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여수로 급경사수로
1. 선형
- 급경사수로 평면형의 부적당한 만곡은 일정치 않은 흐름으로 충격파를 일으키므로 가능한 한 만곡이 작은 평면형을 선정하며, 직사각형의 단면을 원칙으로 한다.
- 급경사수로를 부득이 만곡시켜야 할 경우에는 흐름이 상류상태에 있는 부분에서 만곡시키되, 가능한 한 수면폭의 10배 이상의 큰 곡률반경으로 한다.
- 굴착량 절감 등 경제적인 면을 고려하여 수로폭을 수축시킬 경우에는 횡파, 파의 처오름 및 월류, 불안정한 유황 등이 발생되지 않도록 점진적으로 수축시킨다.
- 급경사수로 폭을 확대할 경우에도 원활한 유황과 완전한 확대효과를 내기 위해서 확대폭 각도를 적절하게 정한다. 급경사수로의 확대 각도는 다음의 한계각도 이내로 한다.
- 수로바닥의 종단경사는 급경사수로 지점의 지질, 지형학적인 제한인자를 고려하여 결정하되, 가급적 급변화가 되지 않도록 한다. 급경사수로의 경사는 원칙적으로 상류부에서 완만하고 하류부에서 급하게 한다.
- 급경사수로의 종단경사 변화부의 철형 부분의 곡선은 포물선 식에서 유래한 다음식에 의한다.
- 급경사수로의 종단경사 변화부의 요형 곡선부의 최소 곡률반경은 아래식으로 주어지는 기준을 따르며, 최소한 수심의 10배 이상의 값을 취한다.
2. 급경사수로 측벽
- 급경사수로는 어느 부분에도 댐 본체나 여수로의 안전에 지장을 주는 월류를 일으키게 해서는 안 된다. 따라서 여수로의 급경사수로에는 특히 많은 여유고를 주어 구조물의 안전을 도모한다.
- 급경사수로 측벽의 여유고는 계획홍수가 방류될 때의 수심, 유속의 함수로서 아래의 식을 이용하여 산정한다. 그러나 가능최대홍수가 방류될 때 수로 측벽에 손상이 생기더라도 댐체의 안전에 영향이 미치지 않을 경우에는 가능최대홍수량 기준의 여유고를 고려할 필요가 없으나 흐름이 측벽을 월류하지 않도록 한다.
3. 급경사수로의 라이닝
- 급경사수로의 바닥과 측벽은 고속류의 난류에 의해서 일어나는 침식을 방지하고 장기간 매끈한 표면을 유지할 수 있도록 콘크리트 구조물로 하며, 콘크리트 두께는 최소 30~40cm로 하되 시공성과 운영중 세굴 등을 고려하여 결정한다.
- 철근은 온도변화에서 산출한 철근량 또는 콘크리트 단면의 0.2%중 큰 값을 취한다.
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4. 급경사수로의 이음
- 급경사수로에서는 콘크리트 라이닝이 하류로 이동하지 않도록 횡단방향으로 적당한 간격의 키(key) 및 수축 이음매를 설치한다. 키의 간격은 시공속도와 경사각도 등을 고려하여 결정한다.
- 수축 이음의 간격은 일반적으로 10~15m 정도로 하며, 유수에 의한 이음부의 파괴를 방지하기 위하여 이음 하류 모서리는 모따기를 한다.
- 급경사수로의 이음매는 반드시 콘크리트면에 직각으로 설치한다. 그러나 콘크리트면이 예각으로 되면 구석부분의 콘크리트는 시공상 공극이 생기기 쉽고 약점이 되므로 이음매를 피한다.
5. 급경사수로의 공기혼입장치
- 급경사수로내 평균유속이 12~15m/s 이상이면 공동현상에 의한 손상이 발생하기 시작하며, 유속이 20m/s 이상이면 수로표면이 매끈하고 수로경계면이 흐름의 유선과 동일하더라도 공동현상에 의한 손상을 방지하기 어렵다.
- 고유속의 흐름이 발생하는 대규모 댐의 여수로에는 공동현상(cavitation)으로 인한 급경사수로의 콘크리트 표면손상을 방지하기 위하여 적절한 공기혼입장치(air entrainment device)를 설치한다.
- 여수로 흐름의 공기혼입은 고유속이 작용되는 동안에 공동현상의 침식작용(cavitation pitting)으로 인한 피해방지를 위해 효과적으로 사용된다.
- 댐에서 사용되고 있는 공기혼입장치는 다음 세가지 종류가 있다.
- 굴절형(deflector-type) 공기혼입장치
- 벽단식(offset-type) 공기혼입장치
- 홈형(groove-type) 공기혼입장치
- 우리나라에서는 굴절형과 벽단식의 단점을 보완하기 위하여 이 두 종류를 혼합한 형태의 공기혼입장치를 주로 많이 사용하고 있다.
출처 : 댐 설계기준
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