انتخاب صفحه

مقدمه:
با پیشرفت چشمگیر فناوری محاسباتی، امروزه شاهد مدل سازی های پیچیده و کارآمدی از رفتار سدهای وزنی بتنی هستیم. توان بالای ماشین های محاسباتی روز، موجب گردیده تا مباحثی چون تحلیل های دینامیکی خطی و غیرخطی به راحتی توسط محققین انجام گیرند. اما نکته قابل ذکر در مورد تحلیلهای مذکور و خصوصا حالت غیرخطی، دشواری تفسیر نتایج می باشد. از طرف دیگر، سوی حرکت در روند فرآیند طراحی در رسته های مختلف مهندسی عمران، بهره گیری از توان تفسیر شخصیت رفتار سازه و ایجاد ارتباط بین سطوح عملکرد و سطوح عامل عمل (سطوح خطر) در سازه می باشد. از این مفهوم غالبا به عنوان فلسفه طراحی براساس عملکرد یاد می گردد.
تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی ( پوشاور) از جمله ابزار نیرومند در روشهای مبتنی بر فلسفه ی طراحی براساس عملکرد میباشند. با بکارگیری این روش می توان به اطلاعاتی دست یافت که در هر مرحله دلخواه بتوان وضعیت رفتاری سازه را مورد بررسی قرار داد. البته تحقیق حاضر به منظور پایه گذاری تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی در سدهای وزنی بتنی صورت گرفته است و مطمئنا کاستی های بسیاری درآن وجود دارد.
زیرا علاوه بر پیچیدگیهای بیشمار و منحصر بفرد پیرامون مدلسازی سدهای وزنی بتنی، توسعهی مفهومی فلسفهی طراحی براساس عملکرد در مورد این سازه های حجیم و عظیم به طور کامل صورت نگرفته است.
بدیهی است که در توسعه ی مفهومی فلسفه ی مذکور در سدهای وزنی بتنی باید نگاهی متفاوت از وضعیت گسترش یافته این فلسفه در سازه هائی چون ساختمان و پل و … داشت. بروز خسارت کنترل شده در سدهای بتنی، به طوری که سازه ی سد توانائی حفظ آب مخزن را داشته باشد، حد نهائی عملکرد این سازه ی پر اهمیت میباشد.

فهرست مطالب

چکیده—————————————————————————– 1

مقدمه —————————————————————————– 2

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل اول: کلیات

مهندسی سد از آغاز خود در گذشته های دور، از سیستمهای ابتـدائی سـاده تـا سیـستمهای پیچیـده امـروزیتکامل یافته است. سد سازی کهن یک هنر اولیه براساس تجارب و آزمونهای ساده بود کـه طـی قـرن هـایمتمادی به تدریج با علم درآمیخت.سدهای اولیه با استفاده از آبرفتی که در مسیر جریان وجود داشت ، ساخته مـی شـدند. ایـن سد ها ناپایـدار ومتزلزل بودند و به راحتی بوسیله سیل شسته می شدند. در نتیجه هزاران سال به سدهای خاکی با دیده ی بیاعتمادی نگریسته می شد. ساخت سدها با مصالح سنگی را می توان تکاملی در مهندسی سد به علـت عـدماطمینان نسبت به سدهای خاکی دانست. ساخت این نوع سدها با اقبال بیشتری در نقاط مختلـف دنیـا رو بـروبود. بقایای برجا مانده از سد الکفاره در وادی الغراوی در نزدیکی حلوان مصر، نگاه هر بیننـده ای را بـه خـودخیره می کند. این سد سنگریزه ای به ارتفاع 14 متر با رویه ای از سنگ تراشیده و هسته ی سنگ لاشه ای- شنی ساخته شده بود. زمان احداث این سد بین سالهای 2600 تا 2900 قبل از میلاد ، تخمین زده مـی شـود.به نظر می رسد که بخش مرکزی آن اندکی پس از ساخت یا در مراحل پایانی ساخت بوسـیله سـیل تخریـبشده باشد. علت شکست سدهای بسیاری در طول تاریخ ، عدم پیش بینی سرریز مناسب بوده است [41].مهارت سازندگان سدها به تدریج در طول قرنهای متمادی افزایش یافت. رومیان سـدهای زیـادی بـا مـصالحبنائی و ملات بسیار بادوام احداث کرده اند. از برخی از آن سدها هنوز هم بهره برداری می شـود. سـریزهایبزرگ آن سدها گواه بر درک مبانی مهندسی در آن روزگار می باشد. برخی از مورخین براین باورند که اولـینسد قوسی را رومیان ساخته اند. یکی از سدهای قوسی ساخته شده توسط رومیـان در نزدیکـی داراس در مـرزترکیه و سوریه ، بر روی یکی از شاخه های رودخانه خابور قرار دارد. کریسس مهنـدس روم شـرقی و مقـیماسکندریه در حدود 560 سا ل قبل از میلاد ، شرحی مستند در مورد این سد تهیه کرده است. در این سد بـرایافزایش پایداری سازه ، تکیه گاههای پرشیب طرفین شکافته و دو طرف قوس به شـکافهای مزبـور گیـر دادهشده بودند . همچنین برای مهار سیل دریچه های خاصی تعبیه شده بودند. با این حال اسناد قدیمی اطلاعـاتزیادی از ابعاد سازه ای این طرح را بدست نمی دهند [41].در ایران ، حدود 1300 سال بعد از میلاد مسیح ، سد مهمی در تنگه باریکی، بر روی رودخانـه کبـار در حـدود24 کیلو متری شهرستان قم ساخته شده است. این سد قدیمی ترین سد قوسی می باشد که هنوز پابرجاسـت.رتفاع آن در حدود 26 متر و طول آن بالغ بر 55 متر می باشد. بدنه این سد از سنگ لاشه سخت ساخته شدهاست . دو سر قوس سد به دیواره های تنگه قفل و بست گردیده اند [41] .مفاهیم سدهای پشت بنددار در قرن هیجدهم پایه ریزی شده اند. توسعه ایـن مفـاهیم بواسـطه احـداث سـدالبوئرا دفری ا( که بنام سد المندر الجونیز معـروف اسـت) در بـاداجو اسـپانیا در سـال 1747 مـیلادی صـورتپذیرفت. این سد یک سازه سنگ لاشه ای – بنائی، به ارتفاع 5/23 متر می باشد که سطح پایین دست آن بهپشت بند ها تکیه دارد. مفاهیم طراحی سدهای سنگی از اسپانیا به امریکای شمالی و جنوبی انتقال یافت. بـه طور مثال در مکزیک موارد متعددی از احداث سدهای پشت بند دار سـنگ لاشـه ای – بنـائی را مـی تـوانمشاهده نمود [41].اولین سد چند قوسی به نام میرالوم در حدود سال1800 میلادی در حیدر آباد هند سـاخته شـد. ایـن سـد بـااستفاده از مصالح بنائی به ارتفاع 12 متر و طول 726 متر ساخته شده است [41] .تقریبا تا سال 1850 میلادی ، فقط چند معیار کلی برای طرح سد وجود داشـت. ایـن معیارهـا چنـدان جالـبنبودند و ضعفهای عمده ای در آنها وجود داشت. شکست سد پوئن تـس در اسـپانیا در سـال 1802 مـیلادی، بیانگر عدم کفایت برخی روشهای تجربی را بیش از پیش نمایان ساخت. ابتدا قرار بود که این سازه بنائیوزنی کاملا بر روی پی سنگی ساخته شود. اما کشف آبرفت عمیقی در آبراه رودخانه منجر به استفاده از شـمعک هـا و قیدهای چوبی در همان قسمت شد. پس از 11 سال بهره برداری ، زیر بندی ایجاد شده در هـم شکـست وبریدگی بزرگی در سد ایجاد گردید [41] .در طی قرن نوزدهم ، پیشرفت قابل توجه ای در مهندسی سدهای وزنی در اروپا حاصل گردید. در سال 1853 میلادی ، مهندس فرانسوی ام. دوسازیلی توصیه نمود که فشارهای داخل سد پـایین تـر از حـد معینـی نگـهداشته شود . همچنین ابعاد سد چنان تعین گردد که از لغزش سد جلو گیری به عمل آید. 25 سال بعد ، مفهومحفظ منتجه نیروها در داخل یک سوم میانی هر صفحه افقی بوسـیله دبلیـو. جـی. ام رانکـین انگلیـسی بـهتفصیل تشریح و روشن گردید. مفاهیم پیشنهاد شده توسط ام. دوسازلی و رانکین راه را برای تحلیـل منطقـیسدها گشود [41].در حالی که معیار یک سوم میانی به طور عام برای تامین مقاومت سدهای وزنی تحت بار متوسـط در مقابـلواژگونی پذیرفته شده بود، مهندسین متوجه اهمیت فشار بر کنش و لغزش شدند. در این راسـتا ، در طراحـیسد ویرنوی در انگلیس که طی سالهای 1882تا 1890 میلادی سـاخته شـد ، یـک سیـستم زهکـشی بـرایکاهش فشار برکنش پیش بینی گردید [41].روشهای تحلیل سدهای بتنی و بنائی در آن زمان، با وجود اسـتفاده از مفـاهیم سـاده ، نـسبتا قابـل اطمینـانبودند. به طور مثال سدهای وزنی با ابعاد بزرگ طراحی می شدند تا مقاومت کافی در مقابل لغزش و واژگـونیداشته باشند. برای این قبیل سازه ها حداقل تنش کشش در نظر گرفته می شد [41].از اوایل قرن بیستم پیشرفت های مهمی در تکنولوژی بتن سدها به دست آمـده اسـت. مخلـوط هـای دقیقـاکنترل شده ، لرزش ، سیمانهای مخصوص ، انواع پوزلان ها ، دانه بندی شن و ماسه ، هـوادهی سـرمایش ومواد افزودنی از جمله پیشرفت های حاصل شده می باشند. سازه های شگفت انگیزی چون سد گراند دیکنس(1962میلادی) با ارتفاع 285 متر در کشور سـوئیس ، نمونـه پیـشرفت بدسـت آمـده در طراحـی و سـاختسدهای بتنی می باشد [41].تحلیل عددی سدهای بتنی در 50 سال گذشته پیشرفت های بسیار کرده اسـت. در ایـن خـصوص پیـشرفتعلوم تاثیر مهمی داشته است. امروزه مهندسین قادرند علی رغم معدود بودن ساختگاه هـای کـاملا مطلـوب ، سازه های بزرگ را با صرفه اقتصادی و اطمینان کافی طراحی نمایند. پیشرفت های حاصل از گذشـته تـا بـهامروز حاصل تداوم تلفیق رویکرد های علمی و عملی می باشند.مرزهای مهندسی سد با بکارگیری درسهای آموخته از طرح های شکست خورده گسترش بسیاری یافته است.اغلب مسائل قابل انتساب به شکست سدها به علتهای ساده و غالبا مربوط به ارزیابی غلط کیفیـت پـی بـودهاست. توانایی سازندهای طبیعی در محل های احداث سد و مخـزن ، بـرای نگهـداری یـا هـدایت آب بـسیارمتفاوت می باشند. هر ساختگاهی ویژگی های مختلفی دارد که توجه و بررسی خاصی را طلب می کند[60].طراحی صحیح هر سدی توجه خاصی به استعداد تخریب آب مهار نشده را طلب می نماید. بـرای اطمینـان ازمهار قدرت تخریب آب ، آن را باید حذف و یا محدود به معابر امن نمود. از طرفی ، با احداث هر سـد ، تعـادلطبیعی در ساختگاه آن به هم می خورد. با آبگیری مخزن، در تمام موانع تشکیل دهنده مخزن ، رژیـم نفـوذآب تغییر می کند. بدین ترتیب ظرفیت های طبیعی ساختگاه برای تحمـل بارهـای اضـافه وارد بـر آن تغییـرخواهند کر د. این تغییرات به عواملی چون فرسایش ، انحلال و فشارهای منفذی بستگی دارنـد. لـذا عملکـردسازه ای و هیدرولیکی پی از مهمترین و حساسترین پارامترهای طراحی سدها می باشند [60].بررسی هایی که با هدف طراحی انجام می شوند ممکن است قادر نباشند همه شرایط زمین شناسی سـاختگاه را تا حدی که ضعیف ترین و آسیب پذیرترین نواحی تعیین شوند ، مشخص نمایند. از طرفی میـزان نـواقصممکن است تا قبل از چندین دوره بهره برداری از مخزن آشکار نگردند. بـدین ترتیـب همـواره بایـد مواظـبسدهائی که در گذشته طراحی شده اند نیز بود.از میان سد های زیادی که در طول تاریخ دچار شکست و خرابی شده اند ، فقط تعداد معدودی به دلیل وقـوعزلزله بوده است و می توان گفت تقریبا هیچکدام از آنها نیز سد بتنی مهمی نبوده است. با این حال خـسارتوارده به سد کونیا در هندوستان در سال 1967 میلادی و سد سین فن کیانگ در چین در سال 1962 میلا دی نشان داد که بر خلاف تصور رایج ، سدهای بتنی هم مصون از خسارت زلزله نمی باشند. به هـر حـال سـدهادیر یا زود ، علاوه بر عوامل زیان آور معمولی، در معرض زمین لـرزه هـای مهـم نیـز قـرار خواهنـد گرفـت. بنابراین لازم است توجه بیشتری به ایمنی آنها در مقابل زلزله مبذول گردد [41].

1 – 1 – مقدمه——————————————————————— 5
1- 1- 1- تاریخچه——————————————————————- 5
1- 1- 2- لزوم انجام تحقیقات حاضر و جایگاه آن———————————– 8
1- 2- ادبیات فنی ( مروری بر تحقیقات گذشته )——————————— 14
1 – 3 – نحوه ارائه مطالب در این تحقیق—————————————— 15

تحلیل سد با فرض عدم مقاومت کششی برای بتن

تحلیل سد با فرض عدم مقاومت کششی برای بتن

فصل دوم: مدل رفتار مصالح در تحلیل لرزه ای غیرخطی سدهای وزنی بتنی

مقدمه
یکی از گامهای اساسی روش تحلیل پوش اور ، تهیه منحنی برش پایه – تغییرمکان نقطه کنتـرل سـازه مـیباشد. برای تهیه این منحنی باید مدل ریاضی دو یـا سـه بعـدی سـازه تهیـه گـردد. ایـن مـدل بایـد قابلیـتپاسخگوئی به همه مشخصات مهم رفتار خطی و غیرخطی را داشته باشد. بدین ترتیب مدل الاسـتیک اولیـه،در چند گام افزایشی تحت بارهای ثقلی و فشارهای هیدرواستاتیک و برکنش قرار می گیرد. سـپس نیروهـایجانبی حاصل از زمین لرزه بصورت فزاینده به آن اعمال می شوند. با افزایش این نیروهـا ، سـازه دچـار رفتـارغیرخطی خواهد شد. لذا مدل مذکور براساس تغییرات نحوه رفتار مصالح و به تبع آن تغییرات سـختی اصـلاحمی گردد . در هر مرحله از بارگذاری مقادیر برش پایه و تغییرمکان نقطه کنترل ثبت می گردنـد. در خاتمـهء تحلیل استاتیکی غیرخطی، منحنی برش پایه – تغییرمکان نقطه کنترل ، از رسم این دو پارامتر در مقابل هـمحاصل می گردد.
بدین ترتیب شناخت پدیده های غیرخطی و گسترش مفاهیم مربوط به رفتار غیرخطی در سدهای وزنی بتنی،اهمیت ویژهای می یابد. وقوع ترک در مصالح ، خرد شدگی مصالح ، افزایش فشار آب منفذی ، تغییرات درجهحرارت ، اندرکنش سد- مخزن – پی ، پدیده خلاء زائی و… از جمله پدیده های غیرخطی و عوامل بروز رفتارغیرخطی در سدهای وزنی بتنی می باشند. می توان اصلی ترین عامل بـروز رفتـار غیرخطـی را در تعیـینپاسخ لرزه ای سدهای وزنی بتنی ، تشکیل و گسترش ترک های حاصل از شکست کشـشی- برشـی عنـوان نمود.بدین ترتیب باید از چگونگی رفتار غیرخطی در مصالح سازه آگاه بود. مدل تحلیل شکست یا به عبـارت دیگـرمدل رفتار مصالح بتن ترک خورده، یکی از مهمترین قسمت های تحلیل غیرخطی سدهای وزنی بتنی تحـتاثر زمین لرزه را تشکیل می دهد. این مدل باید بتواند رفتار بتن قبل از ترک ، رفتار منطقه صدمه دیده بـتن ،رفتار بتن در حالت نرم شدگی کرنش در کشش و برش ، رفتار بتن بعد از ترک کامل و ضابطهء جوانـه زنـی ورشد ترک را مدل نماید.از جمله روش های عددی توانا برای تحلیل الاستیک خطی و غیرخطی سازه های بتنی روش اجـزاء محـدودمی باشد. البته در موارد معدودی از روش المانهای مرزی نیز در تحلیل شکست استفاده شده است [2;3,4]. با این حال برای اطمینان از قابلیت و بـازدهی روش المـان مـرزی در تحلیـل شکـست سـدهای وزنـی بتنـی،تحلیلهای بیشتری باید صورت گیرد. به همین دلیل روش اجـزاء محـدود بـه عنـوان روش عـددی مناسـب ،استفاده عام دارد. در ای ن مطالعه مدل های شکست در قالب این روش مـورد بررسـی قـرار گرفتـه انـد. البتـهاستفاده از روش اجزاء محدود برای بررسی همه پارامترهای غیرخطی پاسخ سـدهای وزنـی بتنـی، در برخـیموارد دشوار می نماید. به همین دلیل برای تعیین تغییرات فشار آب منفـذی، از روش حجـم محـدود اسـتفادهشده است [6]. استفاده ترکیبی از این دو روش عددی امکان بررسی ساده تر دیگر پارامترهای رفتار غیرخطـیرا نیز فراهم می آورد.
بدین ترتیب روشن می گردد که یک مدل جامع برای تحلیل شکست سدهای وزنی بتنی تحت اثر زمین لـرزه، سه مولفه اصلی زیر را باید دارا باشد
1- مدلی برای تحلیل شکست مصالح بکار رفته
2 – مدلی برای احتساب اثر اندرکنش دینامیکی سد – مخزن – پی
3 – روش عددی مناسب و موثر برای تحلیل
معمولا هر یک از بلوک های سدهای بتنی بدون کلید برشی می باشند. به همین دلیل بـه طـور ضـعیفی بـهیکدیگر متصل هستند. لذا انتظار ارتعاش مستقل هر یک از آنها تحت زمین لرزه های شدید بـی اعتبـار نمـیباشد. بنابراین انتخاب مدل گسترش شکست در فضای دو بعدی برای تحلیل غیرخطی سـدهای وزنـی بتنـیتحت اثر زمین لرزه ، مناسب به نظر می رسد.

2 – 1 – مقدمه————————————————————————- 20
2- 2- مدل های عددی برای تحلیل گسترش ترک———————————– 21
2 – 2 – 1 – مدل ترک منفرد (x,x,c )–ا———————————————– 22
2 – 2 – 2 – مدل ترک اندود (ناحیه ای ) (x,x,b )—-ا——————————– 24
2 – 3 – رابطه سازی رفتار مصالح در تحلیل استاتیکی غیرخطی سدهای بتنی—- 27
2 – 3 – 1 – رفتار تنش – کرنش بتن قبل از نرم شدگی و وقوع ترک —————– 29
2 3 2 – ضابطه ی جوانه زنی یا شروع نرم شدگی کرنش و گسترش ترک———— 30
2 3 2 – 1 – ضابطه مقاومت————————————————————— 30
2 3 2 2 ضابطه مکانیک شکست———————————————————- 31
2 3 2 2 – 1 – مکانیک شکست خطی(LEFM )-ا—————————————– 31
2 3 2 2 – 2 – مکانیک شکست غیر خطی (NLFM )—-ا——————————— 34
2 3 2 – 3 – ضابطه جوانه زنی و رشد ترک منتخب در این تحقیق———————— 37
2 – 3 – 3 – رابطه مصالح بعد از جوانه زنی ترک یا شروع نرم شدگی کرنش———— 41
2 – 3 – 3 – 1 – روش ماتریس نرمی —————————————————– 43
2 – 3 – 3 – 2 – روش تجزیه کرنش کلی ————————————————- 46
2 – 3 – 4 – مقاومت برشی در منطقه شکست ( بتن ترک خورده) ——————— 52
2 – 3 – 4 – 1 – مروری بر روشهای مختلف لحاظ مقاومت برشی منطقه شکست —- 52
2 – 3 – 4 – 2 – روش منتخب لحاظ مقاومت برشی در منطقه شکست در این تحقیق — 55
2 – 3 – 5 – رفتار بتن بعد از ترک کامل——————————————————- 58
2 – 3 – 6 – ضابطه بسته شدن/ باز شدن مجدد و باربرداری/ بارگذاری ترک ————– 58
2 – 4 – بررسی اعتبار مدل پیشنهادی برای شرایط حاکم در تحلیل استاتیکی غیرخطی— 60

نمودار گردشی زیر برنامه m

نمودار گردشی زیر برنامه

فصل سوم: معرفی و توسعه روش تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی (پوش اور) برای سدهای وزنی بتنی

بررسی رفتار واقعی سازه از طریق انجام تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی امکان پذیر می باشـد. بـاتوجه به نیاز این روش به اطلاعات دقیق و متعدد دور از دسترس، کاربرد این روش تحلیل در بسیاری از موارد غیراقتصادی می باشد. از اینرو گسترش روشهای ساده تر و کاربردی تر نـسبت بـه ایـن روش ، مـورد توجـهمحققان قرار گرفته است. از جمله روشهای ساده تر که قابلیت تخمین رفتار سازه را بـا دقـت کـافی دارا مـیباشد، روش تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی (پوش اور) می باشد. براساس بررسـی هـای متعـدد صـورتگرفته برروی این روش، حوزه کاربرد و محدودیت های این روش تعیین شده اند. عدم باز توزیع نیروهای اینرسی و چشم پوشی از اثرات مودهای بالاتر از مود پایه، از جمله محدودیتهای مهـمروش تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی می باشد. به منظـور فـائق آمـدن بـر ایـن محـدودیتها، مطالعـات وتحقیقات متعددی انجام شده اند. یکی از نتـایج حاصـل از ایـن تحقیقـات، پیـدایش روش تحلیـل اسـتاتیکیفزاینده غیرخطی مودال (تحلیل پوش اور مودال) می باشد . با بکـارگیری روش تحلیـل اسـتاتیکی فزاینـدهغیرخطی مودال ، می توان اثرات مودهای بالاتر از مود پایه را در تحلیل لحـاظ نمـود. بـدین ترتیـب حـوزهکاربرد روش تحلیل استاتیکی فزاینده غیر خطی، به سازه هائی که مودهای بالاتر در رفتار آنها اهمیت دارنـد،گسترش پیدا می کند. در روش تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی مودال سازه در هر یـک از مودهـای مـوردنظر موثر، تحت تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی مودال قرار می گیرد. نتـایج حاصـل از تحلیـل اسـتاتیکیفزاینده غیرخطی در هر یک از مودها، توسط یکی از قوانین ترکیبی مودال مناسب، با هم ترکیب مـی شـوند.
این روش ضمن سهولت اجرا و سادگی تفسیر نتایج، از دقت مناسبی بر خوردار می باشد.

3مقدمه——————————————————————————————– 63
3 – 2 – روش تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی (پوش اور) FEMA -ا————————- 63
3 – 2 – 1 – شرح تحلیل ————————————————————————- 64
3 – 2 – 2 – الگوریتم مراحل انجام تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی ————————- 65
3 – 2 – 2 – 1 – نکاتی مهم در ارتباط با تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی ——————- 65
3 2 3 – الگوهای توزیع بار جانبی —————————————————————– 66
3 2 4 – تغییر مکان هدف ————————————————————————– 67
3 2 4 1 سیستم یک درجه آزاد معادل (مطابق FEMA-273 )ا ———————————- 69
3 2 4 2 – روش طیف ظرفیت (مطابق ATC40) -ا———————————————— 70
3 2 4 3 – روش تحلیل دینامیکی الاستیک——————————————————– 70
3 2 5 – مزیت های تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی—————————————— 72
3 – 2 – 6 – محدودیت های تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی ——————————– 72
3 – 3 – روش تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی (پوش اور) مودال —————————– 73
3 – 3 – 1 – گسترش مفهومی روش تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی مودال ————— 74
3 – 3 – 1 – 1 – سازه های چند درجه آزادی الاستیک —————————————— 74
3 – 3 – 1 – 1 – 1- تحلیل تاریخچه پاسخ مودال—— —————————————— 74
3 – 3 – 1 – 1 – 2 – تحلیل طیف پاسخ مودال ————————————————– 76
3 – 3 – 1 – 1 – 3 – تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی مودال (پوش اور مودال) ————- 77
3 – 3 – 1 – 2 – سازه های چند درجه آزادی غیرالاستیک————————————— 78
3 – 3 – 1 – 2 – 1 – تحلیل تاریخچه پاسخ —————————————————— 78
3 – 3 – 1 – 2 – 2 – تحلیل تاریخچه پاسخ مودال غیردرگیر (غیر کوپله) ———————– 79
3 – 3 – 1 – 2 – 3 – تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی مودال (پوش اور مودال) ———— 81
3 – 3 – 1 – 2 – 4 – توصیف گام به گام روش پوش اور مودال———————————- 82
3 – 4 – توسعه روش تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی برای سدهای وزنی بتنی———- 84
3 – 4 – 1 – مدلسازی—————————————————————————- 86
3 – 4 – 2 – بارهای وارد بر سد وزنی ———————————————————— 87
3 – 4 – 2 – 1 – بارگذاری اولیه ——————————————————————- 87
3 4 2 – 1 – 1 – بار مرده————————————————————————— 87
3 4 2 – 1 – 2 – فشار آب خارجی—————————————————————– 88
3 4 2 1 3 – فشار آب داخلی یا برکنش———————————————————- 89
3 4 2 2 – توزیع بار جانبی زلزله——————————————————————- 89
3 4 2 2 – 1 – توزیع بار جانبی ناشی از زلزله بر روی بدنه سد——————————— 89
3 4 2 – 2 – 2 – توزیع بار جانبی ناشی از ارتعاش مخزن بر روی بدنه سد——————— 90
3 – 4 – 3 – انتخاب نقطه کنترل —————————————————————– 91
3 – 4 – 4 – ترسیم منحنی پوش اور (برش پایه- تغییرمکان نقطه کنترل) ——————— 92
3 – 4 – 5 – تعیین تغییرمکان هدف————————————————————— 92
3 – 4 – 6 – ترکیب نتایج ————————————————————————- 92
3 – 4 – 7 – شرح تحلیل ————————————————————————- 93

انواع رفتار بتن

انواع رفتار بتن

فصل چهارم: معرفی برنامه کامپیوتری MPAOCGD (بررسی نرم افزار تهیه شده)

مقدمه
انجام تحلیل استاتیکی غیرخطی (پوش اور) بر روی سدهای وزنی بتنی از طریق برنامه MPAOCGD انجام می گیرد. در تهیه این برنامه براساس تئوری های ارائه شده در فصول قبل ، از روشهای عددی اجزاء محدود و حجم محدود (بسته به مورد لزوم) استفاده شده است. هدف اصلی این فصل توصیف نحوه بکارگیری تئوریهای ذکر شده در غالب روشهای عددی می باشد. لذا از آوردن نتایج حاصل از این برنامه و پردازش و ارزیابی آنها در این فصل خودداری شده است. این مهم در فصول آتی محقق خواهد شد. جهت انجام تحلیل استاتیکی غیرخطی ، روشهای مختلفی برای حل معادلات تعادل وجود دارد. در این فصل پس از معرفی انواع تحلیل های استاتیکی غیرخطی، روش منتخب برای حل معادلات تعادل معرفی و تشریح گردیده است. سپس استراتژی عملکرد برنامه ارائه شده است. در گام بعد به بررسی زیربرنامه ها ی مختلف استفاده شده در برنامه MPAOCGD به همراه ارائه نمودارهای جریان مربوطه پرداخته شده است.

4 – 1 – مقدمه————————————————————————————– 97
4 – 2 – تحلیل استاتیکی غیرخطی ————————————————————— 97
4 – 2 – 1 – تحلیل غیر خطی مصالح————————————————————— 97
4 – 2 – 2 – تحلیل غیر خطی هندسی ———————————————————— 98
4 – 2 – 3 – تغییر شکلهای وابسته به شرایط مرزی———————————————- 99
4 – 3 – الگوریتم تعامد نیروی باقیمانده————————————————————- 100
4 – 4 – معرفی زیربرنامه های کامپیوتری———————————————————- 105
4 – 4 – 1 – استراتژی عملکرد برنامه MPAOCGD —-ا——————————————- 105
4 – 4 – 2 – زیر برنامه 2ap——-ا—————————————————————— 107
4 4 3 – زیر برنامه تعامد نیروی باقیمانده ———————————————————- 109

توزیع گرهی بارهای جانبی مودال، مد اول

توزیع گرهی بارهای جانبی مودال، مد اول

فصل پنجم: بررسی صحت نتایج بدست آمده از برنامه کامپیوتری MPAOCGD

هدف از این فصل و انتخاب نمونه هایی که ذکر خواهد شد ، بررسی عملکرد صحیح مدل رفتار بیان شده وهم چنین تصدیق صحت اجرای برنامه نوشته شده بر اساس فرمولاسیون فصول قبل می باشد . در این فصلبا تعیین رفتار بار – تغییرمکان و همچنین نحوه گسترش ترک ، اهداف بیان شده در حالت استاتیکی بررسی می گردند. به عنوان اولین مثال ، به منظور ارزیابی عملکرد برنامه ، یک المان چهارگرهی ایزوپارامتریک مورد تحلیل قرار گرفته است. این مسئله مشابه همان مثالی است که گریب و توانی [9] در مطالعات خود از آن استفاده نموده اند. پاسخ شکست این نمونه کششی ساده از نوع شکست مود اول می باشد. در این حالت هیچگونه تغییرشکل برشی در منطقه شکست بوجود نمی آید و مسیر گسترش ترک در این مثال از قبل، قابل پیش بینی خواهد بود. البته باید توجه داشت که درنظر گرفتن نرم شدگی برش یا عدم حضور این مدل در رفتار مصالح بتن نرم شده نمی تواند تاثیر زیادی در پاسخ این سیستم ایجاد نماید. زیرا همانطور که ذکر شد در حالت بیان شده فوق، تغییرشکل برشی در منطقه شکست وجود ندارد و اثرات نرم شدگی کرنش برشی در پاسخ سیستم را باید در مثالهای دیگری که شکست در اثر ترکیب برش و کشش اتفاق خواهد افتاد و مسیر ترک نسبت به مسیر اولیه در ضمن گسترش تغییر خواهد کرد، بررسی نمود. بررسی دقت و کارآئی روش پیشنهادی (مدل رفتار مصالح پیشنهاد شده ) با آنالیر شکست استاتیکی این مثال و مثال بعدی قابل ارزیابی است. جهت بررسی بیشتر وکاملتر مدل رفتار مصالح پیشنهادی، تیر برشی شکافدار که گسترش ترک در آن عملا در اثر ترکیب خمش و برش اتفاق می افتد نیز مطالعه می گردد. در این مثال حضور نرم شدگی برش در تعیین پاسخ سیستم می تواند نقش موثری داشته باشد. زیرا در منطقه شکست تغییر فرم برشی وجود خواهد داشت. البته تیر مذکور به صورت آزمایشگاهی نیز مورد تحلیل قرار گرفته است. اما به دلیل اینکه نتایج حاصل از آزمایش در دسترس نیستند ، مسیر گسترش ترک و منحنی بار – تغییرمکان با نتایج دیگر محققان مقایسه گردیده است. در شکل (5 – 1 ) تیر برشی شکافدار در شرایط آزمایشگاهی نشان داده شده است.

– 1 – مقدمه ————————————————————————————— 128
5 – 2 – نمونه کششی ساده (المان 4 گرهی ایزوپارامتریک) ————————————– 129
5 – 3 – تیر برشی شکافدار ————————————————————————- 132
5 – 4- بحث و نتیجه گیری ————————————————————————— 136

فصل ششم : کاربرد روش پیشنهادی تحلیل استاتیکی غیرخطی (پوش اور) در سدهای وزنی بتنی

6- 1- مقدمه —————————————————————————————— 139
6- 2- مقطع ذوزنقه کلاسیک ————————————————————————- 140
6- 2- 1- بردارهای بار ——————————————————————————— 141
6- 2- 2- تعیین نقطه کنترل ————————————————————————— 148
6- 2- 3- تغییرمکان هدف—————————————————————————— 148
6- 2- 4- پاسخ سد———————————————————————————— 149
6- 2- 4- 1- مخزن خالی —————————————————————————— 149
6- 2- 4- 2- مخزن پر ———————————————————————————- 150
6- 3- مقطع سد پاین فلت —————————————————————————– 151
6- 3- 1- بردارهای بار———————————————————————————– 152
6- 3- 2- تعیین نقطه کنترل—————————————————————————– 159
6- 3- 3- تغییرمکان هدف ——————————————————————————- 159
6- 3- 4- پاسخ سد ————————————————————————————- 160
6- 3- 4- 1- مخزن خالی ——————————————————————————– 160
6- 3- 4- 2- مخزن پر ————————————————————————————- 161

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل هفتم : بحث و نتیجهگیری

7- 1- مقدمه——————————————————————————————– 164
7- 2 – تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی غیرمودال و مودال ————————————— 165
7- 3 – مدل رفتار مصالح ——————————————————————————- 167
7- 4 – نتیجه گیری————————————————————————————- 170
7- 5- نوآوری ——————————————————————————————- 173
7- 6- موضوعات تحقیقات آینده————————————————————————- 174
پ – 1 – 1- مطالعه وسترگاد ————————————————————————— 177

پ – 1 – 2 – مطالعه چوپرا —————————————————————————— 182
پ – 1 – 3 – اندرکنش دینامیکی سیستم سد – مخزن ———————————————– 189
پ- 2- 1- مقدمه —————————————————————————————- 193
پ- 2- 2- روش تکرار مستقیم با تکرار پیکارد ; Direct (Picard) iteration ا—————————-193

پ- 2- 3- روش تکرار نیوتن ـ رافسون ; Newton- Raphson Methodا ——————————— 195

پ- 2- 4- روش تکراری اصلاح شده نیوتن _ رافسون ; Modified N-R method -ا———————- 196

پ- 2- 5- روش های افزایشی ; Incremental methods—ا——————————————– 197

پ- 2- 5- 1- انواع روشهای افزایشی——————————————————————— 199

پ- 2- 5- 2- روش تعامد نیروی باقیمانده —————————————————————- 202

پ- 2- 5- 3- خصوصیات روش های غیرخطی ———————————————————– 204

پ- 2- 6- قضایای اصلی تئوری پلاستیک —————————————————————– 206

پ- 2- 7- مختصری درباره روش بدون کشش ; No- tension Method —-ا—————————– 206

پ- 2- 7- 1- مراحل تحلیل ——————————————————————————— 207
فهرست منابع غیرفارسی ——————————————————————————— 209

فهرست منابع فارسی————————————————————————————– 213

شش شکل مد اولیه مقطع ذوزنقه نمونه

شش شکل مد اولیه مقطع ذوزنقه نمونه

فهرست جداول ها
جدول (4 – 1 ): لیست این زیربرنامه های فرعی و عملکرد مورد انتظار در بسته super_1_setا………. 105
جدول (4 – 2 ) : لیست این زیربرنامه های فرعی و عملکرد مورد انتظار در بسته super_2_setا……… 107
جدول (6- 1) : اطلاعات مربوط به 10 مد ارتعاشی اولیه مقطع ذوزنقه نمونه……………………………. 142
جدول (6- 2) : مقادیر تغییرمکان هدف و شماره نقاط کنترل مربوط به مقطع ذوزنقه نمونه……………. 149
جدول (6- 3) : اطلاعات مربوط به 10 مد ارتعاشی اولیه مقطع سد پاین فلت…………………………… 153
جدول (6- 4) : مقادیر تغییرمکان هدف و شماره نقاط کنترل مربوط به سد پاین فلت ……………………159

فهرست شکل ها

شکل (1 – 1 ) : مقطع نمونه سد و بعضی پدیده های محیطی که بر سد اثر می گذارند. (1- ترک در جسم، 2- درزهای ساختمانی، 3- نفوذ آب و فشار منفذی ، 4- لغزش در پی، 5- اختلاف نشست در پی، 6-کاویتاسیون در آب یا مخزن، 7- موج ناشی از زلزله ) ———— 10

شکل (2 – 1 ) : تحلیل سد با فرض عدم مقاومت کششی برای بتن ——- ——————————– 11

شکل (2 – 1 ) : انواع رفتار بتن ——————————————————————————— 22

شکل(2 – 2 ): مدل ترک منفرد ———————————————————————————- 23

شکل (2 – 3 ) : الف- مورفولوژی واقعی ترک ب- تنش واقعی ج- مدل ترک منفرد د- مدل
ترک اندود ———————————————————————————————————- 26

شکل (2 – 4 ): توزیع تنش در راس ترک در روش LEFM —ا—————————————————– 32

شکل (2 – 5 ): منطقه صدمه دیده و پلاستیک راس ترک الف- مکانیک شکست خطی ب- فلزات ج- بتن — 33

شکل (2 – 6 ): کاهش مقاومت کششی با افزایش بعد المان ————————————————– 35

شکل (2 – 7 ): تغییرات δf نسبت بهh -ا————————————————————————— 36

شکل (2 – 8 ): مدل های مختلف بسته و باز شدن مجدد ترک ————————————————— 36

شکل (2 – 9 ) : حالت غیرخطی در منطقه بارنهایی در منحنی تنش- کرنش بتن در کشش ——————- 37

شکل (2 – 10 ) پوش منحنی ضابطه جوانه زنی ترک————————————————————– 39

شکل (2 – 11 ): رابطه تنش- کرنش بتن در کشش ( مدل پیشنهادی ) —————————————– 40

شکل (2 – 12 ): محورهای ارتوتروپیک بعد از جوانه زنی ترک —————————————————– 42

فهرست نمودارها

عنوان صفحه نمودار(4 – 1 ): نمودار گردشی زیربرنامه ap2—ا————————————————– 110

نمودار(4 – 2 ): نمودار گردشی مربوط به روش تعامد نیروی باقیمانده (عملیات تکرار جهت کسب همگرائی در حل غیرخطی مسئله)—- 112

نمودار (4 – 3 ): نمودار گردشی زیربرنامه displacment1——ا————————————————— 114

نمودار (4 – 4 ): نمودارگردشی زیربرنامه restorforce–ا- ———————————————————- 116

نمودار(4 – 5 ): نمودار گردشی زیربرنامه convergencydata—ا— ———————————————- 117

نمودار (4 – 6 ): نمودار گردشی زیربرنامه straingouse –ا——————————————————— 118

نمودار(4 – 7 ): نمودار گردشی زیربرنامه straincollect ا———————————————————– 119

نمودار (4 – 8 ): نمودار گردشی زیربرنامه behavebostrn—ا——————————————————- 121

نمودار(4 – 9 ): نمودار گردشی زیربرنامه crackelemا—- ———————————————————- 122

نمودار(4 – 10 ): نمودار گردشی زیربرنامه stressgouse–ا——————————————————— 123

نمودار (4 – 11 ): نمودار گردشی زیر برنامه materialprop—ا—————————————————– 125

Abstract:
Seismic safety evaluation of concrete gravity dams is currently assessed of simple stress check from the linear elastic analysis combined with engineering judgment. Cracking and structural damage are expected under such conditions as long as the reservoir is contained. Dam must be capable of resisting the controlling Maximum Credible Earthquake (MCE) without catastrophic failure, such as uncontrolled release of a reservoir, although sever damage or economical loss may occur. In order to estimate seismic demands of structures, nonlinear static analysis (pushover) is usually used in Performance-base design concept.
This thesis describes develop of nonlinear static analysis (pushover) to concrete gravity dams for predicting seismic forces and deformation demands for the purpose of performance evaluation of existing and new dams. Also it considers develop of modal nonlinear static analysis (modal pushover). In this case MPOCGD software has been provided by author. Concrete gravity dams are huge structures that behave in couple system of dam-reservoir-foundation. A smeared crack model based on the concept of nonlinear fracture mechanics has been developed to investigate the fracture behavior of concrete gravity dams on rigid foundation under seismic excitations. The seismic demands are computed by nonlinear static analysis of the structure subjected to monotonically increasing lateral forces until a predetermined target displacement is reached. Target displacement is computed by elastic spectra analysis.
The proposed constitutive model and developed program are verified by the study of nonlinear behavior in the nonlinear static analysis and modal nonlinear static analysis of concrete gravity dam, which were all investigated in the past experimentally or numerically. The conclusions emphasize the high potential of the proposed analysis for predicting the seismic demands of concrete gravity dams due to seismic events



مقطع : کارشناسی ارشد

25000تومان

فایل word

35000تومان

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید