Echipamente hidromecanice specifice barajelor mobile

Echipamente hidromecanice specifice barajelor mobile

4.1. Stavile

4.1.1. Consideratii generale:

Stavilarele sunt baraje de mica dimensiune care se construiesc pe cursurile de apa in vederea ridicarii nivelului natural si eventual a realizarii unei acumulari. Ele asigura captarea sau derivarea debitelor pentru uzine hidroelectrice, pentru alimentari cu apa potabila sau industriala, pentru irigatii sau mentin in sectorul barat adancimea necesara pentru navigatie.

Stavilarele nu se aseaza in interiorul conductelor ca vanele ci inchid panouri intre pile la barajele cu captari pe firul apei sau fluviale sau servesc ca organisme de inchidere si manevra pe deversoare, asezate pe creasta barajelor inalte, de asemenea la inchideri de orificii de fund, de prize de apa, de tubatii sau canale de spalare, de deviere, apoi castele si camere de echilibru.

La captarile pe fundul apei si la uzinele fluviale, stavilele formeaza numai corpurile de inchidere, care, impreuna cu pilele, cu radierul ridicat uneori de baraj fix, formand infrastructura, cu diferitele constructii si instalatii anexe, constituie ansamblul numit 'stavilar'. Deschiderea intre pile L poate ajunge pana la 70m, iar inaltimea stavilei ropriu-zise, sub l0 m. intregul stavilar, inclusiv radierul tip baraj, poate ridica nivelul apei cu Ho+H la orice valoare, din care partea mobila H<=10m, iar restul H₀ este dat de barajul fix.

Cum debitele cursurilor de apa prezinta variatii mari in timp, in perioadele de ape

mari aceste baraje trebuie sa aiba capacitatea de a le evacua, fara ca nivelul maxim admis

in amonte sa fie depasit. Cand apele captate sunt derivate in aductiuni cu nivel liber,

exista de asemenea interesul mentinerii unui nivel constant, care sa le fereasca de variatiile nivelului apei din albia naturala a raului.

Prin ridicarea nivelului, viteza apei care se deplaseaza in lacul creat se micsoreaz 535i88f a si prin aceasta se reduce si capacitatea ei de a transporta aluviuni. Ca urmare, parte din acestea se depun in amonte de baraj, colmatand fundul lacului. La anumite intervale este deci necesar ca aceste depozite sa fie evacuate in aval, fara sa se piarda insa cantitati prea mari de apa.

Stavilele servesc, in primul rand, la descarcarea apelor mari, atat prin panourile dintre pile, cat si prin deschiderile de peste deversoare. Unele stavile speciale servesc la spalarea depozitelor solide aduse de rau (pietris, nisip, pamant), altele la goliri de fund la baraje, la decantoare, la prize, la canale, la camere de echilibru, etc.

La aductiuni, stavilele sunt utilizate la punctele de racordare a mai multor canale sau galerii, la intrarea sau iesirea din canale, la locurile de pe traseul aductiunii unde se prevad spalari de depozite si evacuarea lor prin canale laterale sau la deversoare laterale de-a lungul canalelor.

La camerele de echilibru ale uzinelor, pe firul apei sunt prevazute stavile de intrare in camera, de iesire din ea si de intrare in conductele fortate. La castelele de apa ale uzinelor cu acumulare prin baraje, stavilele sunt necesare numai cand castelul colecteaza doua sau mai multe aductiuni, pentru ca fiecare aductiune (conducta sau galerie sub presiune), sa poata fi izolata la intrarea in castel, in cazul in care este necesara revizia unei aductiuni, fara a opri functionarea celorlalte.

La turbine de caderi mici in camera deschisa, stavilele servesc ca organisme de admisie a apei spre camera turbinei; ele sunt utilizate nu numai la microcentrale, ci si in uzine cu puteri mijlocii, dar cu caderi sub circa 20m.

Stavilele se utilizeaza frecvent si la alte constructii hidrotehnice, ca: ecluze de navigatie, ecluze plute, descarcatoare de lemne flotante, scari de pesti, canale de irigatie, canale de asanare sau desecare, la alimentarea cu apa industriala a fabricilor, cu apa de racire a centralelor termoelectrice, etc.

Unele stavile se manevreaza manual, altele functioneaza semiautomat, la comanda prin relee hidraulice a mecanismelor de deschidere si inchidere a stavilelor, in sfarsit sunt stavile complet automate, care, pe langa toate functiunile descrise precedent, mai regleaza automat nivelurile la baraje, la diverse captari, prize de apa, canale, castele, etc. si regleaza automat debitele admise spre turbine sau debitele deversate sau cele prin goliri de fund sau pe canale de abatere laterale.

4.1.2. Stavile segment

Stavilele segment se folosesc, ca si stavilele plane, atat ca stavile de suprafata cat si ca stavile de adancime (vane segment).

O stavila segment este alcatuita dintr-un panou plan sau curb (dupa un segment de cerc), care se poate roti in jurul unui ax orizontal. Rotirea se realizeaza prin intermediul a doua brate laterale, articulate in pile si sub actiunea unor lanturi sau tije, fixate de corpul stavilei la extremitati. Rotirea maxima posibila este in general de 90°. Acest tip de stavila se foloseste pentru deschideri de pana la 35m si retentii de maximum l0 im.

Stavilele segment au urmatoarele avantaje in raport cu stavilele plane: fortele de ridicare sunt mai reduse, au mai multa siguranta de functionare iarna (deoarece se elimina rolele care pot ingheta), necesita pile de grosime redusa (deoarece se elimina nisele), au o rigiditate mai mare, fiind astfel mai putin expuse vibratiilor.

Dezavantajele stavilelor segment fata de stavilele plane sunt urmatoarele: necesita pile mai lungi si uneori mai inalte decat cele plane, introduc solicitari concentrate in pile la articulatii, impunand astfel luarea unor masuri constructive speciale.

La noi in tara stavilele segment se utilizeaza in mod curent. Astfel s-au aplicat la:

>       barajul Izvorul Muntelui - Bicaz 4 stavile segment la coronament de 11,5 x 6m

>       stavilarul Paroseni 5 stavile segment de 16 x 2,5 m si 2 stavile segment cu clapete de spalare de 6 x 2,6 m

>       barajul Belci 2 stavile segment de fund de 11 x 2,5 m

4.1.2.1. Alcatuirea stavilelor segment:

Stavila segment este alcatuita, in principiu, din trei parti componente:

partea mobila (stavila propriu-zisa), compusa dintr-o tablie curba rigidizata cu nervuri si sprijinita pe longeroni si montanti, care se reazema la randul lor, pe cadre principale, prinse articulat la reazeme; la manevre partea mobila descrie o miscare de rotatie in jurul articulatiilor de reazeme;

partea fixa a stavilei este alcatuita din piesele incastrate in beton pentru fixarea articulatiilor de reazeme, piesele incastrate pentru rezemarea etansarilor, protejarea muchiilor niselor s.a.m.d.

dispozitivele de manevrare a stavilei segment, sunt aceleasi ca la stavilele plane

Partea mobila a stavilei segment este compusa din:

tablia stavilei, ce se executa de regula din tabla groasa din otel (curbata) si mai rar din dulapi de lemn sau din lemn stratificat presat cu rasini sintetice;

nervurile de rigidizare a tabliei, se fac din corniere sau alte profile laminate;

lonjeronii sau grinzi alcatuite din profile laminate sau cu sectiunea compusa, asezate orizontal in lungul stavilei. Lonjeronii marginali sunt denumiti: grinda de capat si grinda de fund;

montantii, se pot alcatui sub forma de grinzi din profile laminate, grinzi cu sectiune plina   sau grinzi cu zabrele; sunt asezate vertical, transversal stavilei;

cadrele principale de reazeme, formate din rigla cadrului si bratele de sprijin (stalpii cadrului) preiau presiunea apei transmisa de montanti si o transmit, prin intermediul articulatiilor de reazeme, la pile si culee;

contravanturile transversale, au rolul de a asigura rigiditatea stavilei si de a
uniformiza incarcarea cadrelor. Contravanturile transversale pot avea si rol de montanti

(cazul montantilor grinzi cu zabrele)

- contravantuirea longitudinala realizata de obicei ca o grinda cu zabrele,
rigdizeaza stavila in lungul ei si preia greutatea proprie a stavilei (fara bratele de sprijin

si articulatiile de reazem).

articulatiile de reazem, transmit la pile si culei reactiunile cadrelor principale si asigura miscarea de rotatie a stavilei;

dispozitivele de etansare, opresc trecerea apei prin golurile dintre partea mobila a stavilei si infrastructuri. in functie de pozitia lor, etansarile sunt: etansari de fund, laterale, superioare (la partea de sus a vanelor) si intermediare (la stavilele segment din doua panouri);

dispozitivele de agatare a stavilei, care asigura legarea partii mobile a stavilei cu tirantii de ridicare;

contragreutatea, prevazuta la unele stavile segment pentru a reduce forta de ridicare a stavilei.

4.1.2.2. Tipurile de stavile segment

Multitudinea de forme sub care se prezinta stavilele segment in practica, implica necesitatea unei sistematizari. Ca urmare, in continuare se vor prezenta cateva moduri de clasificare a stavilelor segment, in functie de diverse criterii, si anume:

o  dupa numarul panourilor;

o  dupa modul de alcatuire a retelei de grinzi secundare;

o  dupa modul de alcatuire a cadrelor principale.

Dupa numarul panourilor care alcatuiesc partea mobila a stavilelor segment, se disting:

> stavile segment simple - sunt formate dintr-un singur panou. Ele sunt frecvent utilizate, atat ca stavile de suprafata cat si vanele.

Stavilele segment se pot realiza ridicatoare sau coboratoare. De regula, la orificiile

descarcatoare ale barajelor, se folosesc stavile segment ridicatoare. Stavilele coboratoare

cu toate ca , fata de cele ridicatoare au avantajul ca permit evacuarea plutitorilor si a

gheturilor fara pierderi mari de apa sunt putin intrebuintate deoarece cer executarea de

nise in radier, ceea ce duce la inrautatirea simtitoare a conditiilor hidraulice de scurgere.

Manevrarea panourilor se face cu forte relativ mici de ridicare, care sunt si mai reduse in cazul amplasarii de contragreutati in prelungirea bratelor de sprijin, dincolo de articulatiile de rezemare.

Exemple de stavile segment alcatuite dintr-un panou: stavile segment de suprafata, stavile segment de adancime.

Stavilele segment simple sunt cele mai economice tipuri de stavile pentru deschiderile deversoare cu l0H < 200 m. Inaltimile de retentie pot ajunge la 14-15 m la deschideri mici , iar deschiderile pana la 35-40 m (la barajul Donzere - Mondragon de pe Rhone 1₀= 31,5m la H = 9,15m).

La noi in tara s-au executat numeroase stavile segment simple, ca de exemplu : Roznov I pe Bistrita cu lo= 20m si H= 4,2 m, la Craiova pe Jiu cu Io- 16m si H- 5m s.a.

Pe langa numeroase calitati pe care le prezinta, stavilele segment ridicatoare, de suprafata, au inconvenientul ca nu permit evacuarea plutitorilor si a gheturilor decat prin ridicarea completa a stavilei. Acest dezavantaj poate fi eliminat prin folosirea stavilelor din doua panouri.

>  stavilele segment cu doua panouri. Se folosesc numai ca stavile de suprafata, i practica intalnindu-se sub doua forme: stavile duble si stavila segment cu clapeta. a) Stavilele duble sunt alcatuite, in principiu, din doua panouri mobile care pot fi rate independent. Modul de alcatuire a stavilelor segment duble a evoluat in timp, stavilele moderne utilizandu-se tipul caracterizat prin forma de carlig a panoului superior. La aceste stavile axul de rotire al panourilor este comun.

La manevrarea panoului superior, aceasta aluneca pe role peste tablia panoului inferior. Marele avantaj al acestui tip de stavila, fata de altele similare, consta in posibilitatea de a cobori foarte mult panoul superior, cursa maxima putand ajunge la 0,4 Hs (Hs fiind inaltimea totala a stavilei).

Stavilele segment duble sunt mai scumpe ,iar la noi nu au fost pana acum utilizate.

b) Stavilele segment cu clapeta sunt analoage cu stavilele plane cu clapeta, fiind cele mai raspandite tipuri de stavile cu panouri.

Pentru evacuarea plutitorilor, clapeta (panoul superior) se roteste in jurul axului ce trece prin articulatiile de prindere de stavila segment (panoul inferior).

La stavilele moderne se folosesc clapete lenticulare, cu o buna forma hidrodinamica a suprafetei amonte, care asigura deversarea unei lame de apa cu grosimea de 1-3 m; manevrarea clapetei, sau chiar a ambelor panouri se face, de obicei cu tije actionate de servomotoare hidraulice.

Performantele realizate de stavilele segment cu clapeta in privinta marimii deschiderii obturate, sunt apropiate de cele ale stavilelor segment simple. Spre edificare, pentru unele campuri deversoare ale barajelor date de exemplu la stavilele segment dintr-un panou - Donzere-Mondragon, Roznov I, Craiova - s-au utilizat stavile segment cu clapeta, de aceleasi dimensiuni cu cele ale stavilelor segment dintr-un panou. Se remarca insa ca, deocamdata, inaltimile maxime de retentie atinse (barajul St. Vidian cu H= 12,6 m, lo⁼ 20m) sunt ceva mai mici decat cele ale stavilelor segment dintr-un panou.

La noi in tara sunt in executie stavile segment cu clapeta de dimensiuni mari ce

vor fi utilizate pentru echiparea barajelor deversoare de pe raul Olt .

Dupa modul de alcatuire a retelei de grinzi secundare pe care se sprijina tablia stavilei segment, se disting:

sistem de rezistenta transversal, caracterizat prin faptul ca lonjeronii sunt intrerupti in dreptul montansilor, carora le transmite reactiunile lor;

sistem de rezistenta longitudinal, caracterizat prin executarea de lojeroni continui, neintrerupti in dreptul montantilor, ceea ce se realizeaza prin practicarea de fante in montanti.

Din punct de vedere al modurilor de realizare a acestor sisteme, nu exista deosebiri fata de cele aratate la stavilele plane cu remarca ca montantii se executa curb, dupa forma tabliei.

Dupa modul de alcatuire a retelei de grinzi secundare pe care se sprijina tablia stavilei segment, se disting:

sistem de rezistenta transversal, caracterizat prin faptul ca lonjeronii sunt intrerupti in dreptul montantilor, carora le transmite reactiunile lor;

sistem de rezistenta longitudinal, ceea ce se realizeaza prin practicarea de fante in montanti.

Din punct de vedere al modurilor de realizare a acestor sisteme, nu exista deosebiri fata de cele aratate la stavilele plane, cu remarca ca montantii se executa

dupa forma stavilei

Dupa modul de alcatuire a cadrelor principale:

Stavila segment este in ansamblu o structura spatiala, care poate fi alcatuita astfel incat la calcul poate fi impartita sau nu poate fi impartita in mai multe cadre plane de rezistenta.

Din acest punct de vedere se disting:

a)     stavile segment cu un singur cadru de rezistenta care, trebuind sa asigure rigiditatea ansamblului stavilei, se alcatuieste intotdeauna sub forma de cadru spatial. Cadre spatiale cu o buna rigiditate la incovoiere si torsiune, se pot realiza in diverse moduri. Atat rigla cat si bratele de sprijin se alcatuiesc ca sectiuni inchise, din elemente cu inima plina sau ca grinzi cu zabrele spatiale. Cadrul de rezistenta se amplaseaza, de regula, simetric fata de rezultanta presiunii apei in ipoteza 'stavila rezemata pe radier'.

b)            stavile segment cu mai multe cadre de rezistenta, care sunt cel putin in numar de doua. Pentru majoritatea stavilelor segment cu inaltimi de retentie mici si mijlocii, se adopta sistemul cu doua cadre plane de rezemare, amplasate simetric fata de rezultanta presiunii hidrostatice.

Numai la presiuni hidrostatice mari - stavilele de suprafata cu inaltimi de retentie

>10-12m sau la vane segment -se adopta sistemul cu mai mult de doua cadre plane de

rezemare. Se remarca faptul ca, in ultimii ani, acest sistem a fost foarte rar utilizat

datorita complicatiilor constructive pe care le da.

4.1.2.3. Fortele care actioneaza asupra stavilelor segment

Stavilele segment sunt actionate de aceleasi solicitari ca toate tipurile de stavile, solicitari ce au fost prezentate anterior. Insa, valorile si punctele de aplicare ale unora dintre incarcari sunt caracteristice numai stavilelor segment. Avand in vedere acest lucru, in continuare se prezinta in mod detaliat fortele din greutatea proprie si din presiunea apei.

1. Greutatea stavilei segment, in faza initiala de proiectare, se evalueaza cu formule empirice, care sunt destul de numeroase, dintre care mentionam:

- relatia lui Berezinski, pentru greutatea partii mobile:

- formula propusa de prof.dr.doc. Dorin Pavel:
G=-0,0015(1₀H)³ + 0,774(1₀H)² + 508,81₀H-5940 (daN) (4.2)

unde Io si H sunt dimensiunile deschiderii obturate, in metri. Ambele relatii prezinta inconvenientul ca nu tin seama de rezistenta admisibila a otelului din care se confectioneaza stavila segment;

Avem:

G-reprezinta greutatea partii mobile a stavilei segment

H-inaltimea stavilei in metri

Io -lumina orificiului inchis de stavila, in metri;

Centrul de greutate al stavilei se poate considera, initial, ca se gaseste la circa 0,8r

distanta de la articulatia de rezemare, masurata pe o bisectoare. Se precizeaza ca greutatea

exacta a stavilei (implicit si pozitia corecta a centrului de greutate), se poate determina

numai dupa ce au fost facute desenele de executie a stavilei, prin masurarea elementelor de constructie.

Figura 4.1 Pozitia centrului de greutate al stavilei

2. Presiunea apei. Pentru a determina impingerea exercitata de apa asupra stavilei, trebuie sa se tina cont de inaltimea si latimea reala a coloanei de apa ce actioneaza asupra stavilei. Valorile acestor dimensiuni depind de pozitia etansarilor laterale si de fund.

Stavilele segment, in functie de amplasamentul lor, pot fi solicitate numai de impingerea apei din amonte sau de impingerea apei exercitata din ambele parti.

Astfel, stavilele segment folosite pe deversorii barajelor sunt, de obice, solicitate numai de presiunea hidrostatica a apei din amonte (pentru stavila rezemata pe radier) sau de presiunea hidrodinamica a apei (pentru stavila partial ridicata).

Forta rezultanta a presiunii hidrostatice a apei (P), provenite din compunerea fortelor de presiune orizontala cu cele verticale, va trece intotdeauna prin centrul '0' al suprafetei amonte a stavilei (presiunea apei fiind intotdeauna normala pe cerc) si prin punctul de intersectie al fortelor componente. De asemenea si forta rezultanta a presiunii hidrodinamice a apei (Pd), va trece intotdeauna prin centrul '0' al suprafetei amonte a stavilei.

Se mentioneaza ca, in majoritatea cazurilor, stavilele se alcatuiesc astfel incat articulatiile de rezemare ale stavilei coincid cu centrul '0' al suprafetei amonte a stavilei

In cazul stavilelor segment folosite la deversorii barajelor de inaltime mica, se poate ca asupra stavilelor sa actioneze si presiunea hidrostatica a apei din aval (P'), ale carei forte componente sunt P₀^av si P_v^av respectiv P₀^am si P_v^am.

Cum relatiile de calcul ale fortelor componente ale rezultantei presiunii hidrostatice a apei difera, in functie de pozitia articulatiilor de rezemare fata de nivelul apei din bieful amonte, in continuare sunt prezentate expresiile altor relatii de calcul in cazul general, adica apa de ambele parti ale stavilei.

4.1.3. Alcatuirea constructiva si calculul elementelor de rezistenta ale stavilei

4.1.31. Tablia stavilei

In cazul stavilelor segment, tablia se executa, de regula din tabla de otel curbata, ea formand o suprafata cilindrica circulara. Raza de curbura se alege intre limitele:

Valorile mai mari ale raportului r/H_am se adopta la stavilele care au articulatiile plasate deasupra nivelului apei din amonte.

Pentru determinarea grosimii tablei nu se ia in considerare efectul favorabil al curburii, razele de curbura avand valori mari. Dimensionarea tablei se face in mod identic cu cea a stavilei plane, adica a metodei Bach.

Tabla stavilelor segment are, in mod obisnuit, grosimea cuprinsa in limitele 8-^16 mm. Prinderea tablei de grinzi si innadirea tablei se rezolva constructiv ca la tabla stavilelor plane.

4.1.3.2. Lonjeroni

Se executa in acelasi fel ca si lonjeronii stavilelor plane. Tinand seama de tipul sistemului de rezistenta al stavilei (transversal, longitudinal), lonjeronii pot fi executati neintrerupti sau intrerupti in dreptul antretoazelor.

Plasarea lonjeronilor pe inaltimea stavilei se poate face la distanta egala sau, mai des, pe principiul ca lonjeronii sa fie uniform incarcati. Realizarea constructiva si calculul lonjeronilor se face in acelasi mod ca la stavilele plane. Se mentioneaza particularitatea pe care o prezinta calculul lonjeronului marginal inferior si anume: in ipoteza 'stavila rezemata pe radier' asupra lui actioneaza, in plus, reactiunea radierului, iar in ipoteza 'stavila in momentul ridicarii de pe radier' actioneaza, in plus, forta de 'suctiune de prag'.

4.1.3.3. Montanti

Se alcatuiesc la fel ca la antretoazele stavilelor plane, cu deosebirea ca au spre amonte o forma curba sau de linie franta. in functie de marimea solicitarilor exterioare, antretoazele se pot executa din profile laminate: (la incarcari mici), sub forma de diafragme sau ca grinzi cu zabrele. in figura 3.2 sunt reprezentate cateva scheme uzuale de antretoaze ale stavilelor segment, completate cu date referitoare la inaltimea (H) si latimea L a coloanei de apa pentru care este indicata schema respectiva.

4.1.4. Cadrele principale de rezistenta

4.1.4.1. Stabilirea pozitiei formei si dimensiunilor principale ale cadrelor de

rezistenta

Dupa cum s-a aratat anterior, stavilele segment se pot alcatui cu unu, doua sau cu mai multe cadre de rezistenta:

a)    pozitia cadrelor se stabileste in ipoteza 'stavila rezemata pe radier', in functie de diagrama presiunii hidrostatice a apei si anume astfel incat fiecare cadru sa fie aproximativ egal incarcat.

Conform acestui principiu, la stavilele cu un singur cadru de rezistenta, amplasarea cadrului se face astfel incat rezultanta presiunii hidrostatice a apei (P) sa fie situata in planul determinat de centrele de greutate ale sectiunilor cadrului.

La stavilele care au doua cadre plane de rezistenta, cadrele se plaseaza de obicei simetric fata de rezultanta presiunii hidrostatice astfel incat rigla cadrului inferior sa satisfaca conditia a>30°.

La stavilele care au mai mult de doua cadre plane de rezistenta, plasarea cadrelor, astfel incat ele sa fie identic incarcate, se face in mod obisnuit grafic, asa cum se arata in cele ce urmeaza.

Se imparte curba suprafetei stavilei in cat mai multe parti egale. Cunoscand diagrama presiunii hidrostatice, se calculeaza incarcarile ω1, ω 3..a caror directie este radiala.Se construieste poligonul fortelor.Dreapta care inchide acest poligon , este rezultanta R a presiunii apei a carei valoare si directie se poate determina pe cale analitica.Pozitia cadrelor, astfel ca ele sa fie egal incarcate, se obtine prin impartirea curbei fortelor in "n" parti egale, "n" fiind numarul carelor plane de rezistenta.

Metoda grafica de amplasare a cadrelor plane de rezistenta la vana segment

b) Dimensiunile principale ale cadrelor de rezistenta se stabilesc in functie de
inaltimea coloanei de apa (H_am) si lumina holului inchis in stavila (Io).

inaltimea totala a cadrelor este, in majoritatea cazurilor, egala cu raza de curbura a tabliei, deoarece tablia se reazema de obicei direct pe riglele cadrelor, iar articulatiile de rezemare coincid cu centrele de curbura a tabliei. Dupa cum s-a aratat anterior, razele de curbura a tabliei se aleg intre limitele : r= (l,2+2)H_am

Deschiderea de calcul a cadrelor '1' este distanta dintre centrele articulatiilor de rezemare si depinde daca stavila este sau nu situata in nise executate in pile si culee. La stavilele fara nise: Ho-2a unde: a>0,5 m deoarece trebuie asigurat spatiul necesar lucrului in jurul articulatiilor.

La stavilele situate in nise: l=l₀-2c unde: c- este distanta de la marginea pilei la axul articulatiilor de reazeme, luandu-se de obicei > 0,4 m;

-valoarea lui c se ia cu atat mai mare cu cat fortele transmise la pile sunt mai mari, deoarece creste pericolul forfecarii muchiilor niselor.

c) Forma cadrelor se alege astfel ca rigiditatea lor sa fie cat mai mare, iar consumul
de otel cat mai mic. Uneori, pentru a nu rezulta pile foarte mari, este necesar ca
reactiunile orizontale in articulatiile cadrelor sa aiba valori mici si ca urmare se executa
cadre cu stalpi putin rigizi. Cadrele se pot alcatui cu sectiune plina sau cadre cu zabrele.

La orificii de dimensiuni mici (lo<6m, H>3m), cadrele de rezistenta se alcatuiesc din profile laminate. Pentru deschideri si inaltimi mai mari, sectiunea plina a cadrelor, trebuie sa tina seama de avantajele si dezavantajele pe care le prezinta fiecare dintre solutiile posibile. Spre exemplu, cadrele cu brate de sprijin oblice, cu rigla in consola avand momentele incovoietoare maxime de pe rigla mai reduse ca in alte solutii, ofera avantajul unei economii de otel la alcatuirea riglelor; dar, pe de alta parte, datorita impingerilor orizontale mari in articulatii, apare necesitatea armarii mai puternice a pilelor si a unei fixari puternice a articulatiilor in pile.

4.1.5. Articulatiile de reazeme

Generalitati. Solicitari

Articulatiile de reazeme au rolul de a transmite reactiunile cadrelor de rezistenta la pile si culee si de a asigura rotirea stavilei segment.

in mod obisnuit, axul de rotatie al stavilei care undeste centrele celor doua articulatii coincide cu axa centrelor de curbura a suprafetei amonte si ca urmare, rezultanta presiunii apei trece prin axele de rotatie ale articulatiilor de reazeme.

Articulatiile de reazeme se amplaseaza astfel incat sa nu fie inecate in apa cand stavila este deschisa, oricat de ridicat ar fi nivelul apei din amonte. Acest lucru fereste articulatiile impotriva murdaririi cu aluviuni, a inghetului si a deteriorarii lor de catre sloiurile de gheata.

Articulatiile stavilelor segment se pot realiza sub forma de articulatii cililndrice, sferice sau tronconice. Toate aceste tipuri sunt alcatuite in principiu dintr-o parte mobila - balansierul superior - fixata cu buloane de talpa bratelor de sprijin al stavilei si dintr-o parte fixa - balansierul inferior - fixata cu buloane de ancoraj de infrastructura. Balansierele se executa din otel turnat, de obicei din OT 50 A.

Solicitarea principala a articulatiilor de reazeme este data de rezultanta R a presiunii apei si greutatii proprii a stavilei. Pentru dimensionarea unei articulatii, se Idermina valorile cele mai mari ale reactiunilor care apar, de regula in ipoteza stavila in wmentul ridicarii de pe radier sau in ipoteza stavila rezemata pe radier.

4.1.6. Dispozitive de etansare

Etansarile stavilelor segment in functie de pozitia lor sunt:

. etansari orizontale: de fund, superioare (dispuse la partea superioara a
vanelor) si intermediare (la stavile segment alcatuite din 2 panouri)

. etansari verticale, care sunt etansarile laterale ale stavilei.
Rezolvarea constructiva a acestor etansari se face in mod identic cu aceea a

stavilelor plane. La majoritatea stavilelor segment construite in ultimul timp, elementele de etansare au fost alcatuite din cauciuc (cu insertii din fibre textile).

In cazurile cand s-au folosit buloane pentru reglarea pozitiei etansarii, s-au realizat obturari aproape perfecte ale golurilor dintre stavila si partea de beton a constructiei, costul dispozitivelor de etansare fiind evident ceva mai ridicat.

4.1.7. Piesele incastrate

Piesele incastrate in beton servesc pentru:

realizarea de suprafete netede sub etansarile stavilei segment - protejarea muchiilor si suprafetelor constructiei din beton, care pot fi degradate datorita vitezelor mari de curgere a apei si a loviturilor corpurilor plutitoare

- transpunerea presiunlor de la articulatiile de rezemare la beton, in cazul cand
articulatiile se reazema pe console metalice

realizarea de cai de rulare, in cazul stavilelor segment care au dispozitive de
ehidare laterala.

4.1.8. Manevrarea stavilelor segment

Procedee de manevrare:

Pentru manevrarea stavilelor segment se folosesc de regula dispozitive de manevrare fixe, stationare, fiecare stavila avand un dispozitiv propriu de manevrare.

Dispozitivele de manevrare mobile (macarale portal sau poduri rulante) se utilizeaza rar, deoarece nu pot asigura deschiderea rapida, simultana, a mai multor stavile.

Stavilele segment se preteaza, ca stavile clapeta, la orice sistem de manevrare si anume:

>       hidraulic;

>       mecanic;

>       hidromecanic.

4.1.81. Stavilele segment actionate hidraulic cu functionare automata

Prin acest sistem se realizeaza o buna reglare a nivelului apei din amonte. Momentele fortelor exterioare sunt echilibrate, la orice nivel al apei, de momentele date de contragreutati si flotori. Contragreutatile, Cg, care au rolul de a reduce forta necesara pentru ridicarea stavilei, se amplaseaza de obicei pe prelungirea spre aval a bratelor de sprijin, dincolo de articulatiile de reazeme. Plasarea contragreutatilor se poate face si in puturi aflate in amontele stavilei, solutiemai estetica dar costisitoare.

Forta necesara de ridicare a stavilei este data de presiunea apei asupra flotorilor. Flotorii sunt agatati de bratele stavilei segment alcatuindu-se in mod obisnuit cu sectiunea circulara.

Ei se deplaseaza in camere prevazute in pile si culei, legate prin conducte cu amontele si cu avalul stavilei. La ridicarea sau coborarea nivelului apei din amonte, flotorii se deplaseaza, provocand ridicarea sau coborarea automata a stavilei segment. Restrictiile in adoptarea sistemului automat de manevrare a stavilei segment, sunt identice cu cele de la stavilele clapeta cu functionare automata.

4.1.8.2. Stavilele segment manevrate mecanic cu mecanisme de ridicare

Tipurile de mecanisme de ridicare (trolii, roti dintate), dispozitivele de actionare uale, mecanice, electrice), precum si tirantii de ridicare (cremaliere, lanturi, lanturi 1. cabluri s.a.).

4.1.8.3. Stavilele segment manevrate hidro-mecanic, cu tije actionate de prese

hidraulice cu ulei

Acest tip de manevrare, intalnit in practica sub denumirea de manevrare cu servomotor, este foarte des intalnit in ultimii ani, in special pentru manevrarea stavilelor de adancime.

Dintre numeroasele avantaje pe care le prezinta manevrarea cu prese hidraulice se remarca buna functionare a mecanismelor dupa un timp lung de nefunctionare si posibilitatea de a intrebuinta o singura pompa de ulei la mai multe prese hidraulice.