중력댐
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1. 개요
중력 댐은 콘크리트나 석조 등 자중을 이용하여 수압을 견디는 댐의 한 종류이다. 댐의 안정성은 기초의 수직력과 댐 구조의 견고함에 의해 확보되며, 지진과 홍수에 강하다는 장점이 있다. 건설 시 콘크리트의 발열 반응으로 인한 균열 발생 가능성과 부력 압력에 취약하다는 단점도 존재한다. 중력 댐은 재료, 평면 형태, 구조적 높이, 월류 방식에 따라 분류되며, 세계 최대 중력 댐은 스위스의 그랑드 딕상스 댐이다.
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| 중력댐 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 유형 | 콘크리트 댐 |
| 기능 | 수력 발전, 관개, 홍수 조절, 용수 공급 |
| 재료 | 콘크리트 |
| 안정성 확보 방법 | 자체 무게 |
| 디자인 | |
| 설계 원리 | 댐 자체의 무게로 수압을 지탱 |
| 단면 형태 | 일반적으로 삼각형 또는 사다리꼴 형태 |
| 기초 지반 조건 | 견고한 암반 지반이 필수적 |
| 장점 및 단점 | |
| 장점 | 안정성이 높음 유지 보수가 용이함 수명이 김 |
| 단점 | 건설 비용이 많이 듦 넓은 기초 지반 필요 지진에 취약할 수 있음 |
| 시공 | |
| 주요 공정 | 기초 지반 조사 및 처리 콘크리트 타설 양생 시험 운영 |
| 시공 시 고려 사항 | 콘크리트 품질 관리 온도 관리 균열 방지 |
| 종류 | |
| 솔리드 중력댐 | 댐 전체가 콘크리트로 채워진 형태 |
| 중공 중력댐 | 댐 내부에 공간을 두어 콘크리트 사용량을 줄인 형태 |
| 적용 | |
| 적합한 위치 | 지반이 튼튼하고 넓은 계곡 |
| 사용 목적 | 대규모 수력 발전 댐, 다목적 댐 |
| 기타 | |
| 관련 용어 | 수압 양압력 전단 저항 안전율 |
2. 특징
중력댐은 주로 높은 지지력을 가진 견고한 암반 기초 위에 건설되지만, 드물게 토양 위에 건설되기도 한다. 댐의 안정성은 기초에서 생성되는 수직력 각도와 댐 구조의 견고함에서 비롯된다. 다만, 중력 댐은 기초 침하에 취약하여 댐 구조에 균열을 일으킬 수 있다는 점을 고려해야 한다.
콘크리트가 주재료이며, 콘크리트 질량을 이용하여 댐 둑체의 자중으로 수압에 견디는 것이 특징이다. 아치식 콘크리트 댐보다는 덜 까다롭지만, 화강암, 안산암 등 견고한 기초 암반이 필요하다.[6] 해외에서는 오래전부터 건설되었지만, 둑 높이 200 m 이상은 많지 않다.[6]
세계 최대 중력식 콘크리트 댐은 스위스의 '''그랑드 딕상스 댐'''이며, 인도와 중남미에 200m급 댐이 많다. 중국 싼샤 댐과 총저수용량 세계 2위인 러시아 브라츠크 댐도 중력식이다.[6]
근대 이후 일본에서 가장 많이 사용된 형식으로, 중력식 댐 건설 기술 발전은 일본 토목 기술 발전사와 같다. 그러나 최근 양질의 기초 암반 지점이 줄어 건설 실적이 감소하는 추세이다.[6]
높이 147m
2. 1. 장점
콘크리트는 수류 세굴 저항성이 높아 약간의 월류 흐름으로 인한 손상으로부터 보호된다.[1] 중력댐은 튼튼한 형식으로 지진과 홍수에 강하다.[6]2. 2. 단점
중력 댐은 대규모 콘크리트 구조물이기 때문에 주변 토양에 비해 불안정해지는 부력 압력에 취약하다는 단점이 있다. 내부 및 기초 배수 시스템을 통해 부력 압력을 줄일 수 있지만, 추가적인 비용이 발생한다.콘크리트는 발열 반응으로 인해 굳는 과정에서 많은 양의 열이 발생한다. 열 전도성이 낮은 콘크리트는 이 열을 수십 년 동안 댐 구조물 안에 가두어, 플라스틱 콘크리트를 팽창시키고 냉각 과정에서 균열을 일으킬 수 있다. 따라서 설계자는 이러한 현상이 발생하지 않도록 주의해야 한다.
3. 설계
중력 댐은 먼저 강의 한 구역의 토지를 대규모로 깎아내어 물이 그 공간을 채우고 저장될 수 있도록 건설된다. 토지를 깎아낸 후에는 댐과 물의 무게를 지탱할 수 있는지 확인하기 위해 토양을 테스트해야 한다. 시간이 지남에 따라 토양이 침식되지 않도록 하는 것이 중요한데, 이는 물이 댐 주변이나 아래로 길을 만들 수 있기 때문이다.[3] 경우에 따라 토양이 이러한 목표를 달성하기에 충분하지만, 댐과 물의 무게를 지탱하기 위해 지지 암석을 추가하여 조절해야 하는 경우도 있다. 기초의 지지 강도를 결정하기 위해 수행할 수 있는 세 가지 다른 테스트(웨스터가드, 오일러, 라그랑지안 접근법)가 있다.[3] 기초가 건설에 적합하면 댐 건설을 시작할 수 있다. 일반적으로 중력 댐은 콘크리트나 돌 블록과 같은 강한 재료로 만들어지며, 가장 많은 지지력을 제공하기 위해 삼각형 모양으로 건설된다.[4]
4. 종류
(m)
(천 m3)
