강철댐

Steel dam
수위가 낮은 레드리지 스틸 댐(상류 측)

강철 댐은 일반적인 석조, 토공, 콘크리트 또는 목재 건축 재료가 아닌 강철로 만들어진 댐(물의 흐름을 막거나 지연시키는 구조물)의 일종입니다.

지금까지 만들어진 예는 비교적 적다.미국에 건설된 세 개 중 두 개는 남아 있다. 1898년 애리조나 사막에 건설된 애쉬포크-베인브리지 강철 댐은 기관차 물을 애치슨, 토페카, 산타페 철도(ATSF)에 공급하기 위해 건설된 것이고, 1901년 미시간 주 상반도에 건설된 레드리지 강철 댐은 물을 제분소에 공급하기 위해 건설되었다.세 번째, 몬태나의 하우저 호수 댐은 1907년에 완공되었지만 1908년에 실패했다.

제1차 세계대전 이후 강철 댐은 시멘트 [1]가격에 비해 철강 가격이 몇 배나 올랐기 때문에 비경제적인 것으로 밝혀졌다.총 현장 인건비 절감, 벌크 자재 수송 비용 절감, 연간 더 많은 건설 시간 가용성,[citation needed] 통계 요건을 준수하는 건설 계획의 유연성 등으로 인해 21세기에는 경제성이 매우 우수하다.

동작 원리

레드리지 스틸 댐 하류 쪽

강철 댐은 땅에 고정된 일련의 토대를 사용한다.이러한 기초는 일련의 갑판 거더를 지탱하는 스트럿을 지탱하며, 이 스트럿은 강철판을 지탱합니다.물이 접촉하는 것은 이 접시들이다.거더와 판은 하류 방향으로 기울어져 있어 물의 무게의 일부가 스트럿과 기초에 하류로 작용하여 제자리에 고정됩니다.만약 판이 강철 금고처럼 수직이라면, 모든 힘은 수평이 될 것이고 수평력과 굽힘 모멘트를 상쇄하기 위해 훨씬 더 큰 스트럿과 앵커가 필요할 것이다.

직접 스트럿

직접 스트럿이 있는 강철 댐의 단면

왼쪽 그림과 같이 스트럿 직동 버전에서는 모든 스트럿이 평행합니다.따라서 플레이트 거더에는 인장력이 없습니다.

캔틸레버 스트럿

캔틸레버 스트럿이 있는 강철 댐의 단면

왼쪽 그림과 같이 캔틸레버 스트럿 버전에서는 상단 스트럿(또는 설계에 따라 스트럿)을 캔틸레버 트러스 형태로 만들 수 있습니다.모두 같은 지반으로 이동함으로써 갑판 거더의 상부가 장력을 갖게 되고 캔틸레버 부분의 모멘트가 그 부분에 충돌하는 모멘트에 의해 상쇄된다.

가리비

위의 Redridge Steel Dam 그림에서 볼 수 있듯이 두 가지 유형의 구조 모두 판이 스캘프 모양인 것이 일반적입니다.물 또는 주변 온도 변화에 따라 강판이 자유롭게 팽창/수축될 수 있도록 하기 위함입니다.

설계상의 트레이드오프

거더 플레이트 각도와 스트럿 각도의 두 가지 설계 트레이드오프가 있습니다.수평을 향해 거더/플레이트 각도를 증가시키면 힘의 정상 구성요소는 수직을 향해 증가합니다. 즉, 수평력에 대한 저항은 크지 않지만 주어진 업스트림 헤드에 더 많은 강철이 필요합니다.스트럿 각도를 수직 방향으로 늘리면 풋팅의 수평 모멘트가 감소하여 미끄러질 위험이 줄어듭니다.

수로 및 파이프

강철 댐에는 유출로가 있을 수도 있고 없을 수도 있다.Ashfork-Bainbridge는 그것이 없었지만 물이 산꼭대기 위로 바로 쏟아질 수 있도록 설계되었고, Redridge는 하류 스탬프 공장에 물을 공급하기 위한 배수관과 수도관을 모두 가지고 있었다.

장점과 단점

스틸 댐 지지자들은 다음과 같은 이점을 주장했습니다.

  • 19세기 초에도 제철 기술은 석조보다 빠르고 저렴한 건축을 가능하게 했다.
  • 구조는 정적으로 결정되어 필요한 하중과 부재 강도를 정확하게 계산할 수 있습니다.
  • 강철은 콘크리트보다 유연하기 때문에 지반 침하로 인한 치명적인 고장에 더 강하다.
  • 서리는 콘크리트나 석조처럼 그들에게 영향을 미치지 않는다.
  • 비파괴적 누출은 용접을 통해 해결할 수 있습니다.

또한 몇 가지 알려진 단점도 있습니다.

  • 댐은 무게를 견뎌야 하고, 너무 많이 가라앉지 않아야 하며, 수평 이동에 저항해야 하기 때문에 좋은 기초 건설은 성공적인 댐의 열쇠이다.
  • 댐의 장기적인 강도는 알려지지 않았다.미국의 두 가지 예는 현재 상당한 물 부하를 받고 있지 않다.
  • 구조물이 가벼워 대형 댐보다 물의 진동으로 인해 마모되기 쉽다.
  • 유지보수의 필요성이 더 높기 때문에 녹과 부식에 대처해야 합니다.
  • 응력이 상당히 집중될 수 있으므로 고장 모드로서 응력 균열이 발생할 수 있습니다.
  • 다른 댐과 마찬가지로 파괴는 붕괴 모드일 수 있다(이 때문에 하우저 호수 댐이 붕괴된 것으로 생각된다).

추가 정보

  • 잭슨, 도널드 CGreat American Bridges and Dams, John Wiley & Sons, 뉴욕(미국), ISBN0-471-14385-5, 1984; 페이지 210-211.
  • 구글 북스를 통해 발견된 책인 세척과 수력 공학.강철 댐을 언급하는 몇 안 되는 정보원 중 하나는 미국에는 3개의 댐이 존재하며 몇 가지 정보를 제공한다고 말한다.이 문서의 일부는 이 텍스트의 자료를 사용합니다.
  • Hubert CHANSON이 쓴 퀸즐랜드 대학 강철 댐의 역사 개요(링크를 따라 기사를 진행하려면 진행 버튼을 눌러야 합니다).이것은 하우저 호수 댐이 1905-1907년 사이에 건설되었고 SCHUYLER(1909) 이후 1908년에 붕괴되었음을 나타냅니다.

레퍼런스

  1. ^ Reynolds, Terry S. (1989). "A Narrow Window of Opportunity: The Rise and Fall of the Fixed Steel Dams". IA, The Journal of the Society for Industrial Archeology. 15 (1): 1–20. JSTOR 40968160.