بخشی از مقاله
خلاصه
سدها از با اهمیت ترین سازه ها برای هر کشوری محسوب می شوند که هرگونه آسیب و خرابی احتمالی آنها خسارات جبران ناپذیری را به دنبال خواهد داشت. از این رو بررسی رفتار لرزه ای آنها حائز اهمیت می باشد. اکثر مطالعات لرزه ای بر روی سدهای بتنی بدون نظر گرفتن مولفه ی قائم زلزله انجام شده است. بدین منظور در این تحقیق به بررسی رفتار غیر خطی سد بتنی قوسی با در نظر گرفتن اثرات اندرکنشی سد- مخزن- فونداسیون تحت اثر همزمان دو مولفه افقی و قائم در نرم افزار آباکوس پرداخته شده است. سد ماروپوینت به عنوان مطالعه موردی در نظر گرفته شده است. در انتخاب رکورد سعی شده است که بیشینه شتاب مولفه قائم نسبت به مولفه ی افقی رکورد مقدار مناسبی داشته باشد. نتایج جابجائی تاج سد و چگونگی گسترش ترک نشانگر اثر موثر مولفه ی قائم زلزله در پاسخ سد می باشد. همچنین در بررسی دیگری، تحلیل دینامیکی فزاینده بر روی سد انجام پذیرفت. نتایج این بررسی نیز مؤید اثر مولفه قائم زلزله در این خصوص می باشد.
کلمات کلیدی: مولفه قائم زلزله، سد بتنی قوسی ، رفتار غیر خطی بتن، تحلیل دینامیکی فزاینده، گسترش ترک
.1 مقدمه
سد ها سازه های حیاتی عظیمی هستند که برای اهداف کنترل سیلاب، تولید برق، آبیاری و تامین آب آشامیدنی به کار می روند.[1] تاکنون تعداد زیادی از این سد ها در حال قدیمی شدن هستند و اکثرا در زمانی طراحی شده اند که دانش تکنیکی در آن زمان محدود بوده است.[2] اکثر آیین نامه ها از قبیل GB50011-2001 و EUROCODE-8 مؤلفه قائم زلزله را دو سوم مؤلفه افقی در نظر می گیرند؛ لیکن با رخداد زلزله های مخرب از قبیل زلزله 1994 نورثریج1 ، زلزله 1999 چی- چی 2 و زلزله 2003 بم مشاهده شده که مؤلفه قائم زلزله می تواند برابر با مؤلفه افقی زلزله و حتی از آن تجاوز کند.[3] پس از رخداد چنین زلزله های مخربی و آگاهی از اثر مؤلفه قائم زلزله تعداد زیادی از محققان به مطالعه بر روی اثر این مؤلفه پرداختند. به عنوان مثال صادق وزیری و فوچ - 1991 - 3 بر اثر مؤلفه قائم روی پل ها تحقیق کردند و این نتیجه حاصل شد که تغییرات نیروی محوری در اثر تحریکات مؤلفه قائم زلزله می تواند هم ظرفیت خمشی و هم ظرفیت برشی مقطع را تحت تاثیر قرار دهد و هم چنین تنش های کششی در عرشه پل را افزایش دهد.[4] سانگ جیگ کیم4 و همکاران - 2011 - در تحقیقی بر اثرات مؤلفه قائم زلزله روی پایه های پل های بتن مسلح با استفاده از نمونه آزمایشگاهی پرداختند، نتایج حاکی از این هستند که با در نظر گرفتن مؤلفه قائم زلزله نیروی محوری در نمونه آزمایشگاهی تا 100 درصد افزایش می یابد و این نیروی محوری بزرگ موجب ترک و خرابی بیشتری نیز می گردد.[5]
حسنی، رهگذر و اژدری مقدم - 1391 - در خصوص اثر مؤلفه قائم زلزله بر رفتار سازه های بتنی در زلزله های حوزه نزدیک مطالعه کردند و این نتیجه حاصل شد که نیروی محوری ستون ها با در نظر گرفتن اثر مؤلفه قائم زلزله به طور متوسط 35 تا 40 درصد و تغییر مکان وسط تیر ها به طور متوسط تا میزان دو برابر افزایش می یابد.[6] در خصوص تاثیر مولفه قائم زلزله بر رفتار لرزه ای سدها مطالعات اندکی انجام شده است. حریری اردبیلی و اثر مولفه قائم زلزله را در رفتار لرزه ای سدهای بتنی وزنی مورد بررسی قرار دادند و نشان دادند که جابجایی ها در تاج سد با در نظر گرفتن مؤلفه قائم زلزله به طور جشمگیری افزایش می یابد.[2] در تحقیق حاضر، به بررسی اثر همزمان دو مولفه قائم و افقی زلزله بر رفتار لرزه ای سدهای بتنی قوسی پرداخته می شود. سد مورد مطالعه، سد بتنی دو قوسی ماروپوینت می باشد و شتاب نگاشت های مد نظر در روند این پژوهش، دو شتابنگاشت حوزه نزدیک به گسل می باشد. ساختار این تحقیق به قرار زیر است: در بخش بعد، به توضیحاتی در مورد مؤلفه قائم زلزله پرداخته می شود. پس از آن شتاب نگاشت های مورد استفاده در تحلیل، معرفی می شوند و مدل سازی عددی این مطالعه و تحلیل دینامیکی فزاینده مورد بررسی قرار می گیرند. سپس نتایج حاصل از این مطالعه ارائه می گردد.
.2 مؤلفه قائم زلزله
مولفه قائم زلزله در زلزله های حوزه نزدیک از شدت زیادی برخوردار است. اکثر آئین نامه های موجود، مقدار مولفه قائم را یک دوم تا دو سوم مولفه افقی در نظر می گیرند. [4] لیکن مطالعه زلزله های حوزه نزدیک، نشان می دهد که مقدار مولفه قائم زلزله می تواند برابر با مؤلفه افقی زلزله و حتی بیش از آن باشد. بررسی ها نشان می دهد که در این زلزله ها، بسیاری از خسارات ناشی از زلزله می تواند ناشی از مولفه قائم زلزله باشد. از جمله زلزله های دیگری که در آنها اثر مولفه قائم زلزله مشهود بوده است، می توان به زلزله 1994نورثریج در آمریکا، زلزله 1999چی چی ، زلزله 1989 لوما پرییتا6 ، زلزله 1995 کوبه7 ژاپن و زلزله 2003 بم در ایران اشاره نمود. با توجه به این موضوع، بررسی تاثیر اثر همزمان این مولفه با مولفه افقی زلزله در زلزله های حوزه نزدیک در رفتار لرزه ای سازه ها از اهمیت بسیاری برخوردار است.
در شکل1 که از نتایج تحقیق انجام شده توسط تهرانی زاده و لباف زاده[7] حاصل شده، طیف پاسخ شتاب مولفه قائم زلزله برای چندین زلزله حوزه نزدیک و دور نشان داده شده است. همانطور که در این شکل ملاحظه می شود، مقدار میانگین طیف مولفه قائم حاصل از زلزله های حوزه نزدیک بسیار بیشتر از مقادیر نظیر برای زلزله های حوزه دور است.
شکل : 1 مقایسه طیف های پاسخ مؤلفه قائم حوزه نزدیک و دور.[7 ] با توجه به موارد بیان شده، در این تحقیق از زلزله های حوزه نزدیک به منظور ارزیابی تاثیر مولفه قائم زلزله استفاده می گردد.
-3 شتابنگاشت های مورد استفاده در روند تحلیل
به جهت بررسی تاثیر مولفه قائم زلزله در پاسخ سد دو شتاب نگاشت زلزله های حوزه نزدیک از پایگاه داده های زمین لرزه [8] PEER1 تهیه و استفاده شده است که در جدول 1، مشخصات رکوردهای مورد استفاده در این تحقیق و در شکل 2 تاریخچه زمانی شتاب مربوط به مولفه های افقی و قائم آنها ارائه می گردد. دو شتاب نگاشت انتخاب شده در فواصل نسبتا اندک نسبت به گسل ثبت گردیده اند.در انتخاب رکورد تلاش شده که بیشینه شتاب مولفه قائم نسبت به مولفه ی افقی رکورد مقدار مناسبی داشته باشد.
