Seminarski rad-Brane 2017
4.GRADNJA BRANE
Građenje visokih brana spada u veoma kompleksne hidrograđevinske radove,koji zahtevaju vrlo kvalitetna istraživanja pregradnog meesta i solidno izvođenje radova.Zbog fundiranja brane potrebna su detaljna geološko-hidrogeološka i geomehanička istraživanja. 4.1.Istražni radovi Osnovni stav za sigurnost brane je prikladno i savesno izvođenje temelja, na mjestu koje je po geomorfološkim, litološkim i strukturnim parametrima prikladno za primanje konstrukcije
brane. Zavisno o tipu brane, teren treba imati određena svojstva s gledišta stabilnosti, postojanosti i nepropusnosti, i to utoliko bolja ukoliko su veća opterećenja koja će delovati. Prethodna istraživanja moraju obuhvatati detaljna geološka snimanja, bušenja, istraživanja geotehničkih osobina stena, stupnja karstifikacije, hidrologije terena, pa je potreban tim stručnjaka različitih profila. Naravno, s razvojem znanja proširio se i raspon potrebnih istraživačkih radova, a time i troškovi za njihovo izvršenje. Studije se ne smeju vršiti na brzinu, pa je za njih potrebno i nekoliko godina.
Studije i istraživanja moraju obuhvatati i celo područje budućeg umetnog jezera. Ova ispitivanja važna su, pre svega, za pravilno određivanje potrebne visine brane, nepropusnosti područja i potrebnih tehničkih mera osiguranja. Studije moraju obuhvatiti svu ekonomsku problematiku u vezi s potapanjem područja i preseljenjem stanovništva, kulturnih spomenika i slično. 4.2.Gradnja masivnih brana
Masivne brane obično se grade u dve ili više faza. Korito reke pregradi najprije posebnim zagatom na onoj strani gde su predviđeni ispusti, a kada se ovi izgrade i opreme, pušta se voda preko njih, a novim zagatom se pregradi preostali do reke. Visina zagata ovisi o trajanju gradnje i o hidrološkim karakteristikama reke. Ona se izabere obično tako da se za vreme
gradnje ne dopušta preplavljivanje jame. Za visoke brane takav postupak nije moguć na većim rekama, nego se problem rešava tako da se celo korito pregradi s pomoću uzvodne i nizvodne pomoćne brane, na dovoljnoj udaljenosti od građevinske jame, a voda se posebnim obilaznim tunelima sprovodi izvan rečnog korita. Agregat za betoniranje brana može biti od rečnog šljunka ili od drobljenog kamena određene granulacije, koji mora biti prethodno dobro ispitan. Cement treba imati što nižu hidratacijsku to plinu, pa se portland cementu često dodaje troska iz visokih peći. Organizacija radova na betoniranju prestavlja složen problem koji treba dobro proučiti, naročito za visoke brane. Beton se ugrađuje pomoću kamiona – pumpi, toranjskih dizalica s posudama. Pri ugradnji betona pojavljuje se i termički problem, jer temperature dostižu 40 ºC, a ponekad i više, pa se mora kontrolisati termoelementima. Betoniranje blokova brane vrši se izmenično po slojevima visine 1,5 do 2 m. Vrlo je važno koristiti vibratore s velikim brojem titraja (10.000 1/min) za zbijanje betona. Između vodoravnih slojeva nastaju radni prekidi, jer se novi
Seminarski rad-Brane 2017
1. UVOD
Brana ili usporna građevina je specifični hidrograđevinski objekt koja pregrađuje vodotok ili drugu vodenu masu radi zadržavanja količine vode na željenoj visini. Služi za različite namene, kao što su stvaranje akumulacija (kontrolirano ispuštanje vode) ili retencija (privremeno zadržavanje vode), zahvat vode (za vodoopskrbu ili navodnjavanje), kanaliziranje vodotokova i u druge svrhe. Brane se posebno grade radi iskorištenja voda,pre svega vodnih snaga. Brane koje se izvode za iskorištenje hidroenergije, istovremeno mogu da služe za druge
vodoprivredne svrhe,kao na primer melioracije zemljišta, ublažavanje poplava,snabdijevanje vodom naselja i industrije i dr. Česti izrazi za brane su i pregrade . 1.1.Istorijat brana Prve brane pojavljuju se u Mesopotamiji i Srednjem istoku, gde su se gradile za kontrolu vodenog toka reka Tigar i Eufrat koje su znale biti vrlo nepredvidive. Prva poznata brana bila je Brana Jawa, u Jordanu, oko 100 km severoistočno od glavnog grada Ammana. Ova
gravitacijska nasuta brana bila je visoka 4,5 m, široka oko 1 m i duga oko 50 m. Datira oko 3000. godine p.n.e. U drevnom Egiptu bila je sagrađena Brana Sadd-el-Kafara, 25 km južno od Kaira. Bila je 102 m duga i 87 m široka, a sagrađena je oko 2800. ili 2600. godine p.n.e. Stari Rimljani bili su poznati po tome što su mogli organizovati velika gradilišta, tako da su izgradili veliki broj brana. Stvarali su umetna jezera za opskrbu vodom u sušnom razdoblju, a upotrebljavali su mort i rimski beton, tako da su mogli sagraditi i veće objekte. Njihova najviša brana je bila Brana Subiaco, u blizini Rima, koja je bila visoka 50 m. Poznat je i Valerijanov most ili Band-e Kaisar u Iranu, koji je bio deo brane.
Brana Kallanai je masivna brana od neobrađenog kamena, duga preko 300 m, 4,5 m visoka i široka 20 m, na reci Kaveri, u indijskoj državi Tamil Nadu, koja je najveća stara brana koja je i danas u upotrebi, a sagrađena je u 1. veku. Namena je preusmeriti reku za navodnjavanje. Du Jiang Yan je najstariji sustav za navodnjavanje, koji u sebi ima branu, a završen je 251. godine. Nalazi se u provinciji Anhui (Kina) i sadrži ogromno umetno jezero za navodnjavanje, koje ima opseg oko 100 km, a koristi se i danas. Procenjuje se da danas
ima oko 800.000 brana širom svijeta, od toga 40.000 preko 15 m visine.
Seminarski rad-Brane 2017
2. VRSTE BRANA
Nivo podignutoga vodostaja zove se uspor, a visina, za koju se vodostaj povrh brane podigao u
odnosu na svoju prvobitnu visinu, usporna visina. Brana je temeljna, ako joj je kruna niža od nivoa neusporenog prirodnog vodostaja, u protivnom slučaju ona je slapna. Brane mogu biti stalne, pokretne ili mešovite. Stalne brane u celosti su nepomične masivne građevine, kojima se ne može regulisati vodostaj uzvodno od brane, a višak vode se preliva preko krune brane. Brane mogu biti nasute, o d kamena (danas rietko) ili armirano-betonske. Ako se vodostaj ne može regulisati, podižu se stalne brane većinom samo u gornjem toku planinskih
vodotoka ili u duboko usečenim koritima, gdje dizanje vodostaja kod prelivanja velikih voda ne prouzrokuje štete na obalnom području. Stalne se brane grade do visine od približno 15 m; ako im je visina veća ili ako zatvaraju dolinu u brdovitom terenu, zovu se dolinske pregrade, a ako se grade od zemljanog nasipa, zovu se usporni nasipi. Brane visine do 15 m nazivaju se niske, više od toga nazivaju se visoke. Pokretne brane sastoje se od pokretnih konstrukcija, tzv. zapornica,
smeštenih među stubovima. Dizanjem ili spuštanjem zapornica otvara se proticajni presek vodotoka među stupovima. Tako se reguliše proticanje vode kroz branu, a time i vodostaj uzvodno od brane. 2.1.Vrste brana prema visini
Razlikuju se niske i visoke brane. Prema međunarodnom standardu (engl. International Commission on Large Dams, ICOLD), u visoke brane spadaju sve one brane čija visina od temelja do krune iznosi više od 15 m, kao i one više od 10 m koje imaju dužinu po kruni veću od 500 m, veće umetno jezero od 100.000 m3, ili ako preko njih treba propuštati količinu vode veću od 2000 m3/s. Sve druge brane smatraju se niskima. 2.1.1.Niske brane
Niska brana predstavlja građevinu koja uglavnom ima zadatak da skreće vodni tok ili da podiže vodostaj u koritu i na taj način omogući plovidbu. Svaka niska brana stvara koncentraciju pada i time omogućava iskorišćenje vodne snage, može se iskoristiti za vodene sportove, može služiti i za zadržavanje nanosa, za sprečavanje erozije i sl. Niske brane služe i
Seminarski rad-Brane 2017
za skretanje vode u cilju napajanja kanala za navodnjavanje polja, kanala za opskrbu industrijskih postrojenja, plovnih kanala, kao i tunela koji odvode vodu do hidroelektrana.
2.1.Brana Grand Coulee je primjer gravitacijske brane
2.2.Brana Gordon na Tasmaniji je lučna brana
Seminarski rad-Brane 2017
2.3.Brana Daniel-Johnson, Quebec, Kanada, je rasčlanjena brana sa lukovima 2.1.2.Visoke brane
Visoke brane služe za stvaranje umeetnog jezera, koje se može upotrebiti za pogon hidroelektrane, navodnjavanje ili plovidbu. Najviša brana na svetu je Brana Nurek u Tadžikistanu.
2.2.Vrste brana prema materijalu Prema materijalu od kojeg se grade brane razlikuju se masivne brane od kamena ili betonskih blokova, od kamena u mortu, od betona i od armiranog betona, te nasute brane od zemlje, peska, šljunka ili kamena. 2.2.1.Masivne brane Na masivnoj pregradi razlikuju se uzvodni deo (izdignut iznad korita) ili telo brane, koje se suprostavlja pritisku vode, i nizvodni deo, manje više u obliku ploče položene po koritu, koji se zove slapište. Prednji uzvodni deo, obično okomit, produžuje se do stenovite ili
nepropusne podloge. Na isti način se završava i prag slapišta na nizvodnom delu. Masivne brane stalnog karaktera danas se grade isključivo od betona. Glavni problem u vezi s ovim branama prestavlja propuštanje velike količine vode. Problem se rešava ostavljanjem protočnih polja ili preliva u telu brane, na kojima se smeštaju pokretne zapornice. Visina zapornica, širina i broj protočnih polja zavise od topografskih i hidroloških parametara; one
