بررسی و آنالیز دینامیکی خطی سدهای بتنی وزنی – عمران

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی عمران
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:159
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

بررسی و آنالیز دینامیکی خطی سدهای بتنی وزنی – عمران

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب

چکیده………………..۱

مقدمه………………..۲

فصل اول: کلیات
۱-۱٫ مقدمه……………….۳
۱-۲٫ تعریف کلی موضوع تحقیق……………..۶

فصل دوم: پدیدههای موتور در رفتار دینامیکی سدها
۲-۱٫ پدیدههای موثر در رفتار دینامیکی سد…………….۸
۲-۲٫ اندرکنش دینامیکی سد و مخزن……………..۹
۲-۳٫ اندرکنش دینامیکی سد و فونداسیون……………..۱۳
۲-۴٫ روشهای طراحی و آنالیز سنتی……………..۱۴
۲-۴-۱ رفتار لرزهای سد کوینا…………۱۵
۲-۴-۲ محدودیتهای روش طراحی سنتی……………۱۵
۲-۵٫ طیف و رکورد زمینلرزه ورودی……………..۱۶
۲-۵-۱ مقدمه………………….۱۶
۲-۵-۲ طیف جواب طراحی برای سدهای بزرگ و سازههای مهم در ایران…..۱۷
۲-۵-۳ طیف جواب طراحی برای نواحی ایران مرکزی و زاگرس……۱۸

فصل سوم: آنالیزهای انجام شده روی سد کوینا
۳-۱٫ مقدمه……………..۱۹
۳-۲٫ مدل المان………………۲۰
۳-۳٫ نتایج آنالیزهای مودال روی سد کوینا…………….۲۱
۳-۴٫ نتایج آنالیزهای طیفی روی سد کوینا…………….۲۲
۳-۵٫ نتایج آنالیزهای دینامیکی روی سد کوینا……….۲۲
۳-۶ آنالیزهای مودال، طیفی و دینامیکی………..۲۵

فصل چهارم: خروجی و نتایج حاصل از آنالیز
شکل ۱ – تغییر شکل کلی……………..۲۷
شکل ۲ – تغییر شکل در جهت X…….ا……۲۸
شکل ۳- تغییر شکل در جهت Y …….ا……۲۹
شکل ۴- مشبندی………………..۳۰
شکل ۵ – تنشهای اصلی در جهت ۱…………..۳۱
شکل ۶ – تنشهای اصلی در جهت ۲……………۳۲
شکل ۷ – تنشهای اصلی در جهت۳…………….۳۳
شکل ۸ – برش در صفحه XY ……..ا…….۳۴
شکل ۹ – تنش در جهت X……ا……..۳۵
شکل ۱۰ – تنش در جهت Y …….ا………..۳۶
نیروها………………۳۷

تنش برشی در نقاط………………..۳۸

تنش اصلی ۱……………۵۳

تنش اصلی ۲………………….۶۷

تنش در راستای X ……….ا………۸۱

تنش در راستای Y ……ا…………..۹۶

تغییر شکل در جهت X………ا………..۱۱۱
تغییر شکل در جهت Y……..ا…………۱۱۹

فصل پنجم: نتیجهگیری و پیشنهادات
نتیجهگیری و پیشنهادات……………..۱۲۷

فهرست منابع فارسی…………….۱۲۸

فهرست منابع انگلیسی………….۱۲۹

چکیده انگلیسی……………..۱۳۰

چکیده :
سدها به طور کلی جز سازههای مهم محسوب میشود که بررسی پایداری آنها در اثر زمینلرزههـای شـدید بـا توجه به نتایج بسیار اسفباری که شکست سد در پی دارد، ضروری میباشد. قسمت مهمی از سـدهای کشـور را سدهایی تشکیل میدهند که با روشهای سنتی طراحی شدهاند.  در این تحقیق پس از بررسی کلی این روشها، با توجه به ابزار قدرتمند FEM و آزمایشات انجـام شـده روی  سد مطالعاتی koyna که با روش کاملاً سنتی طراحی شده بود به نتایج زیر رسیدم:  ۱٫ نتایج آنالیزهای شبه استاتیکی و دینامیکی روی این سد بیانگر ضعف ایـن سـازه در زمـینلـرزه هـای شدید است.  ۲٫ نتایج طیفی و دینامیکی انجام شده با طیف و رکورد زلزله ناغان (PGA =0/ 2g) حـاکی از تجـاوز تنش از حد نرمــال در قسمت گردن سد بوده است و ترکهای به وجـود آمـده حـاوی ایـن مطلـب میباشد.  ۳٫ به دلیل ماهیت تردشکنی بتن و چنانچه در نتایج دیگران شاهد هستیم رکورد ورودی نقش زیادی در  نوع شکست و پروسه تشکیل ترک نداشته، و تمامی آنها با زمینلرزه سال ۱۹۶۷ سد کوینـا مطابقـت میکند.

مقدمه:
با توجه به پیشرفتهای زیادی که در سالهای اخیر در طراحی سدهای بتنی انجام شـده، در ایـن پایـاننامـه سعی بر آن است که این روشهای نوین را با روشهای سنتی که در سالهای قبـل انجـام مـیشـد مقایسـه کنیم. تفاوت عمده این نوع روشها در نوع اعمال نیروی دینامیکی بر سد میباشد که در روشهای سـنتی بـه صورت یک بار متمرکز اعمال میشد.
سدهای بتنی وزنی جزو سازههای مهمی هستند که بررسی پایداری و ایمنی آنها از لحـاظ فنـی – اقتصـادی و همچنین پیامدهای جانبی ناشی از تخریب آنها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. در اکثـر مطالعـات دقـت خاصی به سدهای موجود زیادی که در اوایل یا اواسط قـرن اخیـر سـاخته شـده و مسـن محسـوب مـیشـود، معطوف میگردد. بررسی پایداری این سدها به طور متناوب در طول زمان در واقع یک ضرورت قطعی است.  قسمت مهمی از سدهای موجود در جهان را سدهای وزنی تشکیل میدهند.
پدیدههای محیطی که بر جسم سد اثر میگذارند، از قبیل:
۱- حضور ترک در سد
۲- وجود درزهای ساختمانی
۳- نفوذ آب و فشار نفوذی ترکها
۴- لغزش در پی
۵- اختلاف نشست در پی
۶- کاویتاسیون
۷- امواج ناشی از زلزله
و وجود رسوبات در کف مخزن میباشند. ساخت مدل آزمایشگاهی برای بررسی پایداری سدها با وجود پدیـده – های مختلفی که بیان شد بسیار پیچیده میباشد. بارگذاری جسم بتن در اثر حرارت هیدراسیون سـیمان، فشـار هیدروستاتیک، تحریک زلزله و اندرکنش دینامیکی مخزن و پی و شکست جسم بتن از جمله عـواملی هسـتند که بر رفتار سدهای بتنی تأثیر میگذارند. علیرغم اینکه شرکتهای مهندسی و همچنین کمیتههـای تحقیقـاتی توجه زیادی به بررسی پایداری سدهای بتنی دارند، متأسفانه تجارب علمی بر روی مقاومت سازه سدهای بتنی  وزنی تحت زمین لرزههای شدید بسیار محدود بوده و اطمینان زیادی نسبت به ایمنی سدهای بتنی بزرگ کـه در محیطهایی با زلزلههای شدید قرار دارند وجود ندارد. لذا شبیه سازی عددی این گونه سدها اگر تنها راه حل  نباشد یکی از بهترین راهها برای ارزیابی ایمنی سدهای بتنی تحت زمین لرزههای شدید است.  سدهای بتنی وزنی به دلیل مقاومت کششی پایین اغلب دارای ترکهایی میباشند. به طوریکه بررسی پایـداری این نوع سازهها به بررسی رفتار بتن ترک خورده مرتبط میگردد.  ترکهای موجود در سد ناشی از عوامل متعددی بوده که از جمله مهمترین آنها میتوان تغییـر وضـعیت مصـالح نظیر انقباض، واکنش شیمیایی و حرارتـی و یـا علـت سـازهای ماننـد نشسـت پـی، روشـهای سـاخت، فشـار هیدروستاتیک و بارگذاری زلزله را نام برد. باید توجه کرد که ترکهای سطحی نمیتواند خطری بـرای پایـداری سدها ایجاد نماید اما ترکهایی که در عمق نفوذ کردهاند و در بعضی از موارد از بالادست تا پـایین دسـت ادامـه دارند و عموماً در اثر بارگذاری زلزله بوجود میآیند، از دیدگاه مهندسی اهمیت پیدا میکنند.  زیرا چنین ترکهایی ممکن است به طور قابل ملاحظهای مقاومت سازه را تغییر داده و پایداری آن را خدشـه دار  نمایند. در طراحی سد این انتظار میرود که هیچگونه ترک سازهای مهمی تحت بارگذاری استاتیکی (وزن سـد÷ فشار هیدروستاتیک) ایجاد نشود. تحت بارگذاری زلزله پایه طراحی (DBE)∗ رفتار الاسـتیک خطـی بـرای بتن در نظر گرفته میشود. تحت اثر زلزلههای بیشینه محتمل (MCE)∗∗ طراحی نمیتواند تشکیل تـرک در سد را منتفی سازد. زیرا در چنین حالتی طرح غیراقتصادی و شاید غیر ممکن میگردد. لـذا منطقـی اسـت کـه تحت زلزلههای شدید صدماتی بر سد وارد گردد، اما سازه قادر به تحمل فشـار مخـزن پشـت سـد باشـد ایـن مسئله توسط کمیسیون بینالمللی سدهای بزرگ (ICOLD) نیز بازگو شده است.  در محاسبات سنتی برای طراحی سد، اثرات زلزله را معمولاً با تعریف یک ضریب زلزله اعمال مـی کردنـد . ایـن ضریب درصدی از وزن بین ۰٫۰۵ تا ۰٫۱۵ به طور یکنواخت در ارتفاع سد درنظر گرفتـه مـیشـد و کـلاً بـه صورت بار جانبی استاتیکی اضافه بر سد وارد میشد. به این نیرو هیدرودینامیک مخزن نیز اضافه میشد یعنـی علاوه بر نیروهای هیدروستاتیک آب بر دیواره سد نیروی دیگری مانند Pc = cαγωH در نظر گرفته مـی – شود که در آن α ضریب زلزله و c ضریب هیدرودینامیک که توسط فرمول وسترگارد که در بـالا صـفر و در پایین ۰٫۷ است، در محاسبات منظور میشد ( H ارتفاع هیدرولیکی سد و γω وزن مخصوص آب میباشد).  برای کشش مقاومت صفر منظور شده لذا آن قسمتی از سد که تحت کشش قرار میگرفت، عـاری از تـنش و برای بقیه مقطع رابطه خطی توزیع تنش در نظر گرفته مـی شـد . در حـالی کـه فـرض عـدم کشـش در آنـالیز سدهای وزنی بتنی با ترکهای افقی همیشه در جهت اطمینان نمیباشد.  در مراحل بعد آنالیز دینامیکی برای ارزیابی خطرات ترک در پشت سد پیشنهاد و مورد استفاده قـرار گرفـت. در  این روش لازم بود که سیستم سد، مخزن و پی با ضرایب میرایی متغیر که بستگی به شدت تنشهای کششـی در سد داشت آنالیز دینامیکی گردد. در مرحله پیشرفتهتر این ضرایب میرایی طوری تعریف مـی شـد کـه بتوانـد انرژی از بین رفته در اثر رفتار غیرخطی سازه را نشان دهد که این روش شبه غیر خطی نامیده میشد. علیرغم  این موضوع این روشها نمیتواند توضیحی برای جهت و نگاشت ترک پیشنهاد نماید. در حقیقت از نتایج آنـالیز دینامیکی خطی به راحتی نمیتوان نگاشت رشد ترک را به صورت صحیح پیشبینی کرد.  زیرا بعد از جوانهزنی، توزیع مجدد نگاشت ترک باید نسبتاً واقعی پیشبینی شود چرا که این نگاشت برای آنالیز  پایداری بعد از ترک و همچنین مکانیزم فروریختگی سد در حین زلزله مورد نیاز مـی باشـد . در چنـین آنـالیزی پیشرفت صدمات در سد تحت بارگـذاری متنـاوب قابـل تعیـین اسـت. موسسـهICOLD آنـالیز دینـامیکی غیرخطی را برای اطمینان از ایمنی سازه سدهای مهم تحت زمین لرزههایی کـه نیروهـایی بیشـتر از مقاومـت سد ایجاد میکنند، توصیه مینماید. ارزیابی نگاشت احتمالی ترک و متعاقباً مقاومت سازهای مطابق با آن یکـی از ضرورتهای مهم برای اطمینان از عملکرد ایمن سازه است. بنابراین یکـی از وظـایف مهـم همـه طراحـان و محققان که با مسئله سلامت سدها سروکار دارند، تحقیق درباره پاسخ سدهای بتنی ترک خورده در زلزله می- باشد.

نتیجهگیری و پیشنهاد
۱- نتایج آنالیزهای شبه استاتیکی و دینامیکی روی سدهای طراحی شده به روشهای سنتی بیانگر ضـعف ایـن سازهها در زمینلرزههای شدید است که این موضوع ناشی از نقص این روشها میباشد.
۲- سدهای ساخته شده قدیمی که رفتار دقیق لرزهای آنها بـرآورد نشـده اسـت، بایسـتی بـا آنالیزهـای دقیـق دینامیکی مورد بررسی و تحلیل قرار گیرند تا از ایمنی آنها اطمینان حاصل گردد.
۳- سد Koyna که توسط محققین زیادی مطالعه شده، توسط نرمافزار ANSYS مورد آنـالیز قـرار گرفتـه است. نتایج مشخصات لرزهای با نتایج دیگران تطبیق میکند.
۴- نتایج آنالیزهای طیفی و دینامیکی انجام شده با طیـف و رکـورد زلزلـه ناغـان (PGA=0.2g) حـاکی از تجاوز تنش از حالت خطی در گردن سد بوده و ترکهای بوجود آمده مشابه (از نظر شـکل و موقعیـت) ترکهـای نتیجه شده از آنالیزهای دیگر محققین و همچنین ترکهـای واقعـی سـدKoyna پـس از زلزلـه سـال ۱۹۶۷  میباشد.
۵- بدلیل ماهیت ترد شکنندگی بتن و چنانچه در نتایج دیگران نیز شاهد هستیم، رکـورد ورودی نقـش زیـادی در نوع شکست سد و پروسه تشکیل ترک نداشته و زمینلرزه ناغـان (PGA=0.2g) موجـب بـروز تـرک در همان شکل و موقعیتی شده که سد Koyna در زمین لـرزه ۱۹۶۷ تجربـه کـرده و حتـی در اثـر رکوردهـای مصنوعی با میز لرزان بدست آمده است.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت

آخرین مطالب

مطالب مرتبط