بخشی از مقاله
چکیده:
سدهای خاکی با هسته رسی عمدتاً بدلیل خصوصیات مناسب فنی و نیز ملاحظات اقتصادی و اجرایی در کشور جایگاه ویژه ای یافته اند. در این نوع سدها عمدتاً اجرای هسته و فیلترهای مجاور آن در مسیر بحرانی احداث سد قرار می گیرند با توجه به این مطلب امکان جایگزینی هسته رسی با مصالح آب بند مناسب دیگر مورد بررسی قرار گرفته که از جمله این مصالح استفاده از بتن پلاستیک در بدنه ای سد به جای هسته رسی می باشد.
استفاده از بتن پلاستیک در آب بندی سد ها به صورت گسترده تا کنون مورد استفاده قرار گرفته است در صورتی که استفاده از آن به عنوان المان آب بند در بدنه سد کمتر مورد توجه قرار گرفته است.این پیشنهاد از دید گاه های مختلف قابل نقد و بررسی بوده که عمده آن مسائل مرتبط با صلبیت هسته بتن پلاستیک و انتقال تنش به هسته و نیز احتمال شکست هسته در شرایط استاتیکی و دینامیکی است.در این مقاله به روش عددی به بررسی جایگزینی بتن پلاستیک در بدنه یک سد مخزنی که برروی آبرفت احداث شده به جای هسته رسی پرداخته می شود.نتایج تحلیل های استاتیکی حاکی از آن است که با توجه به نشست پذیری قابل توجه احتمال خرابی هسته رسی وجود دارد.
-1مقدمه و معرفی سد:
سد مخزنی غلامان در 180 کیلو متری شمال شرقی بجنورد و در محدوده حوضه راز و جرگلان بر روی رودخانه قزل داش با حوضه آبریزی به مساحت 414,2 کیلو متر مربع واقع گردیده است . جدول - 1 - مشخصات سد مخزنی غلامان را نشان می دهد.طرح اولیه بدنه سد شامل یک سد خاکی با هسته رسی مرکزی عریض به ارتفاع حدود 23 متر از پی آبرفتی بوده که بر روی آبرفت ریزدانه ضعیف اشباع با عمق حداکثر 30 متر قرار می گیرد.
انتخاب عرض زیاد هسته رسی اولا بخاطر وجود حجم زیادی خاک ریزدانه در مخزن سد و محدودیت حجم مصالح درشت دانه در منطقه طرح و ثانیا بعلت نشست پذیری آبرفت انتخاب شده است. با توجه به اینکه این پروژه در فهرست طرحهای تسریعی کارفرما قرار گرفته است، جلسات بازبینی طرح در قالب مهندسی ارزش برگزار گردید . در زمان این بررسی بخش عمده ای از پوسته های سد از مصالح درشت دانه در ناحیه برم های بدنه اجرا شده است. مشکل اصلی در حین ساخت سد عدم اجرای صحیح رس هسته می باشد. لذا گزینه جایگزینی هسته رسی مرکزی در بدنه سد با بتن پلاستیک با هدف کاهش و یا حذف هسته و فیلترها مطرح گردید. در این تحقیق بر اساس مستندات فنی و پارامترهای مصالح بدنه و پی مصوب در گزارش فنی به بررسی امکان پذیری این جایگزینی پرداخته شده است. [1-2]
-2 معرفی نرم افزار:ABAQUS
این نرم افزار در سال 1974 توسط شرکت آمریکائی DASSAULT-SYSTEMES به عنوان یکی از پیشگامان نرم افزارهای اجزاء محدود ساخته شد و مورد استفاده محققان قرار گرفت و جزء اولین نرم افزارهایی است که آنالیزهای غیرخطی، مکانیک شکست، مخازن و سایر آنالیزها را در بسته - - Package نرم افزاری خود قرار داد. هدف از انتخاب این نرم افزار به دلایل زیر است :
.نسخه 13و14 این نرم افزار در دسترس است و از لحاظ نصب ، نیازهای سخت افزاری ، تحلیل و ... دارای مشکل خاصی نمی باشد.
. حلگرهای قدرتمند و هوشمند این نرم افزار، کاربرد آنرا از کاربردهای تحقیقاتی به کاربردهای صنعتی ارتقاء داده است، به طوریکه هم در امور تحقیقاتی و هم در امور صنعتی می توان از آن استفاده کرد.
. مدلسازی و شبکه بندی در این نرم افزار بسیار ساده و در عین سادگی قدرتمند است.
. رابطه ای گرافیکی کاربر این نرم افزار گویا و دسترسی و کار با آنها بسیار ساده است. [3]
در این نرم افزار امکان انجام تحلیلهای مختلف مقدور است بطوری که از آن در 3 شاخه مهندسی مکانیک، عمران و الکترونیک استفاده مستقیم می شود و در شاخه های مهندسی مواد، شیمی و پلیمر قابل بهره برداری می باشد . این نرم افزار دارای مترجم هایی است که امکان برقراری ارتباط با نرم افزارهای CAD و نرم افزارهای دیگر اجزاء محدود را میسر کرده است .در این نرم افزار روشی موجود است که به کاربر اجازه می دهد تا قابلیتهای نرم افزار را به کمک ماکرو افزایش دهد.
لذا کاربر این اجازه را می یابد تا مطابق با نیاز ویژه خود امکانات نرم افزار را به کار گیرد . دسترسی سریعتر و در عین حال بسیار جامع تر به نتایج خروجی در این نرم افزار موجود است .ذکر این نکته لازم است که کاربر میتواند به دو روش با این نرم افزار کار کند : روش اول استفاده از رابطهای گرافیکی نرم افزار به کمک منوهای گرافیکی برای حل هر مسأله و روش دوم استفاده از دستورات نرم افزار به صورت جداگانه این دو روش شباهتهای زیادی به به نرم افزارهای CAD دارد که در آنها هم به صورت گرافیکی و هم به صورت دستوری می توان قابلیتهای آنها را بکار گرفت.[3]
-3نحوه مدلسازی توسط نرم افزار:ABAQUS
نرم افزار فوق بر روی بدنه وپی سدبا مش بندی منظم والمان های بهبود یافته به کار گرفته شده است. مدل کردن این المان کاری بسیار ساده است. شکل - 1 - مدل کلی سد مخزنی غلامان را نشان می دهد.در این به قسمت به خاطر آشنایی بیشتر با قابلیتهای نرم افزار و نحوه مدل کردن به توضیح المان کارشده پرداخته می شود. لازم به ذکر است که تمام نقاط پشت دیواره سد را به خاطر وجود خاک، با المانی که سختی آن برابر با سختی خاک اشباع پشت دیواره است مدلسازی می کنیم.[4]
-4مدل المان محدود خاکریز وپی سد غلامان:
پارامتر های درنظر گرفته شده برای بدنه سد غلامان در تحلیل تنش به روش المان محدود بر اساس مطالعات مرحله دوم طرح می باشد. جدول - - 2 مشخصات مصالح مصرفی در بدنه سد غلامان را که در این مقاله مورد استفاده قرار گرفته نشان می دهد.
