بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود

بحث عن السـدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود

تعتبر السدود من أعظم وأضخم الإنشاءات المدنية التي يبنيها الإنسان على الإطلاق . وخلال حلقات التاريخ بنيت السدود الضخمة لدرء أخطار الفيضانات ، وري الأراضي الزراعية ، وتوليد كفايات هائلة من الطاقة الكهربائية باستغلال قدرات الطبيعة الكامنة في الماء المحجوز . وبذلك نجد أن السدود غيرت منذ زمن مضى معالم واضحة في الحضارة البشرية .وتعتبر السدود من المنشأت الهندسية القديمة جدا ،فقد بنيت أوائل السدود في العالم قبل أكثر من 5.000 سنة ، حيث كان المصريون القدامى السباقون لبناء أول وأضخم السدود التي عرفتها البشرية ، وليس هذا فحسب ، بل ابتكروا أيضا العديد من النماذج المختلفة للسدود الكفيلة بمقاومة قوة مياه الأنهار العنيفة .

إن الأنواع الشائعة من السدود هي التي تنشأ من نوع واحد من المواد أو ذات الردم الترابي والردم الصخري مع قالب ترابي ، أو ذات الواجهة الخرسانية ، والسدود الخرسانية التي تعتمد على الجاذبية أو القوس أو الدعامات الواقية.

السدود القوسية Arch dams ...

يرتبط تصميم السدود دائما وكأي إنشاء هندسي بجيولوجية المنطقة وطبيعة التربة والتضاريس . وتعتبرالسدود القوسية من أبسط أشكال السدود وأقلها تكلفة من حيث المواد والتصميم من أي نمط من أنماط السدود الأخرى ، وأشهر أمثلته سد الأتازار El Atazar Dam في إسبانيا .ويستخدم هذا النوع من تصميم السدود في الأماكن الضيقة والصخرية ، حيث يكون السد على شكل قوس منحني يحجز خلفه الكميات الهائلة من مياه الأنهار .

توزع القوى ...

يقوم الشكل الهندسي المقوس للقوس خلال عملية ضغط المياه المحجوزة خلف السد ، حيث تقوم المياه بتطبيق ضغط كبيرعلى السطح الخلفي المحدب للجدار ، مما يسبب انضغاط القوس الجداري باتجاه التماسك والتقارب للمادة الجدارية من بعضها البعض بسبب شكلها الهندسي كما هو موضح في الشكل السابق .

السدود المدعمة Buttress dams ...

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Art149-4

قد تكون هذه السدود منبسطة قليلا أوكثيرا أو مقوسة ، لكن هناك دائما أساسيات تصميمية تميزها عن غيرها وهي سلسلة من الركائز ( تستخدم لنقل القوى المؤثرة على الجدار الى منطقة أخرى أكثر قوة وتحمل كالأرض أوالأساسات ) . حيث تقوم هذه الركائز الإنشائية بتقوية ودعم بناء السد من الجهة الخارجية في اتجاه مجرى النهر .ومن أهم الأمثلة على السدود المدعمة بركائز إسمنتية هو سد بارتليت Bartlett Dam في ولاية أريزونا الأمريكية .

توزع القوى...

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Art149-5

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Art149-5

بحسب التصميم الهندسي لهذه الأنماط من السدود ، تقوم المياه بتوليد قوى ضغط كبيرة ناتجة عن وزنها باتجاه جدار السد مسببة دفعه أو انقلابه بينما تقوم الركائز في الجهة المقابلة برد فعل معاكس تماما في محاولة لتثبيت البناء في مكانه ، بينما يكون وزن الركائز مطبقا بالكامل الى الأرض . .

السدود الردمية Embankment dam...

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Art149-6

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Art149-6

وهي سدود ضخمة مكونة من الصخور والأتربة ، مشابهة لنمط سدود الجاذبية ، حيث تعتمد هذه السدود على أوزانها الهائلة في مقاومة القوى الهائلة الناتجة عن المياه المحجوزة ، وما يميز هذه السدود هو كثافة المادة داخلها ، فالعازل الداخلي يمنع ترشح أو تسرب المياه عبر بناء السد . وتعتبر هذا النوع من السدود التي تتميز بالإنشاء الضخم أشهر أنواع هذه السدود .وأحد الأمثلة سد نيو واديل New Waddell Dam .

توزع القوى ...

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Art149-7

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Art149-7

تدفع قوى ضغط المياه على طول الجدار باتجاه دفعه للانقلاب ، في حين يعمل الوزن الهائل لمادة السد أو الجدار على تثبيت الجدار في مكانه بسبب الجاذبية التي تدفعه باتجاه الأرض بشكل دائم وعلى طول حائط السد .

سدود الجاذبية Gravity dams ...

وهي سدود ضخمة تقوم بمقاومة القوى الضخمه للمياه بشكل كلي من خلال أوزانها (قوة الجاذبية الأرضية للجدار المانع الإسمنتي المصمم بطريقة هندسية ذات قواعد ضخمة ومتوازنة).

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Art149-8

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Art149-8

وتتم عملية تشكيل الإسمنت من خلال تفاعلات كيميائية تعطي كميات كبيرة من الطاقة الحرارية .وعندما يتم تبريد الإسمنت يترافق تدريجيا بانكماش للمادة ، تترافق هذه التقلصات للمادة عند التبريد المفاجئ أو الغير منتظم بتشققات في المادة قد لاتكون ذات أهمية في حال عمليات الصب الجدارية البسيطة ولكنها تشكل كارثة في حالة السدود التي تستهلك 12 مليون يارد مكعب من الإسمنت كما في سد غراند غولي Grand Coulee لذلك يتم التحكم بشكل دقيق أثناء عملية إنشاء هذه السدود لمنع تكون شروخ الإنكماش، ففي مثالنا هذا قام المهندسون بضخ مياه باردة خلال شبكة معقدة من الأنابيب في الخرسانة الإسمنتية للمساعدة في تبريد الإسمنت خلال تصلبه ، وهذه العملية بالإضافة الى الحماية من حدوث التشققات الإسمنتية من شأنها أن تسرع عملية التبريد التي من الممكن أن تستغرق أكثر من 200 عام فيما لو تركت لتبرد بشكل حر في الطبيعة .

وتعتبر معظم سدود الجاذبية كسد غراند غولي في العاصمة واشنطن ، من الأنماط المكلفة جداً في الإنشاء بسبب حاجتها لكميات هائلة من مواد البناء كالإسمنت .حيث يعتبر هذا السد أحد أضخم الإنشاءات الإسمنتية في العالم ، فكميات الإسمنت التي استهلكها بناء السد هذا تكفي لبناء طريق سريع highway يقطع الولايات المتحدة بالكامل . حيث تعادل مساحة قاعدة السد أربع أضعاف مساحة قاعدة أكبر أهرامات الجيزة في مصر .وبلغت المساحة التخزينية للسد421 مليار قدم مربع ، أما تكلفته فقد بلغت سنة 1942م أكثر من 300 مليون دولار أميركي .

السدود الحجرية Rock - Fill Dams ..

هي سدود اشبه بالسدود الترابية إلا ان مادة الاملاء الرئيسية فيها
هي الحجر . حيث يتم الاملاء بالقاء الحجر اكواماً او رصفه باليد او فرشه
على شكل طبقات يتم حدلها بالحدل الإهتزازي (vibratory compaction ) .

السدود الحجرية الكبيرة يتم انشاؤها على تربة حجرية الا ان الاسس فيها لا تحتاج إلى تلك القوة المطلوبة في غيرها من السدود التي تعتمد على وزنها في مقاومة ضغط المياه كالسدود والكونكريتية الوزنية

ان السدود الحجرية لها من الاستقرارية الجيدة بحيث انها تقاوم الهزات الارضية دون تخلخل السد , ولهذا السبب فإن السدود الحجرية تستعمل كثيرا في السدود ذات الارتفاع العالي جدا مثل سد (nurek) في الاتحاد السوفيتي (سابقا) حيث يعتبر اعلى سد في العالم فهو سد من الاملاء الحجري .

ان الصفة الاساسية للسدود لكي تحجز المياه لا بد من وجود طبقة صماء تمتد على طول السد واستناداً لنوع الطبقة الصماء في السد الحجري
هناك نوعان من :

1- ذات الغشاء غير النفاذ (Impervious membrane)
حيث تتكون الطبقة الصماء في هذا النوع من الكونكريت او الكونكريت الاسفلتي واحيانا من الحديد . توضع هذه الطبقة على جانب مقدم السد فوق طبقة من قطع الحجر المرصوفة باليد والطبقة الاخيرة تغطي الحجر المفروش عشوائياً في جسم السد .

2- ذات اللب الترابي حيث تكون الطبقة الصماء عبارة عن لب معمول من التربة الصماء في وسط السد , ومثل هذه تسمى ايضا
السدود الترابية - . ان اللب الترابي يمكن اي كون في الوسط
وبصورة عمودية كما في الترابية او مائلا وغير متماثل الجهتين .
في مثل هذه يفصل اللب عن الاملاء بالحجر بمرشحات يتم اختيار مادتها
جيدا وعلى جانبي اللب .

في السدود القديمة لا يوجد حدل اما في الوقت الحاضر فإن الحالات الاهتزازية (vibratory rollers ) تستعمل بنجاح في حدل مثل هذه السدود .

ملاحظات مهمة:
* ان اكبر حجم مسموح به للحجر يتحدد بمعدات النقل ونوعها ، القطع يصل حجمها إلى 2 م3 كانت تستعمل في الماضي . اما في الوقت الحاضر فإن الحجر المستعمل والاكثر شيوعا هو اصغر حجما من ذلك .

* ان ذات الغشاء غير نقاذ (membrane type)
اكثر كلفة من ذات اللب الترابي .اضافة إلى ذلك في ارتفاعات
المياه تزيد على 100 متر فإن الغشاء غير النفاذ يندر استعماله وذلك لعدم وجود المعلومات الكافية عن كيفية سلوك هذا الغشاء وعمله تحت هذا الارتفاع من المياه .

*سمك الغشاء الكونكريتي يعتمد بصورة عامة على اعلى منسوب للمياه في الخزان ويجب ان لا يقل عن 1% من ارتفاع الماء امام السد ويجب وجود تسليح حديدي في الكونكريت بمقدار 0.5 % بالاتجاهين .

عندما يكون الاملاء بالحجر عشوائيا على شكل طبقات او اكوام فإن ميل الجوانب يكون حوالي 1.4 افقي إلى 1 عمودي . ميل جانب مؤخر السد يأخذ نفس الميل المذكور او اكثر انحدارا (flatter) .

* ميل مقدم السد ذو غشاء غير النفاذ يمكن ان يكون مساويا لما ذكر او اكثر انحدارا منه ولحد ( 1,75 - 1 ) ويمكن ان يصل إلى (2.5 إلى 1 )
للسدود العالية ذات اللب الترابي .

* ان الطبقة التي يفرش عليها الشغاء غير النفاذ والتي ترصد
باليد عادة يجب ان يؤخذ الحذر عند الرصف بحيث ترصف كل القطع
الحجرية على سطوح مستقرة جيدا وتملأ كافة الفراغات بقطع الحجر
الصغيرة وان سمك هذه الطبقة يزداد من (1.5 إلى 3 متر )
عند القمة إلى 0,5 % من الارتفاع الكلي عند القعر

* في ذات اللب الترابي يتم تصميم اللب غير النفاذ بموجب نفس الاسس المتبعة في تصميمه في الترابية .

سد بيز (beas dam )

يقع هذا السد في البنجاب . يبلغ ارتفاعه 132.6 متر عن اعمق مستوى الاسس .
تم انشاء لب مركزي عريض غير نفاذ للمياه محمي من الجهتين بمواد مرشحة
مع اكتاف من الحصو والرمل نفاذة للمياه .
بلغ مجموع الكميات الترابية الاملائية التي جهز بها السد 36,05 مليون متر مكعب . تبلغ سعة الخازن الحي لخزانه (live capacity) ما مقداره
8,14 بليون متر مكعب من المياه على مساحة مقدارها 254 كيلومتر مربع .
وقد زاد حجم الاملاء الكلي للسد على 64 مليون متر مكعب .

انــــواع الســـدود...

تقسم السدود الى نوعين حسب الشكل وحسب مواد الأساس foundation materials
القسم الأول ويسمى السدود الخراسانية concrete dams

القسم الثاني وتسمى السدود الأملائية او التخزينية file dams
وتنقسم الى نوعين املائية ترابية earth fill dams واملائية صخرية rock fill dams
---------------------------------------

السدود الخراسانية (الاسمنتية ) CONCRETE DAMS
وتقسم هذه السدود الى ثلاثه انواع
خراسانية تثاقليه وخراسانية مقوسة وخراسانية ذات دعائم BUTTERS
وتقسم هذه السدود الى ثلاثه انواع بناء على شكلها ومواد الاساس المستخدمه في بنائها
1- السدود الخراسانية التثاقلية : gravity dams وتعتمد في قوتها على وزن الاسمنت المقاوم للضغط الجانبي للماء side pressure والهزات الأرضية EARTHQUKES وقوة الجاذبية الأرضية
GRAVITY
بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Big_grav

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Big_grav

- السدود الخراسانية المقوسة
وتعتمد ايضا مثل التثاقليه في كمية الاسمنت المستخدمة في السد لمواجهة مختلف القوى المؤثرة على السد ولكن هنا كمية الاسمنت اقل وتتحذ شكلا مقوسا لاحظ الصوره

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Big_arch

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Big_arch

تعبتر هذا النوع من السدود مفيدا في المناطق الضيقة وشوف استعرض فيما بعد انواع القوى المؤثرة على كل نوع من هذه السدود

النوع الثالث من السدود الخراسانية ويسممى السدود الخراسانية المدعمه او Buttress Dam
وتعتمد على دعائم كما نرى في الصورة التالية وكمية اسمنت اقل من السدود التثاقلية

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Big_butt

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Big_butt

القوى المؤثرة على السدود......

تؤثر على السدود بشكل عام قوى مختلفة وتهدد ثبات السد ويجب علينا معرفة هذه القوى لنعرف اهمية دراسة الموقع جيولوجيا قبل بدء العمل في السد

ا-قوى ناتجة عن ضغط وزن المواد المستخدمة في بناء السد....

نوع الضغوط الناتجه عن وزن السد نفسه وتوزيعها يعتمد على شكل السد والمواد المستخدمه في بنائه فالسدود الخرسانية (concrete dams) يمكن اعتبارها تراكيب متماسكه
تشكل كتلة واحدة لذلك تكون الضغوط المسلطة من هذه السدود تكون موزعه فوق المساحة الكلية للاساس

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Press1

بينما تتصرف السدود الاملائية بشكل لدن (semi-plastic behavior) ويعتمد الضغط على اي نقطة يعتمد على سمك السد فوق تلك النقطه فقط

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود P4

ب- قوى ناتجة عن ضغط مياة الخزان ....
الماء يضغط باتجاه وجه السد المواجه لأعلى النهر وتزداد الضغوط مع العمق حيث يسبب تأثيرات كبيره على القاعده أكثر من الاماكن العليا

من خلال الصورة السابقه للخزان الاملائي لاحظ الاسهم التي تشير باتجاه اليمين حيث توضح اتجاه ضغط المياه على جسم السد الاملائي

ج-قوى ناتجه عن ضغط المياه في الفراغ ....

اذا تسربت المياه من الاسفل بفعل الشقوق او المسامية فأن هذه المياه تولد ضغوطا رافعه uplift pressures تؤثر على السطح الكلي للسد حيث تكون قوة الرفع الى الاعلى مساوية تقريبا لقوة الضغط الهيدروستاتيكي عند العمق نفسه وتتأثر بهذه النوع من القوى السدود التثاقلية

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Grav_u

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Grav_u

وتعالج هذه المشكله بزياده كتلة السدود التثاقلية اما السدود المقوسه Arch لاتخضع لمثل هذه الضغوط نتيجة المساحة القليلة لقاعدة السد التي تؤثر عليها الضغوط التحتية ولكن هناك خطر من ناحية تصدع الصخر مباشرة تحت الاساس
بعد ان عرفنا في الماضي السدود الخراسانية وانواعها ننتقل اليوم الى النوع الاخر من السدود وهي
السدود الاملائية fill (embankment) dams او السدود التخزينية

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Big_ebnk

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Big_ebnk

وينقسم هذا النوع من السدود الى قسمين
السدود الاملائية الارضية الترابية
السدود الاملائية الارضية الركامية

وسوف اتناول كل واحد منهما

السدود الاملائية الارضية Earth Fil Dams الترابية

هي سدود تتكون اساسا من المواد المفككة مثل الطين والحصى والرمل وفتات الصخور والحجر الطيني

لاحظ الصور التالية

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Hydr2

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Earth1

نلاحظ من الصورتين ان السدود الاملائية الترابية تتكون من نواه core وعلى جانبيها طبقتين من الطين او الفتات

السدود الاملائية Rock Fill Dams الركامية
وتشابة هذا النوع مع السدود الترابية الاملائية من حيث ان كلاهما من مواد مفككة ولكن هنا المواد المفككة
من مكاسير الصخور ويمكن ان تكون هذه السدود كتله واحدة

بحث عن السدود. الانشاءات المدنية.بناء السدود Rock1

نلاحظ جانبي السد مواد صخرية وليش طين او فتات كما في السدود الاملائية الترابية

بشكل عام تبنى السدود الارضية الاملائية عاده في الظروف التالية :
1-اسسس غير متجانسة hetrogenous foundation وغير قوية التحمل لتتحمل ضغوطا عالية لتتحمل ضغوط عالية تنتج من سد كونكريتي مثلاً
2- وجود صخور ملائمة يستفاد منها لبناء السد
3-وجود كمية كافية من الطين لأستعمالها نواة للسد clay core
4- سهولة الوصول الى الموقع وملائمة الموقع لحركة المكائن الضخمة ومناورتها

» إبداعات هندسية | بناء السدود
» المهندسون المسلمون و بناء السدود
» مخاطر أعمال الانشاءات
» البتراء المدنية الوردية
» طريقة جديدة لمواجهة انهيار السدود