+- Gotovi Seminarski Diplomski Maturalni Master ili Magistarski (https://www.maturskiradovi.net/forum)
+-- Forum: Obrazovanje (/Forum-obrazovanje)
+--- Forum: Maturski radovi (/Forum-maturski-radovi)
+--- Tema: Maturski rad iz elektrotehnike tema:brane (/Thread-maturski-rad-iz-elektrotehnike-tema-brane)
Maturski rad iz elektrotehnike tema:brane - milan1389 - 23-12-2009 01:54 PM
Стр. 1
-Увод-
Брана је привремени или стални вештачки објекат на води. Гради се у речном кориту у сврху уређења тока и искоришћења водене снаге. Река, део мора или језера место на коме се гради брана може се преградити у целости или делимично. Према материјалу бране могу бити: земљане, дрвене, дрвено-земљане, камене или бетонске. Основна подела брана је на ниске и високе.
-Ниске бране-
Према међународној дефиницији у ниске бране спадају оне бране чија висина од темеља до круне не прелази 15m. Ниске бране имају углавном за циљ да подижу водостај или скрећу водени ток, а једновремено омогућавају искоришћење водене снаге; могу бити непокретне или покретне. Непокретне бране могу бити бетонске или од камена, зидане у малтеру или од мешаног малтера као нпр. од дрвета и камена. Могу бити изграђене и од жичаних корпи у које се ставља крупно камење (слика а). Челичне бране се конбинују са бетонским ослонцима. На слици б приказан је карактеристичан пресек дрвене бране. Бране сличних типова код нас се могу видети само на мањим рекама као објекти уз воденице или пилане. Друга врста ниских брана су покретне бране. Покретне бране се састоје од непокретног масивног дела изграђеног од бетона или зида од камена у цементном малтеру, и од покретног дела који чине уставе. Уставе су углавном изграђене од метала а понекад и од дрвета (слика ц).
Сл. 1.
Ниске бране
а) Пресек насуте бране (брана на реци Сави у Словенији)
б) Пресек дрвене бране
ц) Пресек кроз покретну брану.
Стр. 2
-Високе бране-
Према међународној дефиницији у високе бране спадају бране чија висина прелази 15m. као и оне више од 10m. које имају дужину по круни већу од 500m. Високе бране служе за стварање вештачких језера, односно акумулационих базена за разне сврхе као што је наводњавање, производња електричне енергије у хидроелектранама, заштита од поплава, регулација пловидбе и др. Према материјалу од којих се граде високе бране делимо на:
-Масивне бране
-Насуте бране
Највеће бране у Југославији су: Ђердапска (висина 35 m. и дужина 440m.), Гранчарево на реци Требишници (висина 124 m.), Јабланица на реци Неретви (висина 80 m.)
У свету су познате бране код Asuana na Nilu u Egiptu (висина 111m. и дужина 5000m.) Grande Dihence u SAD (висина 284 m.)
Сл 2.
Пресек кроз високу брану Гранчарево на реци Требишњици. Запремина бетона је 370 000
кубних метара.
Стр. 3
-Зашто се граде бране-
Изградња брана позната је преко 3000 година, у вези са наводњавањем земљишта у старом Египту, Мезопотамији, Кини итд.
Брана је препрека у речној долини изграђена да зауставља отицање воде. Неке бране усмеравају заустављену воду у канале, у резервоаре одакле се вода спроводи кроз цеви, или у водене тунеле. Те бране служе за наводњавање, за производњу електричне енергије или за обезбеђење снабдевања водом. Бране којима се подиже ниво воде користе се за производњу електричне енергије или за стварање вештачких језера да би се омогућила пловидба преко препрека у речном кориту. У неким случајевима бране заустављају подизање и спуштање нивоа воде услед плиме и осеке. Бране такође служе и за чување воде која је потребна за време пољопривредне сезоне, или за време ниског водостаја река. Људи су такође градили бране ради одбране, односно умањења последица од поплава. У овом случају нагомилана вода се мора одма после поплаве испустити како би одбрамбени систем био спреман за нову поплаву.
Примитивни облици изградње брана задржали су се још и данас у те сврхе и у сврху искоришћења енергије воде за погон воденица. Грађене су насуте бране и зидане бране. Тек у XVI веку бране добијају знантније димензије. Снажан напредак у усавршавању облика брана и техници њиховог извођења почиње крајем XIX века, када је усавршена могућност преноса електричне енергије на велике даљине водовима високог напона.
Изградња брана после Другог светског рата знатно је порасла, тако да је од 1964 постојало већ око 9000 високих брана; око 150 брана имало је висину преко 100 m ; а 8 брана прелази висину од 200 m.
У бившој СФРЈ прва висока брана изграђена је 1896 у Клињу, да би се омогућило наводнавање Гатачког поља у источној Херцеговини. Пре другог светског рата на територији бивше СФРЈ постојале су свега 4 високе бране. Крајем 1964 овај број се попео на 55.
Стр. 4
-Како се граде Бране-
Пре више хиљада година људи су градили велике земљане и камене бране на рекама. У то време бране су служиле углавном за спречавање поплаве и за наводњавање.
Данас људи граде бране у свим земљама света, почев од малих брана па све до великих инжењерских подухвата за које је потребно рад хиљада радника и тешких машина неколико година. Уместо камене грађе за модерне бране користи се бетон. Да би брана била сигурна мора да стоји на чврстом темељу и ослања се на чврсте ослонце са страна. Подлога која се нађе одмах испод темеља бране није увек чврста стена, па се зато у таквим условима подлога мора насипати. Често се за подлогу користи шљунак, песак или слојеви земље. Такви слојеви се морају учинити непропусним за воду помоћу челика, бетона или глине.
Све бране се морају конструисати тако да се обезбеди отицање сувишне воде ако је резервоар иза бране пун. То се обезбеђује отоком, бетонским преливником или кроз отворе уграђене у саму брану.
Стабилност бране зависи од тежине, зато се неки типови брана зову ‘тешке’ бране. Најједноставније тешке бране су троугласте у пресеку. Бране саграђене од земље и стења имају стране нагнуте и узводно и низводно, док тешке бетонске бране имају узводну страну вертикалн а нагнуте су ка низводној страни. Троугласта брана има широку основицу и зато боље одолева снази воде која врши притисак. Праве бране се пружају преко реке у равној линији а лучне тешке бране саграђене су тако да су извијене.
Стр. 5
-Масивне бране-
Ова врста брана мање више се изграђује у две или више фаза. Корито реке преграђује се најпре посебним зидом на оној страни где су предвиђени испусти, када се ти испусти изграде и опреме кроз њих се пушта вода а затвара се преостали део реке и преграђује.
За високе бране такав поступак није могућ на већим рекама, преоблем се решава тако што се цело корито прегрaди уз помоћ узводне и низводне бране на довољној удаљености од места грађевинске јаме, а вода се посебним обилазним тунелима спроведе мимо речног корита. Тунела може бити више у зависности од количине воде коју треба пропуштати. Ови тунели се касније могу потпуно зазидати или преградити чепом који се може лако минирати у случају потребе. Масивне бране се граде од камена или бетонских блокова зидане на суво, од камена који се зидају у малтеру или од армираног бетона.
Цемент треба да има што нижу хидратациону топлоту па се додају материјали који хладе цемент. Бетонирање брана је веома сложен процес који треба пажљиво изводити, нарочито за високе бране, где се количине бетона нагло повећавају. На лицу места праве се грађаре где се производи бетон. За транспорт бетона од грађаре до бране користе се; кабловски кранови, торањски кранови , камиони или неки други погоднији начин.
Дневно напредовање уградње бетона данас достиже цифру од неколико хиљада кубних метара. Приликом уграђивања бетона појављује се и термички проблем, јер температуре достижу и до 40 с па и знатно више. Ово се спречава са централног места специјалним уграђеним термоелементима. Бране се граде у блоковима, вертикалним ламелама да би се спречило прскање бетона а између њих се остављају фугне. На гравитационим бранама фугне су паралелне а на лучним радијалне. Бетонирање блокова бране врши се наизменично по слојевима висине 1,5 и 2,0 m. Бетон истресен прибија се булдожерима или первибраторима. У конструктивном смислу масивне бране се могу поделити у 2 главне групе:
- Гравитационе бране
- Лучне бране
Стр. 6
Сл. 3
Организација рада на Брани Tignes у Француској, где је 632000 кубних метара било уграђено за 196 радних дана. Максимална дневна уграђена количина је износила 4500 кбних метара. Брана је избетонирана у току лењих сезона 1951 и 1952.
Стр. 7
-Гравитационе бране-
На сваку брану делују спољне силе: притисак воде на узводном делу, притисак воде од филтрације на спојници, у високим пределима притисак леда у нивоу језера и притисак евентуално наталаженог наноса. Унутрашње силе су заштитна тежина, притисак воде, силе које настају услед промене температуре бетона и силе услед скупљања бетона. Да би се смањио утицај сила услед температрне промене и скупљања бетона, бране се обично приликом изградње у вертикали деле на парцеле широке 10…20 m. Спојнице треба посебно осигурати и инјектирати након што се бетон охладио. С обзиром на важност претходно наведених утицаја сила, гравитациону брану треба пројектовати тако да у њој постоји равнотежа између притиска воде и саме бране, узимајући у обзир оптерећење. За стабилност бране треба да буду испуњени следећи услови: сигурност против превртања, сигурност против клизања, обезбеђена прописна подлога на којој треба да се изгради брана. Данас се гравитационе бране пројектују приближно, да би било лакше испитивање ради безбедности бране. У данашње време углавном се граде бетонске гравитационе бране, а ретко кад од камена зиданог у цементном малтеру. На слабој подлози гравитационе бране се граде од камена или бетонских блокова без малтера. Све врсте ових брана могу бити грађене у правцу или закривљене.
Сл.4
Карактеристични пресеци неких савремених гравитационих брана:
1) Gorica na Trebisnjici (висина 26m)
2) Moste na Savi (51.5 m)
3) Fontana na Tennesse u USA ( 146 m)
4) Hoover na reci Kolorado u USA ( 221 m)
5) Grande Dixence u Svajcarskoj( 284 m)
Стр. 8
-Лучне бране-
Лучне бране су настале због тежње да се штеди на трошковима и времену грађења. Статички делују на принципу да се терет расподељује на темеље и на бокове бране. Због смањених димензија имају много веће деформације, па је за њих од великог значаја и питање чврстоће бетона. Економија у димензијама у односу на гравитационе бране износи 30…70%. Зависно од топографских и геолошких услова профила у којем се граде. Израћују се од бетона, армираног бетона и од камена. Могу се примењивати веома витке конструкције, до односа ширине профила према висини бране L/h=2. Нормални однос за дебље конструкције износи 3…4. У USA је лучна брана направљена и од односа L/h=9. Изградња таквих брана је најпогоднија у долинама профила “V”, јер се на тај начин с повећањем оптерећења смањује дужина лукова од круне према темељу. Долазе у обзир и други облици долине, али се тежи симетрији облика, да би се постигла што једноличнија расподела напона. Ако не постоји симетрија примењују се друга решења. Да би лучно деловање у брани било што веће, да би димензије биле што мање а искоришћење напона што боље, мора радијус закривљености бити што мањи а централни угао што већи. Оптимално деловање постиже се ако је однос радијуса и дебљине круга већи од 4 m а централни угао већи од 90 степени. При мањем углу смањује се наведени однос, па конструкција почиње све више да се понаша као греда. Све лучне бране могу се сврстати у два основна типа:
а) Лучне бране са константним радијусом закривљености
б) Лучне бране са константним централним углом.
а)
б)
Сл.5
Слици а боље одговара долина профила “U”, а слици б боље одговара долина профила “V”.
Стр. 9
На слици која следи приказани су карактеристични пресеци лучних брана.
1-Vaiont Italija
2-Mayvoisin Svajcarska
3-Glen Canyon USA
4-Tignes Francuska
5-Vally de Lei Italija
6-Frera Italija
7-Kariba Juzna Rodezija
8-Grancarevo na Trebisnjici
9-Castillion Francuska
10-Jablanica Na Neretvi
11-Enchahent Francuska
12-Bocac Na Vrbasu
13-Gage Francuska
14-Ibar Bosna
Сл. 6
Стр. 10
-Насуте бране-
Ове бране могу се поделити у две групе: земљане бране од хомогеног материјала; земљане и камене бране од нехомогеног материјала. Граде се на стени или земљи. Препоручују се у профилима у којима су непропусни слојеви на већој дубини, а не седрже материјале које вода раствара. Нису јако осетљиве на неједнолика слегања, као ни на потресе (земљотресе). Материјал од којег се граде увек у извесниј мери пропушта воду, па постоје процеђивања из горње у доњу воду. Филтрација се врши по Дарцујевом закону, коефицијент филтрације креће се од 10^-1 cm/s за шљунак, од 10^-8 cm/s за глину. Након теренских и лабораториских истраживања материјала и дефинитивног избора на основу техничких и економских критеријума, треба испитати слабост бране против клизања, као и стабилност тла на ком се брана налази. Битан проблем при димензионирању представља стабилност косина, односно њихов максималан нагиб. Урушавање настаје услед клизања масе насипа према доле. Опасност од клизања може се спречити одводњавањем, тј. стављањем филтарских слојева дренаже. Минималан профил насуте бране је трапез са покосима не стрмијим од 1:1,4 чиме је осигурана постојаност покоса са фактором сигурности 1,5. Висина круне бране треба да је најмање 1,5 m изнад највишег водостаја, круна има ширину зависну од намене али на вишим бранама не мању од 6 m.
У хомогене материјале за изградњу насутих брана спада лакоровита земља и песак са 15….20% глине. Мора се испитати њихова стишљивост, чврстоћа и оптимална влажност при уграђивању. Уграђивање захтева погодне временске услове, који се понекад тешко постижу кроз дужи период, па се време грађења продужује. Максималан нагиб косина је 1:2. Узводне косине се поплочавају да би се заштитиле од деловања воде, а низводне се облажу бусеном. Материјал се насипа у слојевима 15…20 cm дебљине и набија ваљцима. Бране овог материјала се веома ретко граде.
Данас се чешће граде бране од нехомогеног материјала да би се спречило процеђивање. Непропусни материјал се уграђује са узводне стране. Ако је подлога пропусна за воду мора се насути слој који непропушта воду од глине, бетона или инјекционе завесе. Познат је случај бране Serre-Poncon на реци Durance у Француској где је завеса дубока 100 m а пролази кроз алувијални нанос. Ако се заштитни слој налази на узводној страни, мора бити заштићен од оштећења и рушења. Нагиб брана од овог материјала се креће од 1:1,5 до 1:2,5. На подручју бивше СФРЈ налази се брана Власина овог типа висине 33m.
Стр. 11
Сл. 6
а)
На слици а приказано је процеђивање кроз насуту брану:
1) Филтерски слој
2) Дренажни слој
3) Депресиона линија
б)
На слици б приказан је попречни пресек насуте бране Serre-Poncon.
1) Филтерски слој
2) Насип од алувијалног материјала
3) Крупни блокови
4) Дренажни слој
5) Инјекциона завеса
Стр. 13
-Корита за пропуштање дрвета, рибље
стазе и бродова-
Корита за рибље стазе димензионисана су у зависности од величине риба које треба њиме да пролазе. Те стазе се састоје од низа малих базена чији се ниво постепено снижава из горње у доњу воду. Ако је брана виша треба након сваких 4 m поставити одмаралишта у облику већих базена. На врло високим бранама постављају се и посебни лифтови за транспорт риба, уколико је то потрбно из економских или других разлога.
Пр. Рибље стазе највећег обима и у највећем броју има брана Bonneville на реци Kolumbiji у USA. Да би се омогућило савладање једне 20 m високе степенице, изграћене су четири стазе и неколико лифтова. За њихово функционисање троши се 2 m кубне vode/sec.
Објекти за пропуштање бродова састоје се од једне или две бродске коморе, што зависи од интензитета саобраћаја. Њихове димензије одговарају величини бродова којима треба да служе за прелаз из доње воде у горњу и обрнуто. То су обично скупи објекти.
Пр. На брани Aschach на Дунаву било је потребно да се у њих угради око 700 000 m3 бетона, што је износило више него половину бетонских радова на целој брани.
Стр. 14
-Рушење брана-
У протеклих 150 година срушило се у Америци око 110 брана од чега је 65% било насутих. У Европи и Северној Африци број срушених брана је неколико пута мањи и износи 12. Сва рушења обично прате веће или мање катастрофе. Земљане бране могу се срушити преливањем воде преко бране, због филтрације, деформације тла или грешака при грађењу.
Гравитационе бране се често руше под утицајем напрезања, ерозијом темеља услед филтрације, због помицања тла, лома у тлу или услед грешака при грађењу. Бране се обично руше услед преливања воде или грешака у фундрирању. Рушење бране се може спречити ако се правовременим осматрањем утврде поремећаји. Ако се правовремено уочи опасност, може се присилно испразнити језгро кроз темељни испуст или на неки други начин и тиме ублажити катастрофа а евентуално и сачувати објекат.
Пример: Брана Vaiont 1963 године изазвана су велика клизишта у језгру услед рушења големе масе брда, вал истиснуте воде прешао је преко бране и потпуно уништио градић који се налазиo у близини бранe. Брана је остала читава.
-Осматрање брана-
Под називом ‘осматрање брана’ подразумевамо скуп свих мерења и опажања која служе за утврђивање понашања брана и стена на које се бране ослањају, деформација и напрезања који у бранама настају за време градње и експлоатације брана. нагли развој изградње брана почетком двадесетог века пратиле су мање или веће катастрофе у смислу рушења брана због недостатка реалних теориских поставки при проучавању тих објеката.
За градитеље брана ранијих генерација бране су биле објекти без живота, непомични. Напредак у примени материјала у грађевинарству и тежња за бољим конструкцијама показали су међутим да бране живе животом који треба да буде осматран и изучаван. Тако је осматрање брана почело редом у земљама где су се бране највише градиле: Немачкој, Швајцарској, Италији, УСА итд.
Сврха осматрања брана је осигурање од изненадних опасних појава на објекту и заштита низводног подручја од катастрофе.
Стр. 15
Литература
1. Техничка енциклопедија TOM 2 ( 1974 Хрватска Загреб )
2. Енциклопедија 1000 Зашто 1000 Зато (1985 Вук Карађић Београд).
3. Мала енциклопедија ( Општа енциклопедија 1986 Београд).
4. Електране и разводна постројења (1995 Београд)
САДРЖАЈ
Увод ……………………………………………………………………………….. 1
Зашто се граде бране……………………………………………………………3
Како се граде бране…………………………………………………………….. 4
Масивне Бране….…………………..…………………………………………… 5
Гравитационе Бране……………………………………………………………. 7
Лучне Бране……………………………………………………………………… 8
Насуте Бране…………………………………………………………………….. 10
Преливи и Испусти……………………………………………………………… 12
Корита за пропуштање дрвета, рибље стазе и бродова………………… 13
Рушење Брана…………………………………………………………………... 14
Осматрање Брана………………………………………………………………. 14
Литература………………………………………………………………………... 15