Schwerkraftdamm - Gravity dam

Willow Creek Dam in Oregon , eine walzenverdichtete Beton-Gewichtsstaumauer

Eine Gewichtsstaumauer ist ein Damm aus Beton oder Steinmauerwerk, der dazu dient, Wasser zurückzuhalten, indem nur das Gewicht des Materials und sein Widerstand gegen das Fundament verwendet werden, um dem horizontalen Druck des gegen ihn stoßenden Wassers entgegenzuwirken. Schwerkraftdämme sind so konstruiert, dass jeder Abschnitt des Damms stabil und unabhängig von jedem anderen Dammabschnitt ist.

Eigenschaften

Schwerkraftstaumauern erfordern im Allgemeinen steife Felsfundamente mit hoher Tragfähigkeit (leicht verwittert bis frisch), obwohl sie in seltenen Fällen auf Erdfundamenten errichtet wurden. Die Tragfähigkeit des Fundaments begrenzt die zulässige Lage der resultierenden Kraft und beeinflusst die Gesamtstabilität. Auch die steife Natur der Gewichtsdammstruktur verzeiht unterschiedliche Fundamentsetzungen, die zu Rissen in der Dammstruktur führen können.

Gravity Dämme bieten einige Vorteile gegenüber Staudämme , der Hauptvorteil ist , dass sie kleinere tolerieren können Ströme ohne Schaden über Topping, wie der Beton Scheuer resistent ist. Große Überströmungen sind immer noch ein Problem, da sie die Fundamente scheuern können, wenn sie nicht im Design berücksichtigt werden. Ein Nachteil von Gewichtsstaumauern besteht darin, dass sie aufgrund ihrer großen Aufstandsfläche anfällig für Auftriebsdrücke sind, die als destabilisierende Kraft wirken. Auftriebsdrücke (Auftrieb) können durch Innen- und Fundamententwässerungssysteme reduziert werden. Während des Baus erzeugt der abbindende Beton eine exotherme Reaktion. Diese Wärme dehnt den Kunststoffbeton aus und es kann bis zu mehreren Jahrzehnten dauern, bis er abgekühlt ist. Beim Abkühlen ist der Beton steif und rissanfällig. Dafür zu sorgen, dass dies nicht geschieht, ist die Aufgabe des Designers.

Entwurf

Schwerkraftdämme werden gebaut, indem zuerst ein großer Teil des Landes in einem Abschnitt eines Flusses weggeschnitten wird, damit Wasser den Raum füllen und gespeichert werden kann. Nachdem das Land abgeschnitten wurde, muss der Boden getestet werden, um sicherzustellen, dass er das Gewicht des Damms und des Wassers tragen kann. Es ist wichtig sicherzustellen, dass der Boden im Laufe der Zeit nicht erodiert, wodurch das Wasser einen Weg um oder unter den Damm schneidet. Manchmal reicht der Boden aus, um diese Ziele zu erreichen; zu anderen Zeiten erfordert es jedoch eine Konditionierung durch Hinzufügen von Stützgesteinen, die das Gewicht des Damms und des Wassers stützen. Es gibt drei verschiedene Tests, die durchgeführt werden können, um die Stützkraft der Stiftung zu bestimmen: der Westergaard-, Euler- und Lagrange-Ansatz. Sobald das Fundament bebaubar ist, kann mit dem Bau des Damms begonnen werden. Gewöhnlich werden Gewichtsstaumauern aus einem starken Material wie Beton oder Steinblöcken gebaut und in einer dreieckigen Form gebaut, um die meiste Unterstützung zu bieten.

Klassifizierungen

Die häufigste Klassifizierung von Gewichtsstaumauern erfolgt nach den Materialien, aus denen die Struktur besteht:

Verbunddämme sind eine Kombination aus Beton- und Staudämmen . Die Baustoffe von Verbunddämmen werden für Beton- und Dammdämme verwendet.

Schwerkraftstaumauern können nach Plan (Form) klassifiziert werden:

Schwerkraftstaumauern lassen sich nach ihrer Bauhöhe einteilen:

  • Niedrig, bis zu 100 Fuß.
  • Mittelhoch, zwischen 100 und 300 Fuß.
  • Hoch, über 300 Fuß.

Erdbeben und Ökosysteme

Schwerkraftdämme sind so gebaut, dass sie einigen der stärksten Erdbeben standhalten . Obwohl das Fundament einer Gewichtsstaumauer so gebaut ist, dass es das Gewicht des Damms und des gesamten Wassers trägt, ist es ziemlich flexibel, da es eine große Menge an Energie absorbiert und in die Erdkruste abgibt. Es muss die Energie eines Erdbebens absorbieren können, denn sollte der Damm brechen, würde eine riesige Wassermenge flussabwärts rauschen und alles zerstören, was ihm in den Weg kommt. Erdbeben stellen die größte Gefahr für Gewichtsstaumauern dar und müssen deshalb jedes Jahr und nach jedem größeren Erdbeben auf Risse, Dauerhaftigkeit und Festigkeit geprüft werden. Obwohl eine Lebensdauer von Gewichtsstaumauern zwischen 50 und 150 Jahren erwartet wird, müssen sie gewartet und regelmäßig ersetzt werden.

Ein weiteres Problem bei Gewichtsstaumauern betrifft Ökosysteme. Da sich beim Bau eines Damms die Strömung und die Wassermenge ändern, hat dies in der Regel Auswirkungen auf die Fläche des Damms und alles danach. Wenn Wasser, das normalerweise zwei Wochen im Jahr in einem Gebiet fließt, nun ständig fließt, beginnt dort neues Leben zu leben und zu wachsen. In ähnlicher Weise werden die Dinge sterben, wenn Sie das Wasser an einem Ort abschneiden, an dem das ganze Jahr über Wasser fließt. Viele Umweltschützer haben Probleme mit Staudämmen wegen ihrer Auswirkungen auf die Umwelt.

Verweise

Literaturverzeichnis

  • Kollgaardand, EB; Chadwick, WL (1988). Entwicklung von Dam Engineering in den Vereinigten Staaten . US-Ausschuss der Internationalen Kommission für große Staudämme.
  • Dämme der Vereinigten Staaten - bildliche Darstellung von Landmark Dams . Denver, Colorado: US-Gesellschaft für Staudämme. 2013.