해당 내용은 Leibniz Universität Hannover의 Bauingenieurwesen(건축-토목공학) 과정에 참여하였을 당시 수업 내용을 개인적으로 정리한 것입니다.
저 스스로 복습의 의미도 가짐과 동시에, 독일에서 건축공학을 전공하시거나 특히 Leibniz Uni에서 건축공학을 공부하시는 분들께 조금이라도 도움이 되지 않을까 하는 마음으로 포스팅을 시작합니다.
- 댐(Stauanlagen)의 구성 : 위어(Wehr) + 저장소(Stauhaltung) + ggf. 발전소(Krarfwerk) + ggf. 선박용 수문(Schiffsschleuse)
- 갑문식 댐(Staustufen)의 등급은 Fallhöhe(낙차)에 달려있음 : 낙차가 낮을 수록 등급이 낮음. (Stufen III 이 가장 높음)
- BHQ (Bemessungshochwasserquerschnitt)에 따라서 분류가 됨. (BHQ1 < BHQ2)
- 댐의 분류
1) 고정형 댐 (feste Wehre)
2) 이동형 댐 (bewegliche Wehre)
3) 복합형 댐 (kombinierte Wehre)
- 댐의 작업
1) 전환을 위한 상류 지역에서 댐밍 (관개, 식수 공급, 에너지 생성)
2) 페어웨이 깊이 증가
3) 유속을 줄여 바닥 안정화
4) 지하수 높이 올리기
5) 낙하 높이 증가 (잠재 에너지 확보)
6) 휴양지 제공
- 댐의 효과
1) 지질 운송의 변화, (저수지의 저류 및 수중 심화 경향)
2) 위어 앞 부유물질의 침전
3) 상류 지역의 지하수 수위 올리기
4) 하류 지역의 지하수 수위 낮추기
5) 낮은 유속으로 인한 수질 변화
6) 수역권내의 사회에 미치는 영향
- 고정형 댐 (Feste Wehre)
1) 유속 또는 유량에 따른 상부 수위 (인위적으로 조절할 수 없음)
2) BHQ2를 위함
3) 콘크리트 구조는 (b:h / 너비:높이)가 0.75와 0.85 사이여야 함
4) Überfallbeiwerte μ는 댐의 형태에 따라서 달라짐 (표 참조)
5) 고정형 댐의 독특한 형태로는 Messwehre와 Hebewehre가 있음
- 이동형 댐
1) 목적에 맞게 배출 제어 가능
2) 위험한 진동, 음압 및 캐비테이션을 방지할 수 있음
3) Wehrverschlüsse는 전기 기계, 유압 또는 수압으로 제어됨
- 이동형 댐의 형태
1) Hubschützen
2) Drehschützen
3) Kombinierte Schützen
- N-1 조건
1) BHQ1은 위어 필드의 실패 또는 실패시에도 보장되어야 함
2) 배수 용량이 가장 큰 둑은 개방되지 않은 것으로 간주 할 수 있음
3) 터빈 유량을 사용해서는 안됨
4) 예외 : 작은 단일 경간 위어시스템, 수용가능한 영향권, 수위가 높아도 구조적 안전성이 위태롭지 않음
- 이동형 댐의 종류
- 플랩 위어 (Klappenwehre)
• 스크류 캡(Drehverschluss) 위로 넘쳐서 흐름
• 상류층(물)의 빠르고 정확한 변화
• 다른 위어와 결합 가능
• 대부분 단면 또는 양면 드라이브
• 플랩 피벗 포인트가 모래가 없는 영역에 배치
• 드라이브에 장애가 발생하더라도 홍수 발생시 기능을 함
• 수평으로 60~70°설치
• 덮개 아래에 설치된 드라이브를 더 잘 보호 할 수 있음
- 제트 리퍼 (Strahlaufreißer)
• 음압으로 인한 진동을 방지하기 위해 씰과 오버 플로우 제트 사이의 공간을 환기
• 작은 오버 플로우 높이에서만 효과적
- Fischbauchklappe
• 댐핑 높이 3~4m
• 거의 아치형이 없고 비틀림에 강한 플랩
• 단면 또는 양면 유압 드라이브
• 단순화된 프레임 워크 모델 또는 쉘 모델로 모델링
- Hubschütze
• 요즈음 거의 사용되지 않음
• 큰 양력(Hubkräfte)이 필요함
• 특히 롤러 게이트의 경우 위어 기둥에는 큰 틈새가 필요함
• 동적 수압은 근사 방정식에 의해 간단한 경우에 결정될 수 있음
• 0.7~2.0m의 게이트 개방폭에 대한 유속의 등선
- Nadelwehre
• 일반적으로 역사적인 위어 또는 비상시 사용
- Sektorwehre
• 입구와 출구를 열고 닫음으로써 폐쇄 본체의 유압 운동으로 기능
• 최대 약 60m의 명확한 너비 확보 가능
• 6m에서 9m 사이의 댐밍 높이 확보
• 비쌈
- Drucksegmentschütze
- Zugsegmentschütze
• 상류 측의 세그먼트암 및 베어링
• 수위 아래 보관 -> 따라서 빙결(동결) 없음
• 드라이브가 흐름에 있기 때문에 수문의 너비를 줄이는 것이 필요함
• 대안 : 폐쇄장치의 하류 쪽에서 작동 → 하지만 높은 위어 부두가 필요
• 압력 세그먼트에 비해 드라이브 및 유지 관리에 단점
- Schlauchwehre
-위어 시스템 설계 (Entwurf von Wehranlagen)
-사전 계획
1) 계획 개념 + 도면 (계획된 구조의 목표에 따라)
2) 비용 추정 / 비용 비교 계산
3) 계획 제약
4) 사양 및 사양
5) 선호하는 변형이 있는 변형 매트릭스
-위어 (내륙 지역)의 노출 등급
1) 부식이나 공격의 위험이 없는 경우 (Kein Korrosions- oder Angriffsrisiko)
-> X0 : 콘크리트를 공격하지 않는 환경에서 철근 또는 내장 금속이없는 부품
2) 탄산화로 인한 보강 부식 (Bewehrungskorrosion, ausgelöst durch Karbonatisierung)
-> XC1 : 건조하거나 지속적으로 습함
-> XC2 : 젖음, 드물게 건조
-> XC3 : 적당한 습도
-> XC4 : 번갈아 습식 및 건식
3) 해수를 제외한 염화물에 의한 보강 부식 (Bewehrungskorrosion, verursacht durch Chloriede, ausgenommen Meerwasser)
-> XD1 : 적당한 습도
-> XD2 : 젖음, 드물게 건조
-> XD3 : 번갈아 습식 및 건식
4) 해수 염화물에 의한 보강 부식 (Bewehrungskorrosion, verursacht durch Chloride aus Meerwasser)
-> XS1 : 짠 공기,하지만 해수와 직접 접촉하지 않음
-> XS2 : 수중
-> XS3 : 조수 지역, 물보라 및 분무 지역
5) 결빙으로 인한 상해 및 제빙제/해수 없음 (Frostangriff und ohne Taumittel/Meerwasser)
-> XF1 : 제빙 제없이 담수로 적당한 수분 포화
-> XF2 : 해수 및 / 또는 제빙 제없이 적당한 수분 포화
-> XF3 : 제빙 제없이 담수로 높은 물 포화
-> XF4 : 해수 및 / 또는 제빙 제없이 높은 물 포화
6) 화학적 공격으로 인한 콘크리트 부식 (Betonkorrosion durch chemischen Angriff)
-> XA1 : 화학적으로 약하게 공격적인 환경
-> XA2 : 화학적으로 적당히 공격적인 환경 및 해양 구조물
-> XA3 : 화학적으로 매우 공격적인 환경
7) 마모로 인한 콘크리트 부식 (Betonkorrosion durch Verschleißbeanspruchung)
-> XM1 : 적당한 마모
-> XM2 : 심한 마모
-> XM3 : 매우 심한 마모
8) AKR (알칼리-실리카 반응)에 의한 콘크리트 부식 ( Betonkorrosion infolge AKR(Alkali-Kieselsäurereaktion))
-> WHERE : 정상적인 후 처리 후 오랜 시간 동안 촉촉함이 남아 있지 않고, 사용 중 건조 후 대부분 건조 된 콘크리트.
-> WF : 사용 중 자주 또는 장기간 습기가있는 콘크리트
-> WA : WF 급의 응력에 더해 외부로부터 잦은 또는 장기간의 알칼리 공급에 노출되는 콘크리트.
-> WS : 높은 동적 하중과 직접적인 알칼리 침투에 노출 된 콘크리트.
- 등급 결정 예시 (Beispiel)
-> 답은 아래에 있음
- Entwurfsplanung
• 사양 및 요구 사항 업데이트
• (대략) 치수가 결정됩니다.
• 검증 가능한 주제별 계산
• 비용 계획 및 계산 (수량 결정 포함)
• 공사 일정
- 계산 방법 정리중
- Fragestellung
1) Welche Fallhöhe (bei Mittelwassernabfluss) muss ein Querbauwerk mindestens aufweisen um gemäß DIN 19700-13 als Wehr zu gelten?
-> Antwort) 30 cm
2) Welche Zufluss für die Bemessung betrachtet neben dem GZT auch den GZG und die Dauerhaftigkeit?
-> Antwort) BHQ 1
3) Bitte wählen Sie die Antworten aus, die auf die n-1 Bedingungen zutreffen.
a) BHQ2 ist auch bei Ausfall eines Wehrfeldes sicherzustellen.
b) Das Wehrfeld mit der größten Abflussleistung ist als nicht zu öffnen anzunehmen
c) Der Turbinendurchfluss darf mit angesetzt werden
-> Antwort) B
4) Wählen SIe die utreffenden Aussagen aus.
a) Strahlaufreißer dienen der Schwingungsminderung
b) Bei kleinen Überströmungshöhen sind anstatt der Strahlaufreißer Belüftungskanäle vorzusehen.
c) Klappen als Wehrverschlüsse sind möglichst senkrecht anzuordnen um eine maximale Stauhöhe zu erzielen.
-> Antwort) A
읽어주셔서 감사합니다.