INTERNACIONALNI UNIVERZITET TRAVNIKFAKULTET POLITEHNIKIH NAUKATRAVNIK

BRANESEMINARSKI RAD

Predmet: Student: Hidrotehnike graevine Mentor : Br. Indexa: Prof.dr. Munir Jahi PT-104/13-II

SADRAJ1.BRANE...................................................................................................................1-11.1.OPTI DIO..........................................................................................................1-11.1.1.Podjela hidrotehnikih konstrukcija.................................................................1-2 1.1.2.Klasifikacija brana............................................................................................2-7 1.2.GRAVITACIONE BETONSKE BRANE...........................................................7-81.2.1.Analiza optereenja...........................................................................................8-81.2.1.1.Kombinacija optereenja................................................................................8-91.2.2.Primjeri izgraenih betonskih gravitacionih brana u Jugoslaviji.....................9-111.3.LUNE BRANE..................................................................................................11-121.4.OLAKANE-KONTRAFORNE BRANE...........................................................13-151.4.1.Primjeri visokih kontrafornih brana..................................................................15-161.5.NASUTE ZEMLJANE BRANE..........................................................................16-161.5.1.Zemljane brane..................................................................................................16-181.5.2.Brane od kamenog nabaaja..............................................................................18-191.5.3.Primjeri savremenih brana od kamenog nabaaja.............................................19-222.ZAKLJUAK.........................................................................................................23-233.LITERATURA........................................................................................................24-24

1.BRANE1.1.OPTI DIOGraevine koje pregrauju rijeno korito ili dolinu,radi podizanja nivoa vode i stvaranja akumulacije,nazivaju se vodojae ili brane.Brane spadaju u grupu skupih i u tehnikom pogledu vrlo sloenih konstrukcija.Veinom su to konstrukcije koje su izloene optereenjima velikog intenziteta.Za razliku od ostalih graevinskih konstrukcija,koje u najveem broju sluajeva ne bivaju tokom koritenja izloene raunskim uticajima,brane su u toku eksploatacije izloene punom intenzitetu optereenja za koja su projektovane.Iako je njihova namjena uglavnom u direktnoj povezanosti sa obezbjeenjem i koritenjem parcijalnih potencijala vodnih resursa,to oteenja i njihova havarija izazivaju velike materijalne tete,esto praene ljudskim rtvama,irih razmjera.Zato njihovo projektovanje i izvoenje zahtjeva vei stepen sigurnosti od ostalih konstrukcija u graevinarstvu.Brane su dio kompleksne naune oblasti koja egzistira pod optim nazivom:hidrotehnike konstrukcije.Hidrotehnike konstrukcije mogu biti stalne ili privremene ininjerske konstrukcije koje su stalno ili povremeno u dodiru sa vodom i pomou kojih se gazduje vodom i sprijeava njeno razorno djelovanje.Hidrotehnike konstrukcije se grade u razliitim klimatskim,hidrolokim i geolokim uslovima i sa raznim namjenama,pa zbog toga ima vie od stotinu razliitih tipova.

1.1.1.Podjela hidrotehnikih konstrukcijaPostoji vie podjela hidrotehnikih konstrukcija.Najznaajnije su:-prema mjestu na kome se grade,-prema uslovima koritenja,-prema djelovanju na tok vode,-prema namjeni koritenjaKarakteristina je podjela hidrotehnikih konstrukcija prema uslovima koritenja:-Stalne hidrotehnike konstrukcije-Privremene hidrotehnike konstrukcije

Stalne hidrotehnike konstrukcijeOve konstrukcije se projektuju radi koritenja vode u odreene svrhe.U zavisnosti od vrste materijala od koga treba da budu nainjene,u ekonomskim proraunima se predvia da e trajati od 25 do 100 godina.Prema znaaju i teti koja bi nastala ruenjem ovakve konstrukcije,obino se dijele u dvije kategorije.Prema ruskim propisima,kategorizacija hidrotehnikih konstrukcija je na osnovne i sporedne.U osnovne hidrotehnike konstrukcije spadaju one konstrukcije kod kojih oteenje ili pregled sa odbnavljanjem dotrajalih dijelova dovodi do potpunog ili dijeliminog obustavljanja rada hidrotehnike konstrukcije.Prema Pravilniku o tehnikim normativima za projektovanje ininjerskih objekata u seizmikim podrujima hidrotehnike graevine su ininjerski objekti koji su svrstani u dvije grupe:van kategorije i prva kategorija.-Van kategorije su:energetski objekti sa instalisanom snagom preko 150MW,visoke brane,vodotornjevi kapaciteta preko 2000 objekti sloenih konstrukcionih sistema,kao i drugi objekti od ije ispravnosti zavisi funkcionisanje drugih tehniko-tehnolokih sistema iji poremeaji mogu izazvati katastrofalne posljedice,odnosno nanjeti velike tete iroj drutvenoj zajednici.-Prve kategorije su:brane koje ne spadaju u kategoriju visokih brana,energetski objekti instalisane snage manje od 150MW,vodotornjevi kapaciteta manjeg od 2000hidrotehniki tuneli,pumpne stanice,cjevovodi,kanali,instalacije vodovoda i kanalizacije,obaloutvrde vodotoka i pristanita,kao i druge hidrotehnike graevine koje nisu svrstane u predhodnu kategoriju.

Privremene hidrotehnike konstrukcijeOve konstrukcije se projektuju i grade sa namjenom da kao privremene graevine omogue izvoenje stalnih konstrukcija u toku graenja.Tu spadaju:zatitni zagati i brane za skretanje vodotoka van zone graenja i optoni tuneli.

1.1.2.Klasifikacija branaBrane se mogu kvalifikovati na vie naina:-prema namjeni-prema vrsti materijala za izgradnju-prema visini-po konstruktivnim karakteristikama sistema-prema evakuaciji voda

Podjela brana prema namjeni.Namjena brana je razliita:za skretanje vodotoka,za usporavanje vode pri izgradnji vodozahvata,za stvaranje akumulacionih prostora za iskoritenje vodnih snaga i vienamjensko koritenje vode za razliite vodoprivredne zahtjeve:vodosnadbjevanje,za obrazovanje retenzija za ublaavanje poplavnih talasa,za tehnoloku vodu,plovidbu,rekreaciju i dr.Koristei klasifikaciju sistema svjetskog registra brana kao pouzdane baze podataka o branama,na osnovu uzorka od 25400 brana u svijetu,utvreni su razliiti razlozi ili namjene za njihovu izgradnju.

Legenda: H-za potrebe hidroenergetike S-za potrebe vodosnadbijevanja C-za potrebe ublaavanja poplavnih talasa I-za potrebe navodnjavanja N-za potrebe plovidbe F-za uzgoj ribe R-za rekreaciju X-ostaloPrikaz namjenske izgradnje brana u svijetu (svijetski registar brana 1998) Ako se zbirno posmatra vodosnadbjevanje i navodjavanje su na prvom mjestu i kao najvanija namjena brana u upravljanju vodnim resursima.Na drugom mjestu je iskoritenje vodenih snaga (HE) i na treem mjestu je stvaranje akumulacionih prostora za kontrolu poplava-ublaavanje poplavnih talasa.Na osnovu istog uzorka brana 2/3 njih su jednonamjenske, ili 1/3 vienamjenske.Vienamjenske brane su viestruko korisne i u mnogo emu umanjuju negativne efekte koji se javljaju kod jednonamjenskih brana.

Podjela brana po vrsti materijala.Prema vrsti materijala od kojeg je izgraeno njihovo tijelo,brane mogu biti:zemljane,kamene,betonske,armiranobetonske,metalne,drvene i kombinovane brane.U odnosu na primjenu materijala za izgradnju brana,na prvom mjestu su nasute brane(brane od zemlje ili kamenog nabaaja).Svega 1/3 brana u svijetu su izgraene od betona.

Podjela brana po visini.Prema visini postoje razliite klasifikacije,u tom sluaju data je klasifikacija u tabeli.1 prema SNIP-u (Ruske-sovjetske norme i propisi) i tabeli.2 za odreivanje klase brana.Zastupljenost brana po visini (ICOLD,1999):

a-za 47425 brana iz 43 drave , b-za SRJ prema ukupnom broju od 69 brana Podjela brana po visini prema SniP-u:

Na gornjoj slici dat je dijagram zastupljenosti brana po visini u svijetu i SR Jugoslaviji.Najvei broj brana je visine od 15 do 29m (31146 brana),dok je u SRJ najvei broj brana visine od 30 do 59 m (28 brana).Po broju izgraenih brana na prvom mjestu je Kina,sa 26094,SAD su na drugom mjestu sa 6775,zatim slijedi nekadanji SSSR,Japan,Indija, i Brazil na estom mjestu.Klase brane:

U tabeli.2 data je klasifikacija brana prema visini konstrukcije,vrsti sredine u kojoj se temelji konstrukcija i posljedicama mogueg ruenja brane.Ako bi ruenje imalo katastrofalne posljedice po gradove,industrijske komplekse,klasa hidrotehnike konstrukcije se poveava za 1,ako to nije sluaj,klasa hidrotehnike konstrukcije moe se smanjiti za 1.

Podjela brana prema konstruktivnim osobinama.Po konstruktivnim osobinama,brane se klasifikuju prema nainu na koji primaju optereenje od vode i prenose ga na tlo.Tu su etiri grupe brana:-gravitacione-lune-luno-gravitacione-kontraforne ili olakane braneTipovi brana izgraenih u SRJ:

Podjela brana prema evakuaciji voda.Prema tome da li se preko brane evakuie suvina voda iz akumulacije ili ne,one mogu biti:prelivne ili neprelivne.U veini sluajeva sve gravitacione betonske,lune i olakane brane su prelivne,dok su nasute brane neprelivne.Brane spadaju meu najvanije,a esto i najskuplje objekte nekog hidrosistema.Zajedniko svim branama je da su izloene velikim optereenjima,pa se prilikom projektovanja i graenja brana,njihova stabilnost postavlja kao primarni zahtjev.Dobro ili loe funkcionisanje hidrosistema ili hidroenergetskih objekata u krajnjoj liniji se odraava na ekonomske dobitke ili tete.Ruenje loe projektovane brane ili loe izvedene,pored ogromnih materijalnih teta,izaziva i veliki broj ljudskih rtava.Ova injenica,kao i samo kotanje brane,ine projektovanje i graenje brana posebno odgovornim.1.2.GRAVITACIONE BETONSKE BRANEGravitacione betonske brane grade se uglavnom u irokim rijenim dolinama,i u sluaju dobrog tla za fundiranje.Osnovna karakteristika tih brana je da,posredstvom svoje teine i vertikalnih optereenja,koja na njih djeluju,obezbjeuju prenoenje horizontalnih optereenja na podlogu-tlo.

Legenda: 1-kontrolna galerija 22 2-injekciono-drenane galerije 2 3-injekciona zavjesa 2 4-poprena drenana galerija 2 5-pomoni zatvara 2 6-glavni zatvara-tablasta ustava 2 7-portalni kran za dizanje tablastih ustava Betonska gravitaciona brana erap-popreni presjek kroz prelivno polje Pri tome se moraju zadovoljiti uslovi da naponi u tlu budu u dozvoljenim granicama,da u temeljnoj spojnici nema napona zatezanja i da postoji i dovoljno veliki koeficijent sigurnosti protiv klizanja,preturanja i isplivavanja.Naponi u tijelu brane moraju biti takoe pozitivni,jer je uslov da se u tijelu brane ne smiju pojaviti zateui naponi.Ukoliko bi se takvi naponi pojavili,mijenja se oblik brane,ili se ona armira tako da zateue sile budu primljene armaturom.1.2.1.Analiza optereenjaBetonske gravitacione brane,kao i ostale hidrotehnike konstrukcije,izloene su stalnim i povremenim optereenjima.Za razliku od ostalih graevinskih objekata,koji se proraunavaju na optereenja odreena odgovarajuim normama,a koja mogu ali ne moraju da se pojave u toku trajanja tog objekta,brane su u toku eksploatacije izloene punom intenzitetu optereenja za koje su projektovane.Optereenja i uticaji koji djeluju na brane kao hidrotehniku konstrukciju se uzimaju iz vaeih normi i propisa,preporuka,rezultata istranih radova koji su sadrani u podlogama za projektovanje,iz projekata hidromehanike,mainske,elektro i druge opreme i za odgovarajue strune literature,laboratorijskih ispitivanja,zahtjeva investitora i dr.Brane su izloene djelovanju stalnih i povremenih optereenja i uticaja.Neka od ovih optereenja djeluju neprekidno,a neka od optereenja i uticaja djeluju u dugim i kratkim vremenskim periodima i sa raznim vjerovatnoama pojave.Prema vremenu trajanja i djelovanju i prema vjerovatnoi pojave,optereenja i uticaji su podijeljeni na:osnovna,dopunska,izuzetna,u toku graenja i optereenja u toku pregleda i popravki.Osnovna optereenja djeluju u uslovima normalnog rada konstrukcije.Izuzetna optereenja i uticaji se rijetko pojavljuju,pa se obino vezuju za vjerovatnou pojave i interval sigurnosti,koji se razlikuje od jedne do druge konstrukcije.Veoma je mala vjerovatnoa da se istovremeno pojave sva izuzetna optereenja i uticaji u istom malom vremenskom intervalu,pa se ne uzima da sva ona istovremeno djeluju.1.2.1.1.Kombinacija optereenjaPo pravilu se brane,kao i ostale hidrotehnike konstrukcije,dimenzioniu na osnovna optereenja,uzimajui u obzir kroz koeficijente sigurnosti i ostala optereenja.Pri tome se obino uzimaju razne kombinacije,vodei rauna o mogunosti istovremenog optereenja konstrukcije tim optereenjima.Tako se kod gravitacionih betonskih brana,uzimaju u obzir etiri kombinacije optereenja:Prva kombinacija:samo optereenja koja postoje neposredno po zavretku graenja objekta,to je optereenje od sopstvene teine.Druga kombinacija:ova kombinacija predstavlja sva optereenja koja se javljaju u toku normalnog rada konstrukcije,a to su osnovna optereenja prikazana na donjoj slici.Trea kombinacija:predstavlja optereenja pri stanju maksimalnih nivoa vode u akumulaciji.To su osnovna optereenja broj:1,4,6,7,8,9,10,11 i 12 i izuzetna optereenja broj 17,18 i 20.etvrta kombinacija:predstavlja uticaje nastale pri djelovanju zemljotresa zajedno sa osnovnim optereenjima.To znai optereenja sa brojevima od 1 do 12 i broj 25.Nekad postoji i peta kombinacija optereenja-to je tzv.projektovana kombinacija optereenja.Ona nastaje kada projektant ocijeni da jo neka realna kombinacija optereenja moe da proizvede neke nepovoljne uticaje,bilo napona,bilo deformacija od navedene etiri kombinacije optereenja.Kod kombinacija sa izuzetnim optereenjima treba stalno imati u vidu da je vjerovatnoa mala,pa ih zajedno ne treba uzimati.1.2.2.Primjeri izgraenih betonskih gravitacionih brana u Jugoslaviji-Brana ERDAPPrelivnu gravitacionu betonsku branu ERDAP su projektovali preduzee Energoprojekt iz Beograda i ISHP iz Bukureta.Na dio prelivne brane i hidroelektranu je izgradilo beogradsko preduzee Hidrotehnika 1971.godine,a nau prevodnicu sarajevska Hidrogradnja.Brana je 59.1m visoka,a sa hidroelektranom je visine 73.6m.Duina brane sa 14 prelivnih polja sa stubovima +2 hidroelektrane +2 brodske prevodnice iznosi 1288m i u nju je ugraeno oko 3xhidrotehnikog betona.Ukupna zapremina ove akumulacije,praktino je u koritu Dunava,iznosi oko 2xvode,tako da je ova brana imala najvie ugraenog betona i najveu akumulaciju u nekadanjoj Jugoslaviji.U sredini brane se nalazi prelivni dio sa 14 prelivnih polja (svako duine po 25m,tako da je ukupna duina prelivne ivice 350m) i 13 stubova (svaki irine po 7m),pa je ukupna duina prelivnog dijela brane 441m.Preliv je projektovan da propusti proticaj od 16800 pri koti maksimalnog uspora 69.50mnm (KKP=55.2mnm).Na svakom prelivnom polju se nalaze dvodjelne tablaste ustave visine 14.70m i duine 25m.Preko preliva i kroz turbine ukupno moe da prodje oko 22000,i za tu vodu je kota donje vode (KDV) 45.50mnm.Lijevo i desno od preliva se nalaze mainske zgrade,duge po 214m i 6 agregata.Ukupna instalisana snaga iznosi 2050MW,a instalisani proticaj je 8700.Svaka mainska zgrada ima po 3 temeljna ispusta.Na lijevoj i desnoj obali Dunava se nalazi dvostepene brodske prevodnice duine po 703.4m,a irine 34m.Sa pristupnim kanalima,prevodnice su duge oko 2km.-Brana MEUVRJE Legenda: 2 1-betonska gravitaciona brana 2 2-ulazna graevina 2 3-podzemna mainska zgrada(hidroelektrane) 2 4-tunel izlaznih voda 2 5-pristupni (transportni) tunel do HE

ddsssssssssff Osnova brane MeuvrjeBranu je projektovalo beogradsko preduzee Energoprojekt a radove je izvela takoe beogradska Hidrotehnika 1953 godine.Brana je visoka 39.5m,duina u kruni je 180m,u branu je ugraeno 38x betona.Podzemna mainska zgrada HE je na desnoj obali sa dva agregata instalisane snage 6.9 MW.

-Brana ZVORNIK

Osnova brane Zvornik na rijeci DriniBranu je projektovalo preduzee Energoprojekt iz Beograda,a izvela 1955.godine Hidrotehnika.Brana se sastoji iz prelivnog dijela duine 166.50m,koji ine 7 stubova i 8 prelivnih polja sa sektorskim ustavama duine 18m i visine 8m,i neprelivnog dijela,koji se sastoji iz mainskih zgrada na lijevoj i desnoj strani-sa po 2 agregata u svakoj,instalisane snage 90MW.Ukupna zapremina ugraenog betona je 316x.Postoje 4 temeljna ispusta,staza za ribe (na lijevoj obali) i staza za balvane (na desnoj obali).Brana je visoka 41m,dugaka u kruni 269.40m i ima zapreminu od 89xvode,a sada je akumulacija vrlo mala-Drina tee po zasutom jezeru.

-Brana GORICABrana Gorica je sagraena u pregradnom profilu rijeke Trebinjice,13.5km nizvodno od lune brane Granarevo.Namjena brane je usporavanje voda koje preradi HE Trebinje radi stvaranja kompenzacionog bazena za derivacionu HE-Dubrovnik.To znai-donja voda HE Trebinje,odnosno kota uspora brane Gorica je gornja voda HE-Dubrovnik. Zapremina bazena je 15.6x,to obezbjeuje dnevno izravnjanje vode HE Trebinje i pritoke Suice.Brana je visine 33.5m,duine po kruni brane 185m.Njena debljina iznosi u dnu 21m,a u kruni 3.5m.Za temelje brane iskopano je 28000materijala,a kubatura ugraenog betona iznosi 48000.

2 Legenda: 2 1-neprelivni dio brane 2 2-preliv 2 3-temeljni ispust 2 4-ulazna graevina I 2 5-ulazna graevina II 2 6-pogonska zgrada 2 7-deponija greda pomonih zatvaraa 2 8-ispust za ekoloki minimum 2 9-ispust za natapanje

Osnova brane Gorica sa poprenim presjekom ( u sklopu HE sistema Trebinica)

1.3.LUNE BRANELune brane su zidane,betonske ili armirano-betonske konstrukcije,konveksne prema uzvodnoj strani,a optereenja primaju i prenose na tlo kao prostorne povrinske konstrukcije.Rade se u uzanim dolinama i kanjonima gdje je obezbjeeno fundiranje na solidnom stjenovitom tlu. Luna brana se moe uporediti sa jednim ploastim svodom,ukljetenim sa tri strane.Ovo je statiki viestruko neodreena konstrukcija,koju je nemogue raunati kao monolit,ak i uz koritenje uproenih metoda otpornosti materijala.Horizontalni presjek lunih brana-lukovi,obino su krunog ili priblino krunog oblika.esto su,kod brana sa dvojnom krivinom,horizontalni presjeci-lukovi nesimetrini i konstruiu se poluprenicima krivine iz vie centara.Vertikalni presjeci mogu biti razliitog oblika,ali su uglavnom svi manje ili vie zakrivljeni,sa konveksnom stranom prema akumulaciji.Debljina tijela lune brane obicno je promjenljiva po visini, dok je du lukova konstantna,sa eventualnim zadebljanjem u zoni temelja.Postoje i brane sa konstantnom debljinom cijelog tijela brane.Analiza oblika luka ima izuzetan znaaj.Prije svega,analiza oblika luka ima za cilj da se utvrdi stepen uticaja promjene pojedinih elemenata geometrije,kao to su poluprenici krivina,centralni uglovi i debljina tijela brane,na naponsko stanje u luku.Pogodnim izborom geometrijskih elemenata luka mogu se ublaiti pa i odstraniti posljedice topografske i geotehnike nesimetrije.Na brani Matrinje na rijeci Pivi ,ekstrados i intrados luka definisani su dijelovima kruga,dok je srednja linija, osa luka definisana u optem sluaju krivom vieg stepena.Tako definisan horizontalan presjek-luk omoguio je izbor najpovoljnijeg mjesta brane,kako u zavisnosti od topografskih,tako i od geolokih i drugih prilika na terenu.Sa druge strane,time je postignuto najpovoljnije uklapanje brane na profilu s obzirom na pruanje glavnih tektonskih linija,od ega zavisi stabilnost objekta u cijelini.Dakle,optimalno rijeenje geometrijskog oblika brane je jedan od bitnih preduslova za izbor najekonominije konstukcije za date uslove i prihvatljivo naponsko stanje,kako u tijelu brane,tako i na kontaktu sa stijenom.Na donjoj slici dat je jedan od moguih prikaza geometrijskih elemenata lune brane i to:centralni ugao 2,linija centara,poluprenici horizontalne i vertikalne zakrivljenosti R,debljina tijela brane h ili d,otklon konveksne strane u odnosu na vertikalu m.Svi ovi elementi izraavaju se krivim linijama sa definisanim analitikim izrazima.

Prikaz geometrijskih elemenata lune brane

Lune brane se dijele na lune i luno-gravitacione,prema tome kao se optereenje prenosi na tlo. Kod lunih brana glavni dio optereenja primaju lukovi i preko oslonaca prenose na tlo.Luno-gravitacione brane su one kod kojih znatan dio optereenja preuzimaju konzole i predaju na tlo.Odnos dimenzija tijela brane-najvea debljina prema najveoj visini naziva se vitkost brane.

gdje je: d-najvea debljina centralne konzole, H-visina lunog dijela brane bez lokalnih zadebljanjaPrema vitkosti,lune brane dijele se na:-tanke -debele -luno-gravitacione

Vitkost brane zavisi od profila doline gdje se brana nalazi i od odnosa irine doline u kruni prema visini brane,kao i od oblika brane u osnovi.

1.4.OLAKANE-KONTRAFORNE BRANE

Osnovni elementi kontraforne brane

To su gravitacione olakane brane koje,za razliku od masivnih betonskih brana,glavni dio vertikalne sile ostvaruju angaovanjem teine vodene mase () iznad prednjeg lica brane.U odnosu na masivne betonske brane,one imaju prednost u manjem utroku betona.Pored toga,pri istim koeficijentima sigurnosti protiv klizanja mogu se smanjiti optereenja na tlo.Nedostatak im je tee izvoenje i skuplji beton (vea jedinina cijena betona).Postoji vie tipova kontrafornih brana,koje se meusobno razlikuju kako po obliku kontrafora tako i po konstrukciji uzvodnog lica-zaustavnog ekrana.Po tipu zaustavnog ekrana,kontraforne brane se mogu podijeliti na:-brane sa masivnim zaustavnim ekranom-ravni-ploasti zaustavni ekrani-vielune brane

Tipovi kontrafornih brana: 2 a-Netzilov 2 b-Marelo (udvojeni kontrafor) 2 c-Ambursen

-Masivni zaustavni ekraniMasivni zaustavni ekran se moe oformiti zadebljanjem kontrafora na uzvodnom kraju.Na donjim slikama prikazana je osnova i presjeci kontraforne brane sa zaustavnim ekranom koji se obrazuje zadebljanjem glava kontrafora sa poligonalnim oblikom glave tipa Marelo (udvojeni kontrafor). Naponska stanja u glavi kontrafora odreuju se metodama teorije elastinosti ili pomou odgovarajuih modela.Zadebljanje glave prostim proirenjem ili ispupenjem na uzvodnoj strani je zbog toga da se izbjegnu ili smanje naponi savijanja sa prednje-uzvodne strane (Netzilov-tip). Oblik glave je dobro odabran ako se u njoj ne javljaju naponi zatezanja.-Ravni-ploasti zaustavni ekraniTo su armiranobetonske ploe koje mogu da budu oslonjene na dva susjedna kontrafora ili kontinualne preko vie kontrafora.Debljina ploe i koliina armature odreuje se standardnim proraunima armirano-betonskih konstrukcija.Taan proraun naprezanja u kontraforima i temeljnoj spojnici dobija se kao elastino tijelo na deformabilnoj podlozi.U preliminarnim proraunima normalni naponi u horizontalnim presjecima kontrafora kao i u temeljnoj spojnici, mogu se sraunati preko priblinih obrazaca.S obzirom na dimenzije kontrafora,pored prorauna njihove otpornosti,neophodna je provjera njihove stabilnosti,jer su izloeni pritisku.Radi sigurnosti od izboavanja kontrafori se popreno ukruuju gredama ili zidnim platnima na nizvodnom kraju.Na donjoj slici prikazana je kontraforna brana sa ravnim ploastim zaustavnim ekranom i kontraforima sa poligonalnim glavama,koji su po visini ukrueni poprenim gredama.Pri proraunu na zemljotres,obavezno je analizirati i sluaj kada je pravac seizmikog udara upravan na ravan kontrafora.Proraun zaustavnog ekrana radi se tako,to se paralelno ravnima upravnim na lice brane izdijeli na lamele i primjeni odgovarajua ema prorauna.Ravni zaustavni ekran od armiranobetonskih ploa moe biti liven na licu mjesta ili montani.-Vieluni zaustavni ekraniTo su brane sa svodastim masivnim ili armirano-betonskim ekranom koji se obino nazivaju vielune.Vielune brane spadaju u najekonominije kontraforne brane,posebno kada se pregledaju iroke doline (brana Modrac).Zaustavni ekran vielunih brana najee je formiran od cilindrinih armiranobetonskih svodova,ali se rade i zaustavni ekrani u obliku povrinskih elemenata sa dvojnom krivinom.U tom sluaju mogu se poveati rasponi meu kontraforima.Kontraforne brane mogu biti prelivne i neprelivne.Izgrauju se kako na dobrom stjenovitom terenu,tako isto i na slabijim terenima,pa ak i na terenima nekoherentnog materijala.U ovom sluaju kontafori se fundiraju na temeljnoj ploi. Tako se postie smanjenje napona u temeljnoj spojnici u odnosu na napone koji bi se javili ispod masivne brane iste visine.Meusobni razmak kontrafora zavisi od konstrukcije uzvodnog lica brane-zaustavnog ekrana.Kod ravnih armiranobetonskih i masivnih ekrana,taj razmak je znatno manji nego kod vielunih brana.Znai da izostaju skupi iskopi temeljnih jama za bliske razmake kontrafora.Vielune brane pri istim proporcijama sa masivnim ekranima lake su za izvoenje,manje trpe od temperaturnih promjena,imaju manje povrine za oplatu,iziskuju manje gvoa.Uzvodni svodasti ekran-cilindrina ljuska se ukopava u temelj u vidu zuba,koji se,ako je potrebno,moe produiti injektiranjem.Proraun vielunih brana se sprovodi prema teoriji povrinskih nosaa-teoriji ljuski,primjenom metoda prorauna statike i dinamike stabilnosti,kao i kod lunih brana.Na donjoj slici prikazan je popreni presjek jedne od starijih,ali interesantnih rijeenja vielunih brana izgraenih u SAD-u.Uzvodni ekran je kao i u sluaju brane Modrac izveden od cilindrinih ljuski koje se kao cijevi orgulja proiruju od vrha ka dnu i ine jedan autoklav.1.4.1.Primjeri visokih kontrafornih branaBrana BAJINA BATAOsnovne tehnike karakteristikeBrana je izgraena na rijeci Drini.Ukupna visina brane je 90m,duine u kruni 461m,a ukupna ugraena koliina betona 995 000 .U toku graenja brane je iskopano 1500000 zemlje i stijena i oko 2500000 ljunka.Zapremina akumulacije,koja slui samo za proizvodnju elektrine energije,iznosi oko 340 000 000 vode.Brana je u svoje vrijeme bila jedna od najveih kontrafornih brana u svijetu.Njena tehnika rijeenja i iskustvo steeno tokom njene izgradnje doprinjeli su razvoju novijih rijeenja za brane sline koncepcije.I u dananje vrijeme ona je zadrala visoko mjesto meu slinim branama po svojim konstuktivnim karakteristikama.Na lijevoj strani rijenog korita je preliv sa slapitem,sa 5 prelivnih polja opremljenih segmentnim ustavama 16.50x14.76m i propusnom moi od 10 600.Na desnoj strani rijenog korita je hidroelektrana sa 4 agregata,instalisane snage 348MW i instalisanog proticaja od 600.Na lijevoj obali i u sredini je kroz melafire napravljena injekciona zavjesa,dugaka 718m i duboka 40m,a na desnoj obali je nainjena betonska dijafragma duine 129m i dubine 20m.Kroz jedan od kontrafora na desnoj obali kasnije je napravljena ulazna graevina i zatvaranica za reverzibilnu hidroelektranu.Branu je projektovalo preduzee Energoprojekt iz Beograda,a izvelo 1966 godine preduzee Hidrotehnika iz Beograda.Glavna brana HE-sistema ITAIPUGlavna brana za sada najveeg HE-sistema u svijetu,Itaipu,izgraena je u pregradnom profilu rijeke Parana koji obuhvata oticaj sa slivnog podruja veliine 820 000 k.U konstruktivnom smislu brana je olakana-kontraforna,sa 44 kontraforska bloka.Osnovne tehnike karakteristike brane:-Duina u kruni 1064m-Maksimalna visina 196m-Ukupna zapremina ugraenog betona 5.3x

Poduni razvijeni presjek sa geolokom strukturom temelja glavne brane ItaipuPored glavne brane olakanog tipa (osnovno korito Itaipu),sa ve prikazanim osnovnim tehnikim karakteristikama,u njenom sklopu su:-polukruna kontraforna brana sa desne (H=64.50m i duinom u kruni 986m) i kontraforna brana sa lijeve strane (H=162m i duinom u kruni od 170m)-na dijelu korita kanala za skretanje Itaipu.Kontraforna brana na desnoj strani zavrava se poetkom prelivne konstrukcije.Kapacitet preliva Q=62 200 koji se vezuje preko zemljane brane (H=25m i duinom u kruni 872m) sa desnom obalom.Kontraforna brana sa lijeve strane vezuje se preko brane od kamenog nabaaja sa glinenim jezgrom (H=70m i duinom u kruni 1984m) sa lijevom obalom.Ukupna koliina otkopanog i ugraenog materijala (glavna brana+krilne brane sa obalnom vezom) koji je bio pod kontrolom laboratorijskog ispitivanja iznosi:

1.5.NASUTE ZEMLJANE BRANE1.5.1.Zemljane branePrimjenjuju se kod pregraivanja irokih dolina i dolina sa slabijim geolokim i geomehanikim karakteristikama tla.Razvojem ininjerske geologije,hidrogeologije,hidraulike, i geomehanike,a uz iroku primjenu mehanizacije,omoguena je izgradnja nasutih zemljanih brana visine preko 200m. Broj ovih brana u svijetu prednjai u odnosu na druge tipove brana,upravo zahvaljujui primjeni mehanizacije na irokom frontu gradilita.Razlikuju se visoke i niske zemljane brane.Prema meunarodno prihvaenoj definiciji visoke brane su one kojima visina od temelja do krune iznosi vie od 15m,odnosno one vie od 10m ako su due od 500m po kruni,ako jezero sadri vie od 100 000 vode ili ako preko prelivnih organa treba propustiti vie od 2000 . I druge brane vie od 10m,koje lee na sloenim temeljima ili imaju druge izuzetne karakteristike,smatraju se visokim branama. U osnovne elemente nasutih brana spadaju:-kruna brane je gornja vodoravna povrina graevine to spaja dvije obale doline u kojoj se nalazi brana,-kosine brane su spoljne kose povrine na uzvodnoj i nizvodnoj strani koje omeuju graevinu u dolini.Ovdje spadaju uzvodna kosina sa nagibom 1:u i nizvodna kosina sa nagibom 1:n,-osovina brane je simetrala krune brane u osnovi i upravno kroz sredinu krune brane u poprenom presjeku,-bokovi brane su povrine doline u podruju u kojem se ona naslanja,-temelj brane je tlo ispod donje povri doline,na kojem se oslanja tijelo brane,kao i konstruktivni elementi ugraeni u tlo ispod linije temelja da bi se kontrolisal procjeivanje vode,-tijelo brane je zapremina materijala omeena krunom,uzvodnom i nizvodnom kosinom, povrinom temelja i bokova-visina brane je rastojanje izmeu prvobitne granice terena i najvie kote krune brane,odnosno izmeu dna iskopa za temelje i najvie kote krune brane,-visina uspora je razlika izmeu nivoa vode u vodotoku prije graenja objekta i najvieg raunskog nivoa vode u novom jezeru, a-Popreni presjek brane sa osnovnim elementima, b-tendencija rasta visine brane u XX vijeku Popreni presjek nasute zemljane brane je trapez ili je priblino trapeznog oblika.irina krune brane iznosi priblino jednu desetinu visine brane (b),ali ne ispod 3.0-3.5m.Za odreivanje irine brane jo u dalekoj prolosti je koriten izraz:

gdje je: A=1.1-1.65 H-visina brane

Postoji vie tipova nasutih zemljanih brana:-Homogene brane.Ove brane se rade samo od jedne vrste materijala,sa neto izmijenjenom homogenou brane sa filterom i nizvodnom noicom od prebranog kamena, ili sa drenanim tepihom ispod jednog dijela nizvodne kosine brane.-Nehomogene brane ili zonirani tipovi zemljanih brana.Ove brane se rade od vie razliitih materijala koji se rasporeuju po odreenim pravilima i propisima.1.5.2.Brane od kamenog nabaajaBrane od kamenog nabaaja su ekonomini tipovi brana u mjestima gdje ima dovoljno kamenog materijala odgovarajueg kvaliteta.Kao i zemljane brane,i ove se mogu primjeniti pri loim uslovima fundiranja.Po nainu ugraivanja kamena,mogu biti:od kamenog nabaaja,od kamena zidanog u suho,kombinacija zidanja u suho i kamenog nabaaja.S obzirom na veliku vodonepropustiljivost tijela ovih brana,ne mogu se javiti porni pritisci, usljed ega imaju strmije kosine nego zemljane brane.Radi zadravanja vode,slino kao kod zemljanih brana,rade se ekrani,dijafragme ili vodonepropusna jezgra od glinovitih materijala.Presjek tijela brane je trapeznog ili priblino trapeznog oblika.I ove brane,kao i zemljane,u principu se rade kao neprelivne i u njihovo tijelo se ne ugrauju nikakvi objekti.Za evakuaciju velikih voda grade se boni prelivi i brzotoci,kao i ahtni prelivi. Materijal od koga se radi brana mora ispunjavati odgovarajue uslove,pa je nuno njegovo ispitivanje.Na osnovu konstatovanih karakteristika materijala,usvaja se tip brane,pri emu se mora voditi rauna i o uslovima radne snage i mehanizacije.Jedan od osnovnih uslova koji kamen treba da ispuni je njegova vrstoa i postojanost kroz vrijeme,kao i otpornost na dinamike uticaje. Stabilnost kosina brane zagarantovana je ako im je nagib manji od ugla unutranjeg trenja materijala.Sigurnost protiv klizanja po tlu ispituje se u principu kao kod masivnih brana,s tim da se u raun uvodi samo teina dijela brane iza zaptivnog ekrana (dijafragme ili glinenog jezgra).Koeficijent sigurnosti protiv klizanja brane od kamena dat je izrazom:

gdje je: f-koeficijent trenja izmeu brane i podloge (odreuje se opitom) -teina dijela brane iza zaptivnog dijela (dijafragme) -teina vodene prizme iznad zaptivnog ekrana (kada je ekran u nagibu)Za isti koeficijent sigurnosti protiv klizanja,brane sa zaptivnim ekranom su manjih dimenzija nego brane sa dijafragmom.

Kamene brane,kao i zemljane,su dosta deformabilne,zbog ega zaptivna tijela,pored vodonepropusnosti i vrstoe (da bi primila vodeni potisak) moraju biti i dovoljno deformabilna, da bi se prilagodila deformacijama brane.Kod primjene krutih ekrana, izmeu njih i kamenog nabaaja radi se zid u suho.Kod primjene plastinih ekrana,izmeu njih i nabaaja radi se obratni filter.Vodonepropusna tijela-jezgra kod brana vezuju se za vodonepropusnu podlogu.Tijelo brane i plastina vodonepropusna tijela dreniraju se kroz obratni filter postavljen u zaptivno tijelo i ispod brane ili kroz drenane galerije.

Legenda: 2 1-debelo glineno jezgro 2 2-ljunak sa glinovitim vezivom 2 3-kriljci fini; 4-krupniji kriljci 2 5-ljunak sa pijeskom; 6-kameni nabaaj 2 7-sitnozrni kamen; 8-balast

Popreni presjek brane Kokin BrodNa gornjoj slici prikazana je brana Kokin Brod.Brana je podignuta na rijeci Uvac (Srbija) 1962.godine,visine 82m,duine u kruni 1220m i zapremine 2.48x.Zapremina akumulacije iznosi 250xvode.Preliv brane je zmijastog oblika i duine prelivne ivice od 187m. Dijeli branu na dva dijela:na lijevoj obali je dui dio brane,duine 720m i visine 25m i u rijenom koritu je glavna brana duine 500m i visine 82m.

1.5.3.Primjeri savremenih brana od kamenog nabaajabrana PRVONEK

Osnova brane Prvonek (rijeka Banjska,Jugoslavija)Pregradni profil brane je na rijeci Banjskoj,9km od Vranjske Banje,nizvodno od ua Gradanice u Banjsku rijeku kod sela Prvonek.Dolina je asimetrinog klisurastog tipa,sa nagibom na lijevoj obali strmijim od 45,a na desnoj oko 35.Uzvodno od brane,na uu rijeke Gradanice,dolina se iri,to pregradno mjesto ini povoljnim za formiranje akumulacije u morfolokom smislu.Dispoziciono rijeenje brane na gornjoj slici ine tri cjeline:-pregradna konstrukcija sa predbranom-optoni tunel i ahtni preliv na desnoj obali sa ulaznom i izlaznom graevinom-temeljni ispust i vodozahvat na lijevoj obali sa ulaznom graevinom i zatvaranicomU okviru ovog koncepta rijeeni su objekti za skretanje rijeke u vrijeme izvoenja radova, objekat za komandu i kontrolne hidromehanike i elektro opreme i osmatranje.Brana je izgraena za formiranje akumulacije koja ima viestruku namjenu.Osnovna namjena je vodosnadbijevanje podruja od Vranja do Bujanovca.Pored vodosnadbijevanja,sluie za oplemenjavanje malih voda,zatitu od poplava,zatitu zivotne sredine i drugo.Izgradnjom akumulacije predvieno je da e se obezbjediti koliina pitke vode u iznosu od 500 l/s. Time su i definisani gabariti osnovnih elemenata.Tehniko rijeenje pregradne konstrukcije izabrano je na osnovu detaljnih analiza vie razliitih varijanti,prema tehnoekonomskim kriterijumima uz postuliranje potrebne stabilnosti objekta,uvaavanjem lokalnih potencijala geoloko-graevinskih materijala.Usvojeno rijeenje brane Prvonek je nasuta brana od kamena sa kosim centralnim glinenim jezgrom i potrebnim filtarskim zonama.Osa brane je prava linija.brana NUREKBrana Nurek je nasuta brana od zemlje i kamena.Visinom od 300m ujedno i najvia brana u svijetu, napravljena je na rijeci Vah u republici Tadikoj u nekadanjem SSSR. Radovi prve faze zavreni su 1973.godine,do visine brane od 143m sa tri agregata u pogonu.Pri visini brane od 300m,duina u kruni je 730m.Ukupna zapremina akumulacije je 10.5x vode,ukupna zapremina ugraenog materijala u brani je 58x.Brana ITAIPUU kompleksu najveeg hidroenergetskog sistema u svijetu HE-Itaipu,na rijeci Parna u Brazilu,kao dio krilnih veza glavne betonske-kontraforne brane sa obalama,izgraena je pored ostalih tipova nasutih brana i brana od kamenog nabaaja.

Legenda: 2 1.kameni nabaaj 2 2.prelazni filtarski mater. 2 3.glineno jezgro 2 4.filtarski sloj

Popreni presjek brane od kamenog nabaaja sa glinenim jezgrom i filtarskim slojevima

Osnovne tehnike karakteristike:-Duina u kruni brane 1984m-Maksimalna visina 70m -Ukupna zapremina ugraenog materijala Brana ATATURKAtaturk brana je projektovana za koritenje hidroenergije,navodnjavanje i snadbijevanje vodom naselja i industrije.To je trea brana u seriji na rijeci Eufrat oko 180km nizvodno od brane Karakaja. Ataturk brana je sa visinom nasipa od 179m i ukupnom zapreminom 84.5 miliona esta najvea zemljana brana na svijetu,a ima akumulaciju od 48.7 biliona .Protok se regulie aktivnom zapreminom od 19.3x akumulacije koja se moe parcijalno sprovesti kroz tunel Sanliurfa da bi se navodnjavalo 476 470 ha aridnog zemljita u podruju Sanliurfa-Haran i Mardin-Cejlanpinar.Pored toga ukupno 405 900 ha zemljita u okolini akumulacije direktno se navodnjava iz nje.Tunel Sanliurfa je jedan od najveih i najduih irigacionih tunela u svijetu.Pun kapacitet tunela iznosi 328. Tunelski sistem se sastoji od dva paralelna betonska tunela,svaki dug po 26,4km. Njegov projekat je jedan od najvanijih komponenti ovog sistema i klju je razvoja doline Eufrata. Predvieno je da e izgradnja ovog tunela dvadeset puta poveati prinose u regionu.Instalisani kapacitet hidroenergetskog postrojenja je 2400MW a prosjena godinja proizvodnja energije je 8900GWh.

Brana Al WAHDASa rezervoarom zapremine 3800 biliona Al Wahda je najvei vodni objekat u Maroku. U konstrukciju je ugraeno vie od 14 miliona zemlje,28 miliona nasutog materijala i 640 000 betona.Projekat je predviao glavnu branu i bone nasipe odvojene pomonim radnim blokom. Glavna brana je zemljana konstrukcija napravljena od fine muljevite gline aluvijalnog porijekla, polupropustljivog pijeska/ljunka na uzvodnoj kosini,muljevite gline i aluvijuma na nizvodnoj strani i drenanog sistema na nizvodnom dijelu od jezgra.Kruna brane je na nivou 171mnm,maksimalna visina brane iznad kote fundiranja je 88m.Brana zauzima donji dio doline u rijenom aluvijumu.Da bi se obezbijedila vodonepropusnost i kontrola na bilo kakvu perlokaciju,jezgro i njegov nizvodni dio dreniraju se sve u duini na kojoj je glina.Na lijevoj obali,terasa je pokrivena i prekinuta dijafragmom od plastinog cementnog zida maksimalne visine 40m i na povrini oko 5400.U skladu sa ispitivanjima,injekciona zavjesa se predvia u glinovito/laporovitom fundamentu.Meutim,na desnoj obali,tri visoke klizanju sklone stijene su razlog za paljivo projektovanje zatitnog tretmana.Uzvodno lice je zatieno od talasa rip-rap-blokovima dimenzija od 0.9-1,2m.Zatvaranje akumulacije sa desne obale je obezbijeeno sa 30m visokim nasipom u obliku sedla formiranog od 1,6x nasutog materijala.To je dio profila od nasipa preostalog u aluvijalnoj terasi. Kanalski preliv,lociran na desnoj obali brane,predvien je da propusti projektovanu veliku vodu od 20 000. Temeljni ispust je dio betonske strukture na dubini 40m ispod nasipa.Dva odvodna kanala su odvojena zidom debljine 2m koji omoguuje da se kanali ukljuuju naizmjenino. Zajedno oni imaju srednji pravougaoni presjek 6.25x10 i duinu preko 750m.

2.ZAKLJUAK

Brane predstavljaju graevine koje pregrauju rijeno korito radi akumulacije. Projektovanje i izvoenje radova na branama zahtjeva vrlo visok stepen sigurnosti za razliku od ostalih konstrukcija u graevinarstvu.Hidrotehnicke konstrukcije je zajedniki naziv za naunu oblast koja se bavi branama. Postoji vie od stotinu razliitih tipova podjela hidrotehnikih konstrukcija a najznaajnije podjele prethodno su navedene u radu. U ekonomskim proraunima predvia se da brane traju otprilike 25-100 godina.Najznaajnija podjela hidrotehnikih konstrukcija je na stalne i privremene. Osnovna klasifikacija je brana vri se : prema namjeni, prema vrsti materijala za izgradnju, prema visini, po konstruktivnim karakteristikama sistema i prema evakuaciji voda. Zajedniko za sve brane je da su izloene velikim optereenjima pa se prilikom projektovanja i graenja njihova stabilnost postavlja kao primarni zahtjev. Ruenja brana pored ogromne ekonomske tete izaziva i veliki broj ljudskih rtava.Gravitacione betonske brane grade se uglavnom u irokim rijenim dolinama. Osnovna karakteristika im je da obezbjeuju prenoenje horizontalnih optereenja na podlogu. Neki primjeri izgraenih betonskih gravitacionih brana na podruju Jugoslavije su : brana erdap, Meuvrje, Zvornik i Gorica.Lune brane su zidane betonske ili armirano-betonske konstrukcije, optereenja primaju i prenose na tlo kao prostorne povrinske konstrikcije. Uglavnom se grade u uskim dolinama i kanjonima.Olakane gravitacione brane dio vertikalne sile ostvaruju angaovanjem teine vodene mase iznad prednjeg lica brane. Primjeri visokih kontrafornih brana su Bajina bata na rijeci Drini, glavna brana HE sistema Itaipu u pregradnom profilu rijeke Parana.Nasute zemljane brane primjenjuju se kod irokih dolina i dolina sa slabijim geolokim i geomehanikim karakteristikama. Pored ovih brana postoje i brane kamenog nabaaja od kojih su najznaajnije: brana Nurek, Prvonek, Itaipu, Ataturk i Al Wahda.

3.LITERATURAKnjige i prirunici:1.Profesor dr.Ratomir ivaljevi2.Profesor dr.Mehmed Sari3.Internet stranica12