بخشی از مقاله
چکیده
همواره سد سازي یا بند سازي به عنوان یکی از مهمترین فعالیتهاي مهندسی مطرح بوده است بطوریکه ساکنین مناطق مختلف بنا به شرائط جغرافیایی و ضرورت هاي ایجاد شده نسبت به احداث سدها یا آبگیرهاي مختلف با مصالح و مشخصات گوناگون ، اقدام نموده اند. در این راستا نیازهایی از جمله تأمین آبیاري و آبرسانی مطرح بوده و یا در مناطقی نیز به خاطر پایین بودن سطح آب هاي رودخانه ها یا نیاز جهت تغییرآب شهري با استفاده از پارامترهاي موجود در مسائل هیدرولیکی وبهینه ترین طراحی با توجه به اقتصادي بودن آن صورت گرفته است.
تحلیل نیروهاي وارد بر سد یکی از مهمترین عوامل طراحی ان بشمار می رود، که امروزه با نرم افزارهاي عددي پیشرفته می توان به نتایج قابل قبولی قبل از احداث یا بعد ازآن دست یافت. در مطالعه حاضر، بررسی نیروهاي وارده بر سد مانند نیروي وزن سد ونیروي آب توسط نرم افزار Ansys صورت گرفته است.
سد مورد مطالعه ، سد بتنی Friant در کشور آمریکا قرار دارد . مدل سازي بر اساس نحوه کارکرد نرم افزار صورت گرفت. همچنین نرم افزار Ansys تحلیل خوبی از نیروهاي وارده بر سد به ما ارائه می دهد.
مقدمه :
مهار سیلابها و آبهاي جاري ازطریق احداث سد، از کارهاي اساسی و زیر بنایی محسوب شده و براي رسیدن به خودکفایی اقتصادي از اهمیت ویژه برخوردار است.
با توجه به موارد ذکر شده و با علم براین موضوع که سدها سازه هایی هستند که شکستن و تخریب آن ها می تواندخسارات مالی و جانی جبران ناپذیري به بار آورد، تحلیل استاتیکی و دینامیکی سد بتنی از اهمیت ویژه اي برخوردار شده و در این تحقیق نیز مورد بررسی قرار گرفته است. به کار بردن روش هاي عددي در تحلیل سد بتنی می تواند به تعیین دقیق و نزدیک به واقع از میدان تنش و همچنین تحلیل تراوش و پایداري سد و در نهایت تغییر شکل و نشست سد بپردازد.
در گذشته روش هاي عددي بیشتر جنبه نظري داشته و در موارد محدودي مورد استفاده قرار می گرفت ولی امروزه با رشد سریع علوم رایانه اي، روش هاي عددي همچون اجزاي محدود به شکل فراگیر در علوم مهندسی مورد استفاده قرارمی گیرند. در مطالعه صورت گرفته سعی بر تحلیل سد توسط روش اجزاي محدود و با کمک نرم افزار Ansys شده و محدودیت ها و مزایاي استفاده از ANSYS را جهت تحلیل پایداري سد بررسی می کنیم.
مهم ترین اهداف این تحقیق عبارتند از:
-1شناخت سدهاي بتنی و شرایط حاکم بر آن ها
- 2 بررسی شرایط و عوامل مؤثر بر پایداري سد هاي بتنی
-3 به کارگیري المان هاي مناسب در مدل سازي به کمک ANSYS و انجام تحلیل توسط این نرم افزار
-4 مشاهده و بررسی نتایج تحلیل و ارائه وضعیت کلی سد مورد نظر به لحاظ پایداري براي حل مسائل فیزیکی از یکی از سه روش زیر استفاده می شود.
الف. روش تحلیلی دقیق
ب. روش عددي
ج. روش تجربی
روش اجزاي محدود یکی از مهمترین و پرکاربردترین زیرشاخه هاي روشهاي عددي در حل تقریبی مسائل مهندسی است. در این روش معمولامسائل به کمک معادلات دیفرانسیل حاکم بر سیستم و یا به کمک کمینه نمودن انرژي پتانسیل حل می شود. در این روش یک سیستم سازه اي شامل المانهاي محدود و جدا از هم جایگزین سیستم یکپارچه ومحیط پیوسته واقعی می شود.
در اینجا با کمک نرم افزار Ansys که یکی از نرم افزارهاي کاربردي اجزاي محدود در جهت تحلیل نیروهاي وارده به سد مورد نظر می پردازیم.
مراحل تحلیل نیروهاي وارده بر سد به صورت زیر است
.1 مدلسازي
اولین مرحله جهت آغاز کار درمحیط نرم افزار، مدلسازي سازه ي مورد بررسی است که براي این کار ابتدا باید نقاط کلیدي ومطابق مسیر ارائه شده ایجاد نماییم. مختصات این نقاط عبارتند از:
براي مدلسازي در ابتدا باید جنس و نوع ساختار سازه را مشخص می کنیم .براي این کار برروي مسیر زیر حرکت می کنیم:
.2تعیین نوع المان
در این مرحله باید نوع المان مورد استفاده در این مسئله را تعیین کنیم. المان هایی که در این مسئله مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:
الف. المان solid65 براي بتن : براي مدل سازي سه بعدي احجام هم با آرماتور وهم بدون آرماتور به ویژه در سازه هاي بتنی مورد استفاده قرار می گیرد.
ب. المان link8 براي میلگردها :از این المان سه بعدي که یک المان فشاري _کششی تک محوري است، در مدل سازي خرپاها، کابلها، رابطها وفنرها استفاده می شود.
شکل.1 المان solid65
