عنوان: اثر ترک خوردگی بر طیف پاسخ سدهای بتنی قوسی  به روش اجزاء محدود

استاد راهنما: دکتر محمدعلی لطف الهی یقین

استاد مشاور: دکتر رضاقلی اجلالی

نگارش: سیدحسین نژادفرد

تابستان ۱۳۹۱

چکیده

سدهای بتنی قوسی، از سازه‌هایی هستند که با توجه به اهمیت و فاجعه آمیز بودن شکست احتمالی آن‌ها، مطالعات ایمنی این سازه‌ها اهمیت فراوان دارد. به علت پیچیدگی ذاتی سدهای بتنی قوسی، هنوز موارد مبهم زیادی در مورد رفتار این سازه‌ها وجود دارد، که باید مورد توجه بیشتری قرار گیرند. یکی از مواردی که مطالعه مداوم تأثیر آن همیشه مورد لزوم است، وجود ترک خوردگی‌ها در بدنه سدهای بتنی قوسی و تأثیر آن در کاهش صلبیت و تغییر در پاسخ‌های سد در زمان زلزله است. ترک خوردگی‌های موجود در بتن باعث باز توزیع تنش و احتمال بیش تنشی در برخی از نقاط پیش بینی نشده خواهد شد. با توجه به این که امروزه سدهای بتنی قوسی حتی در مناطق با لرزه خیزی بالا احداث می‌شوند ترک خوردگی و به وجود آمدن آسیب در سدهای بتنی قوسی در زمان زلزله اجتناب ناپذیر است. در این مطالعه با انتخاب سد بتنی قوسی کارون ۴ به عنوان نمونه موردی با استفاده از نرم‌افزار اجزاء محدود  ABAQUS تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی صورت گرفته است. سیستم تحت مؤلفه‌های افقی و قائم شتاب‌نگاشت زلزله منجیل قرار گرفته است. دریاچه با المان‌های اولرین مدل سازی شده و اثرات غیرخطی شدن هندسی بدنه سد لحاظ شده است. همچنین اثرات اندرکنش‌های موجود بین سد، پی سنگی جرم­دار و دریاچه در نظر گرفته شده است. با استفاده از مدل بتن آسیب پلاستیسیته و در نظر گرفتن معیارهای آسیب کششی و فشاری، شدت و محل خرابی‌ها مشخص شده است. تحلیل‌ها با فرض سد سالم، بدون معیارهای آسیب‌دیدگی و سد ترک خورده، در حالت وجود معیارهای آسیب، در حالت‌های مخزن پر و خالی تحلیل شده و نتایج حالات مختلف با یکدیگر مقایسه شده‌اند. همچنین با اعمال زلزله دوم به سیستم، عملکرد سد بعد از تجربه زلزله اول مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به صورت پاسخ‌های تاریخچه زمانی و هم به صورت طیف‌ پاسخ ارائه شده است. نتایج نشان می‌دهد که به وجود آمدن آسیب در بتن در زمان زلزله قطعی بوده و ترک خوردگی‌ها باعث بالا رفتن پاسخ‌های شتاب در سد شده و منجر به کاهش در پاسخ تنش و جابجایی خواهد شد، همچنین ترک خوردگی تأثیر ناچیزی بر پاسخ‌های سرعت دارد.

کلمات کلیدی: تحلیل دینامیکی غیرخطی، سد بتنی قوسی، کارون ۴، ترک خوردگی


Subject: Influence of Cracking on Response Spectrum of Concrete Arch Dam by Finite Elements Method

Thesis AdvisorMohammad Ali Lotfollahi Yaghin -Ph.D

Consulting AdvisorRezagholi Edjlali -Ph.D

BySeyed Hossein Nejadfard

Summer 2012

Abstract

Concrete arch dams, given the importance and potential disastrous failure of the structures, it is important safety study. Because of the inherent complexity of concrete arch dams, large vague about the behaviors of these structures exist, that should be attention. One of the things that need continuous study is cracking in concrete arch dam body and its impact on lessening the rigidity and change in response to the earthquake. Cracking in the concrete caused the redistribution of stress, this leads to the possibility of too much stress in some unexpected places will be. According to the concrete arch dams now being built even in areas with high seismic, cracking andd damage to the concrete arch dams during earthquake is confirmed. In this study, the selected Karun-IV arch dam as a case study using the finite element software ABAQUS, nonlinear time history analysis has been done, system has been affected horizontal and vertical components of the Manjil earthquake. Reservoir modeling with Eulerian elements and nonlinear geometry effects of the dam are applied. The interaction effects among of dam, massive rock foundation and the reservoir are considered. Using concrete damaged plasticity model considering the tensile and compressive damage criteria, the damage severity and location has been identified. Analysis the assumption safe dam without damage criteria and cracked dam with damage, the situation reservoir full and empty are analyzed and the results are compared in different conditions. Also, the second earthquake attribution, dam performance has been checking after the first earthquake experience. Results shown response time history as well as response spectrum is presented. The results show that there is damage to the concrete at the time of the earthquake is deterministic. Cracking increase acceleration response of the dam, will be reduced displacement response and stress response, also cracking has negligible efficacy on the velocity response.

Keywords: Nonlinear Dynamic Analysis, Concrete Arch Dam, Karun-IV, Cracking, ABAQUS

دریافت خلاصه و فهرست پایان نامه (۱۸ صفحه)

اسلایدهای پاورپوینت جلسه دفاع پایان نامه

مشاهده انیمیشن اعمال زلزله به سد و ایجاد ترک خوردگی ها

 مقاله کنفرانس بین المللی مستخرج از پایان نامه