HG ili zahvata -dio lokacijske dozvole su vodni uslovi 2) GRAĐEVINSKA DOZVOLA -na osnovu glavnog projekta -može se početi sa gradnjom

54 3) UPOTREBNA DOZVOLA -Nakon završetka gradnje, a prije početka korištenja HG -Utvrđuje se da je HG izgrađena prema građevinskoj dozvoli i projektu i da je pogodna za upotrebu