بخشی از مقاله
خلاصه
هدف از تحقیق حاضر بررسی اثر اندرکنش سد-مخزن بر خرابیهای سد بتنوزنی میباشد. بر این اساس سیستم سد - الف - و سد-مخزن - ب - ، با استفاده از نرمافزار آباکوس مدلسازی گردیده است. برای مدلسازی سیستم سد-مخزن، از معادلات کوپل سازه-آکوستیک، استفاده شده است. همچنین رفتار دینامیکی غیرخطی برای مصالح بتن در ناحیه کشش تعریف شده است و رفتار بتن در فشار خطی در نظر گرفته شده است. سیال درون مخزن تراکمپذیر و از لزجت آن صرف-نظر شده است. نتیاج حاصل از تحلیل نشان میدهد، اندرکنش سد-مخزن بر پروفیلهای خرابی بدنه سد تاثیر فراوانی دارد و موجب افزایش خرابی در بدنه سد میگردد.
.1 مقدمه
تحلیل دینامیکی سدهای بتنوزنی از دیرباز تا به امروزه به دلیل حائز اهمیت بودن این سازهها مورد توجه بسیاری از محققین بوده است. در این زمینه محققین پیشبینی پدیده شکست و اتلاف انرژی سدهای بتنی وزنی را مورد مطالعه قرار دادهاند و به روش انتگرال گیری α، از میرایی با سختی نسبی استفاده کردهاند. پژوهشگران همچنین به بررسی اثر اندرکنش میان سد-مخزن، بر رفتار دینامیکی سد بتنوزنی پرداخته است.
یکی از مهمترین نتایج حاصل از تحقیق وی حاکی از آن است که با افزایش مدول الاستیسیته سد، مقدار ضریب بازگشت امواج از کف مخزن افزایش مییابد. پس از آن فعالیتهای تحقیقاتی جدیدی را در زمینه تحلیل دینامیکی سدهای بتنی در ژاپن آغاز شد و به بررسی و مطالعه عملکرد لرزهای سدهای بتن وزنی با استفاده از روش اجزای محدودی ترک پیشرونده، به بررسی تحلیل غیرخطی این سازهها پرداخته شد.
همچنین با استفاده از تبدیلات فوریه، روشی نوین برای محاسبه فشار هیدرودینامیک بر وجه بالادست سد بدست آمد. نتیجه تحقیق آنها، روشی مبتنی بر تبدیل فوریه زمان-فرکانس و اثبات برتری آن نسبت به روش تبدیل فوریه فرکانسی بود.
در این خصوص بلیچی و همکاران ، پاسخ دینامیکی ناگهانی سیستم سد-مخزن-فنداسیون را تحت اثر متغیرهای مکانی زلزله برای یک تحریک کاملا نامنظم - مانند زلزله - بدست آورد. نتاییج تحقیقات آنها نشان میداد، متغیرهای مکانی زمینلرزه تاثیر فراوانی بر پاسخ سد به زلزله خواهد گذارد.
اوزانجا و تیلیان ، به بررسی اثر شرایط تماسی سد-پی، بر رفتار دینامیکی سد بتن وزنی Oued Fodda پرداختهاند. حاصل نهایی تحقیق آنها نشان داد : برای تحلیل مدلهای دینامیکی که تحت تحریک زلزله قرار میگیرند میبایست تماس بین المانهای پی و سد تعریف گردد. در این تحقیق هدف بررسی رفتار غیرخطی سد بتنوزنی تحت اثر اندرکنش سد- مخزن، میباشد. از این رو با استفاده از روش اجزاء محدود در چارچوب نرمافزار آباکوس به مدلسازی سیستم سد پاین-فلت پرداخته خواهد شد.
.2 مواد و روشها
اندرکنش سازه-سیال یک مسئله درگیر کلاسیک شامل، 2 معادله دیفرانسیلی کلاسیک مرتبه دوم میباشد، معادلات اجزای محدودی سازه-آکوستیک حاکم بر سازه-مخزن-پی، بهصورت زیر نوشته خواهند شد:
معادله های دیفرانسیلی - 1 - و - 2 - را میتوان همزمان با استفاده از روش انتگرالگیری صریح - لوگان، - 2011 حل نمود.
رفتار غیر خطی مصالح نیز با استفاده از مدل پلاستیک آسیب بتن بیان میگردد. منحنیهای شکل - - 1، رفتار کششی و فشاری تک محوره بتن را نشان میدهد. در این مدل فرض میشود که پاسخ کششی و فشاری تک محورره بتن با پلاستیسیته خرابی مشخمی شود. همانگونه که در شکل -1 - الف - مشاهده میشود رفتار بتن تا تنش شکست to رفتار مصالح به صورت الاستیک خطی است. این تنش شکست متناظر با ایجاد میکروترکها در ماده بتن میباشد. همچنین برای بیان رفتار فشاری تکمحوره رفتار بتن تا تنش اولیه co به صورت خطی میباشد و از تنش co تا تنش نهایی cu از خود رفتار غیرخطی نشان میدهد و پس از آن وارد ناحیه خرابی میگردد. شکل - -2ب - بیانکننده رفتار مصالح در حالت فشاری است.
شکل: 1 پاسخ بتن به بارگذاری تکمحوره، الف - حالت کششی، ب - حالت فشاری
زوال سختی الاستیک با دو متغیر خرابی dt و دما ، و متغیرهای میدانی می باشند :
متغیرهای خرابی از صفر، که بیان کننده عدم خرابی مصالح می باشد، تا یک، که نمایانگر از دست رفتن کلی مقاومت می باشد.
.3 مدلسازی اجزاء محدودی سیستم سد-مخزن
سیستم در نظر گرفته شده به منظور تحلیل، سد بتنوزنی پاین-فلت میباشد. از این رو سیستم سد - الف - و سد-مخزن - ب - ، در نرمافزار آباکوس با استفاده از روش سازه-آکوستیک مدلسازی خواهد گردید.
