콘크리트 중력댐 단면설계

콘크리트 중력댐 단면설계

1. 기본삼각형 특성

• 중력댐은 댐의 자중에 댐이 작용하는 외력에 대하여 안정을 유지하도록 단면을 결정한다. 이 경우 경제적인 최소단면은 댐축 방향으로 단위폭을 갖는 기본 삼각형 단면으로 하는 것이 일반적이다. 댐의 단면형은 다음 순서에 따라서 결정한다.

1. 댐 지점의 기저 표고를 정한다.
2. 소요 저수량에서 일정한 만수위를 정한다.
3. 방수로의 설계와 관련하여 저수지의 홍수시에 대한 최대 홍수위를 결정한다.
4. 여유고를 산출하여 댐마루 표고를 정한다.
5. 1, 2, 3에 의해서 정해진 댐 높이에서 기본 단면형을 정한다.

• 댐의 안정에 관해서는 전도, 활동, 제체 콘크리트와 기초암반의 사용응력(working stress)이 이들의 허용응력을 초과하지 않는 등의 3가지 조건을 만족해야 한다. 기본 단면형에 있어서는 전도에 대한 안정조건으로 결정하고 나머지 항목에 대해서는 안전율을 검토하여 결정하며, 만약 필요하면 기본 단면형을 수정한다.
• 단면의 안정조건은 다음과 같은 3가지 조건을 만족하도록 결정한다.

1. 전도에 대한 안정 : 외력의 합력이 제체 수평단면의 중앙 1/3 내에 들어가야 한다.
2. 활동에 대한 안정 : 전단마찰 안전율이 4 이상을 만족해야 한다.
3. 압축응력이 허용응력을 초과하지 않도록 결정한다. 단, 댐체와 기초가 맞닿은 부위에서의 지반지지력은 기초지반의 허용지지력을 초과하지 않도록 결정한다.

 

2. 비월류부의 높이

• 비월류부의 높이는 예측하지 않은 대홍수, 수문 조작상 불의의 사고, 바람 또는 지진에 의한 파랑 등에 대비하여 충분한 여유를 취한다.
• 댐의 비월류부의 높이는 다음 ①과 ②의 값 중에서 가장 큰 값을 취한다.

• 바람에 의한 파랑의 저수지 수면에서의 높이(유의파고)는 댐 제체 상류면이 연직 또는 연직에 가까운 경우에는 SMB법에 의하여 식 (6.9)와 같이 산정한다.

• 지진에 의한 파랑의 저수지 수면으로부터 높이는 일반적으로 다음 식 (6.10)에 의하여 산정한다.

 

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3. 필렛 채용

• 높이가 100m를 넘는 중력댐이나 기초암반 전단강도가 비교적 작은 경우에 중력댐의 단면형상은 전단에 대한 안정성 조건으로 정하고, 댐 높이가 늦아지는 양안부 단면에서는 상류면에 연직방향 인장응력을 발생시키지 않는 조건으로 정한 단면으로 한다.
• 일반적으로 중력댐의 단면형상은 <그림 6.4(a)> 의 단면 대신 <그림 6.4(b)>의 단면을 채용하는 것이 유리하며, 이와 같이 기본삼각형에 부가된 상류측 두께 증가 부위를 필렛이라 한다.

<그림 6.4> 전단마찰 안전율로 정한 단면 예

 

4. 댐 콘크리트의 강도 및 응력

• 댐 콘크리트 배합강도는 재령 91일 강도를 기준으로 하며, 그 소요강도는 설계응력에 대하여 필요한 안전율을 갖도록 결정한다.
• 댐 제체 콘크리트의 거푸집 제거 시기는 상하류면의 경우 콘크리트 압축강도가 3.5MPa에 달한 이후로 하는 것을 표준으로 한다.

 

5. 댐의 활동에 대한 안정 및 기초암반의 안정

• 댐 콘크리트와 암반의 접촉면 및 기초암반내의 약점으로 나타나는 면에 따라서 마찰저항과 전단력의 비는 4보다 커야 하며, 기초암반에 비하여 과대한 응력이 발생하지 않도록 한다.
• 댐의 활동에 대한 안정은 다음의 Henny 식으로 산정되는 전단마찰 안전율로 결정한다.

 

출처 : 댐 설계기준