بخشی از مقاله
چکیده
روش معمولی که برای انجام تحلیلهای دینامیکی و استاتیکی سدها بهکار میرود، مدل المان محدود میباشد که به دلیل کم هزینه بودن و عدم نیاز به ابزار خاص امروزه مورد توجه طراحان و مهندسین واقع شده است. اما از آنجائیکه در تشکیل مدلهای کامپیوتری در تمام مراحل از جمله در معادلات بارگذاری، شرایط مرزی و انعطاف پذیری از فرضیات ساده کننده استفاده میشود ، این مدلها قادر به بیان رفتار صحیح سازه در برابر بارهای دینامیکی نمیباشند.
برای برطرف کردن این مشکلات، امروزه از یک سری آزمایشهائی که به تست مودال یا آزمایش های دینامیکی معروف است، استفاده می-شود. آزمایشهای دینامیکی که معمولاً برای شناسایی سیستم سازه های عمرانی استفاده میشوند، شامل آزمایشهای ارتعاش اجباری، آزاد و محیطی میباشد. در بین آزمایشهای فوق، آزمایشهای ارتعاش اجباریکه معمولاً توسط لرزانندهها و یا با سقوط وزنههای بزرگ انجام میشود، جزء پر هزینه-ترین آزمایشهای دینامیکی میباشد. بنابراین استفاده از روشهای پیشرفته در تحلیل نتایج این آزمایشها از اهمیت فوق العادهای برخوردار است.
برای نشان دادن تاثیر نوع روش به کار گرفته شده در تحلیل دادهها، نتایج آزمایش ارتعاش اجباری سد شهید رجائی که در سال 1379 به روش تحریک سینوسی پایا انجام گرفته و با روش موسوم به چهار طیفی تحلیل شده است؛مجدداً با استفاده از روش زیرفضای تصادفی بر پایه تحلیل همبستگی که توسط مولفان پیشنهاد شده مورد پردازش قرار گرفته است. همان طور که نتایج نشان میدهد با استفاده از روش پیشنهادی چهار مود اول سد که در نتایج اولیه ظاهر نشده بود، مشاهده شدند. سایر مودهای ارتعاشی شناخته شده، در مقایسه با مقادیر المان محدود همخوانی بسیار مناسبی دارند.
مقدمه
در بین آزمایشهای دینامکی، آزمایشهای ارتعاش اجباری جزء پر هزینهترین و البته دقیقترین آنها میباشد. متداولترین نوع این آزمایشها استفاده از تحریک سینوسی پایا میباشد. نحوه کار بدین طریق است که سازه با استفاده از وزنه با فرکانسهای معیین تحریک میشود. این اندازهگیری چندین بار برای جاروب کردن مقادیر مختلف فرکانسی تکرار میشود. با داشتن منحنی پاسخ-فرکانس مشخصات دینامکی به دقت محاسبه میشوند
در مورد تاریخچه کارهای قبل میتوان به آزمایش ارتعاش محیطی بر روی سد اسپرینگس - - Springs در آمریکا و تچی - - Techi در چین اشاره کرد که نتایج خوبی را در مورد شناسایی مودهای اولیه سد بدست آوردهاند Hall - ،. - 58:1988 دانگار - - Dungar و دینور - - Deinur خواص دینامیکی سد قوسی اموسون - - Emosson در سوئیس را به روش آزمایشات ارتعاش محیطی و اجباری بدست آوردند. از نتایج این تحقیق نشان داد که فقط دو مود اول سد، میتوانند رفتار دینامیکی را بخوبی بیان کنند
برای تحلیل نتایج آزمایشهای دینامیکی روشهائی براساس دادههای خروجی تنها توسعه داده شده که به روشهای شناسائی محیطی موسوم است. از جمله این روشها می توان به جستار قله1 و روش زیر فضای تصادفی2 اشاره کرد. در بین روشهای فوق، زیر فضای تصادفی به عنوان قدرتمندترین روش شناخته شده آنالیز مودال محیطی، مورد توجه است
بحثهای جدید شناسائی سیستم به روش زیر فضا، بر اساس تجزیه مقادیر تکین3 است. تحقیقات دیمور - - Demoor و اورشی - - Overschee مرجع اکثر پژوهشهای اخیر انجام گرفته در زمینه زیرفضای تصادفی می باشد
در این تحقیق، هدف بر این است تا با استفاده از تکنیک تحلیل همبستگی استاندارد4در حوزه مسائل زیرفضای تصادفی که توسط کاتایاما - Katayama - و پیسی - - Picci مطرح شده - کاتایاما،1635:1997 - ، مشخصات دینامیکی سد شهید رجائی کهقبلاً با استفاده از روش حوزه فرکانسی موسوم به چهار طیفی تحلیل شده،مجدداً با این روش تحلیل گردد که انتظار میرود با توجه به قدرت این روش نتایج بهتر و دقیقتری حاصل گردد.
روابط ارتعاش دینامیکی در فضای حالت
رابطه حاکم بر ارتعاش سازهها تحت تحریک نیروهای دینامیکی به صورت معادله دیفرانسیل خطی مرتبه دوم مطابق رابطه - - 1 می-باشد. یکی از روشهای معمول در خطیسازی معادلات دیفرانسیل استفاده از روابط فضای حالت میباشد. با تعریف بردار تغییر مکان و سرعت به عنوان بردار حالت و با استفاده از مجموعه روابط - - 2، معادله ارتعاش دینامیکی به فرم معادلات حالت مطابق معادله - 3 - تبدیل میشود
