Upp í vindinn - 01.05.2007, Side 36

... Upp í vindinn
Hönnun steypu í neðri pall
yfirfalls við Kárahnjúka
1 Kynning
í febrúar 2006, ákvað Landsvirkjun
samkvæmt ráðgjöf VST að setja af
stað rannsókn sem sneri að steypu-
hönnun á yfirfallspalli við Kára-
hnjúka. Hér verður stuttlega rakin
sú aðferðarfræði sem er notuð við
uppbyggingu slíkra rannsókna og
hvort niðurstöður séu í samræmi
við forsendur.
Verkefnið, sem unnið var fyrir
Landsvirkjun og birtist hér með
hennar leyfi, var unnið í samvinnu
VerkfræðistofuSigurðarThoroddsen
(VST) og Rannsóknastofnunar bygg-
ingariðnaðarins (Rb).
Indriði Níelsson og Níels Indriðason
komu að verkefninu fyrir hönd VST
en Ásbjörn Jóhannesson, Guido
Krage og dr. Ólafur H. Wallevik fyrir
hönd Rb.
2 Lýsing á aðstæðum
ftarlegar straumfræðilegar rannsóknir fóru fram í rann-
sóknarstofu tækniháskólans í Zúrich í Sviss. Niðurstaðan
varð m.a. sú að við neðri enda yfirfallsrennunar var settur
sérstakur stallur. Sjá mynd 1. Lóðrétt fall vatnsins er á bilinu
27 til 37 m en breidd yfirfallsins er á bilinu 57-70 m.
Yfirfallið gegnir því hlutverki að veita vatni framhjá
virkjuninni þegar Kárahnjúkalón er fullt. Yfirfallsrennan
liggur í hlíðinni vestan lónsins og leiðir rennslið niður í
gljúfrið neðan stíflunnar. Þrep er í yfirfallinu við gljúfur-
brúnina, sem gegnir því hlutverki
að stytta framkast vatnsins sem ella
gæti lent á mótstæðum gljúf-
urvegg. Útreikningar gera ráð fyrir
því að vatn verði á yfirfalli í u.þ.b.
40 daga á ári flest ár.
Yfirfallið er hannað til að anna
allt að 2250 m3/s en þær aðstæður
sem skoðaðar eru hér eru einkum
fyrir rennsli undir 300 m3/s. Við
hærra vatnsmagn er hraðinn orðinn
það mikill að fossinn lendir ekki á
yfirfallspallinum heldur skýst yfir
hann, beint ofan í gljúfrið.
3 Uppsetning
rannsóknaverkefnis
Uppsetningu rannsóknaverkefnis af
þessu tagi er gjarnan skipt upp í
nokkra hluta. I upphafi er mikilvægt
að greina sem nákvæmast þá áraun
sem yfirfallspallurinn verður fyrir. í kjölfar þess fylgdi
heimildakönnun, þar sem leitað var upplýsinga um svipuð
verkefni.
Byggt á þeirri heimildakönnun, var hægt að skrá eftir-
sótta steypueiginleika og fyrirskrifa rannsóknir í samræmi
við þær.
Niðustöður rannsókna leiddu svo í Ijós hvaða steypu-
blanda var best fallin til að standast þá áraun sem pall-
urinn að öllum líkindum verður fyrir.
3.1 Vatnsáraun á steypu - almennt
Áraun á steypu frá streymandi vatni má almennt skipta
upp í þrennt.
1 .Bein áraun (rof) vegna ástreymis (erosion)
2. Eimbólutæring (cavitation)
3. Áraun vegna korna í vatni (abrasion)
Ekki fundust neinar staðlaðar prófanir til að mæla niður-
brot steinsteypu vegna álags af þessu tagi. Hér var hins
vegar nær eingöngu fengist við beina áraun vegna streym-
is (liður 1) og varla nokkuð við áraun vegna korna í vatni
(liður 3) þar sem framburður sest að mestu fyrir í lóninu.
Eimbólutæring kemur hér ekkert við sögu. Þrátt fyrir að
hágæða steypa muni endast lengur en venjuleg steypa,
verður niðurstaðan samt sem áður sú að steypan muni
smám saman rofna. Frá endingarsjónarmiði voru eftirfar-
andi eiginleikar dregnir fram.
Indriði Níelsson
Starf: Burðarþolssvið VST,
Sérsvið: Steypufræði
Menntun: M.Phil. Heriot-Watt háskól-
anum í Edinborg. B.Sc. byggingatækni-
fræði TÍ
Mynd 1. Yfirfall og yfirfallsstallur (flæðilíkan, hérsbr. 100 m3/s)
36