انتخاب صفحه

مقدمه

همراه با پیشرفت دانش درزمینه مهندسی زلزله وتوسعه روشهای دقیق تر برای برآورد شدت زلزله های محتمل،روشهای تحلیل وارزیابی لرزه ای سازه ها نیزهرروزکامل تر گردیده وتاثیر پارامترهای بیشتری رانیزمیتوان درارزیابی ریسک پذیری هرسازه لحاظ کرد.درنظرگرفتن رفتار غیرخطی مصالح واثرتترک خوردگی ونحوه گسترش آن درسازه وهمچنین بیان دقیق تر نیروهای وارد برسازه و تحلیل آن باروشهای پیشرفته ترازجمله دستاوردهای مهم مهندسی زلزله دراین زمینه درسالهای اخیر میباشد.ازطرف دیگر پیشرفت روزافزون روشهای عددی وافزایش توان وکارایی آنها وارائه نرم افزارهای بسیارتوانمند براساس این روشها،امکان مدل سازی وتحلیل وطراحی سازه های پیچیده ای چون سدهای قوسی را که به طور سنتی باروشهای تقریبی وساده اما باخطای زیاد انجام میشد را فراهم کرده است.پیش بینی رفتارسدهای بتنی قوسی درزمان وقوع زلزله،یکی از پیچیده ترین وبحث انگیزترین مسائل دردینامیک سازه ها است.زیراعواملی ازقبیل تاثیر مخزن وآب پشت سد،اندرکنش پی وسد وتاثیر رسوبات کف مخزن میتوانند تاثیربسزایی دررفتار سدداشته باشند.بنابراین برای تحلیل واقع بینانه یک سد باید این عوامل درنظرگرفته شوند.

فهرست مطالب

فصل اول

1-1-کلیات

امروزه ایمنی سازه ها دربرابر بالایای طبیعی اهمیت بسزایی دارد.این اهمیت بسته به نوع سازه رتبه بندی میشود.هرسازه ای پس از تخریب تلفات جانبی ومالی بیشتری داشته باشد ایمنی آن اهمیت بیشتری دارد.ازجمله سازه هایی که ایمنی آنها مطرح است وممکن است پس ازتخریب آثار جانی ومالی غیرقابل جبرانی را به همراه داشته باشد سد میباشد.سدهای بتنی بااهمیت حیاتی آنها از لحاظ ارائه سرویس ممتد درطول عمر وهمچنین شدت ووسعت خطراتی که بروز هرگونه اشکال یا صدمه به سازه میتواند دربرداشته باشد ازجمله مهمترین سازه هایی هستند که از لحاظ ایمنی باید مورد ارزیابی قرارگیرند.

کلیات        2

1-1-کلیات     3

1-2-هدف وضرورت موضوع تحقیق  3

1-3-ساختار تحقیق    4

المان بندی سد وساختگاه با المان های 4 وجهی

المان بندی سد وساختگاه با المان های 4 وجهی

فصل دوم

2-1-مقدمه

همراه با پیشرفت دانش درزمینه مهندسی زلزله وتوسعه روشهای دقیق تر برای برآورد شدت زلزله های محتمل،روشهای تحلیل وارزیابی لرزه ای سازه ها نیزهرروز کامل تر گردیده وتاثیر پارامترهای بیشتری رانیز میتوان درارزیابی ریسک پذیری هرسازه لحاظ کرد.درنظرگرفتن رفتار غیرخطی مصالح واثرترک خوردگی ونحوه گسترش آن درسازه وهمچین بیان دقیق ترنیروهای وارد برسازه وتحلیل آن باروشهای پیشرفته تر ازجمله دستاورهای مهم مهندسی زلزله دراین زمینه درسال های اخیر میباشد.از طرفی دیگر پیشرفت روزافزون روشهای عددی وافزایش توان وکارایی آنها وارائه نرم افزارهای بسیارتوانمند براساس این روشها،امکان مدل سازی وتحلیل وطراحی سازه های پیچیده ای چونسدهای قوسی راکه بطور سنتی با روشهای تقریبی وساده اما باخطای زیاد انجام میشد رافراهم کرده است.

پیش بینی رفتار سدهای بتنی قوسی درزمان وقوع زلزله،یکی ازپیچیده ترین وبحث انگیزترین مسائل در دینامیک سازه ها است.زیرا عواملی ازقبیل تاثیر مخزن و آب پشت سد،اندرکنش پی وسد وتاثیر رسوبات کف مخزن میتوانند تاثیربسزایی دررفتار سد داشته باشند.بنابراین برای تحلیل واقع بینانه یک سد باید این عوامل درنظرگرفته شوند.تاکنون روشهای مختلفی جهتی ارزیابی سدهنگام وقوع زلزله پیشنهاد گردیده است که دردووظیفه طبقه بندی کلی روش استاتیکی ودینامیکی قرار میگیرند .درسالهای اخیر استفاده ازنرم افزارهایی چون ANSYS و ABAQUS درتحلیل سدهای قوسی مورد توجه مهندسین وشرکت های مشاور قرار گرفته است.دراین تحقیق سعی شده است تا کاربرد این نرم افراها درمدلسازی سدهای بتنی قوسی مورد ارزیابی قرار گیرد.درطول تاریخ اگرچه سدهای کمی براثرزمین لرزه دچار شکست شده اند بااین وجود خرابی ناشی اززلزله سدکوینا koyna درهندوستان 1967 وسد هسینگ فنگ کیانگ Hsinfengkiang درچین1962 نشان میدهد که سدهای بتنی آن چنان که به طور عمومی فرض میشود ایمن نیستند.بنابراین شناخت رفتارسدهای بتنی تحت زلزله کاملا ضروری است.

به طور کلی دو روش شبه استاتیکی وآنالیز دینامیکی برای طراحی سد مقاوم دربرابر زلزله وجود دارد.درروش شبه استاتیکی،نیروی زلزله برای شنایی معادل شتاب حداکثر ممکن دریک دوره معقول محاسبه واین نیرو به صورت ثابت ودرجهت عدم پایداتری روی شیروانهای بالادست وپایین دست ا ضافه میشود.این روش اولا مناسب روشهای پایدار تعادل حدی است ودوم اینکه دارای اشکالاتی است که استفاده از آن راخصوصا در محاسبه پایداری دربرابر زلزله درمورد سدهای بزرگ محدود میسازد.نکته مهم اینجاست که علاوه برمیزان دامنه نوسان شتاب زلزله،فرکانس زلزله وفرکانسهای طبیعی اولیه سد وپی،رفتارسدهنگام زلزله راتحت تاثیر قرار میدهد.به عبارت یدگر اگر زلزله ای باشدت زیاد برسدی وارد آید اما فرکانسهای غالب زلزله دور از فرکانسهای طبیعی مود اول یاحداکثر چندفرکانس اول سد باشد این سدخسارت جزئی خواهد دید.روش شبه استاتیکی ماجز از درنظرگرفتن فرکانس زلزله وفرکانس طبیعی سازه است،اشکال دوم این روش آن است که مقدار شتاب زلزله رادرتمام مقطع سد ثابت فرض میکند ولذا اینرسی حداقل به تاج سد(جرم حداقل) واینرسی حداکثر به لایه های کف سد(جرم بزرگتر) وارد میشود.درحالیکه به علت سختی سازه در عمل،حداکثر تغییرمکان درتاج سد اتفاق می افتد و لذا اعمال یک شتاب ثابت در تمام مقطع سدکارصحیحی نیست.برای رفع این نقیصه میتوان شتاب معرفی شده ازطرف استفاده کننده دربرنامه کامپیوتری محاسبه پایداری سدهنگام زلزله رافقط درتاج درنظرگرفته وباافزایش عمق مقدار شتاب راکاهش داد.اساس این فرض تئوری Mononobe درمورد توزیع تنش برشی درمقطع سد میباشد.به طور خلاصه دراین روش مقدار شتاب درتایج سدحداکثر(مقدار تعریف شده توسط کاربر) ودرکف سد حداقل است.لذا بدینوسیله تعدیلی درمقدار اینرسی وارد برسدها باارتفاع بیش از 20 متر ونیزبرای مناطق با لرزه خیزی زیاد توصیه نمیگردد.درروش آنالیز دینامیکی اشکالات فوق بروز نمیکند وآنالیز پایداری سددرروشهای پیشرفته امروزه میتواند باانتخاب رفتار دقیق مصالح واعمال بارزلزله به صورت واقعی انجام گیرد.

بارگذاری وانواع روشهای تحلیل سدهای بتنی قوسی    5

2-1-مقدمه    6

2-2-بارهای وارد برسدهای بتنی     8

2-2-1-نیروی وزن سدبارمرده   9

2-2-2-نیروی ناشی از فشارآب        9

2-2-3-نیروی ناشی از رسوب     9

2-2-4-نیروهای بالابرنده      10

2-1-5-نیروهای زلزله    10

2-1-6-نیروی موج 11

2-1-7-نیروی ناشی از یخ  11

2-1-8-نیروی ناشی ازتغییر درجه حرارت  12

2-1-9-نیروی باد   12

2-2-بارگذاری پیشنهادی USBRا    12

2-2-1-بارگذاری عادی 12

2-2-2-بارگذاری غیرعادی 13

2-2-3-بارگذاری فوق العاده 13

2-3-معیارها وفرضیات طراحی سدهای قوسی    13

2-4-روشهای مقدماتی برای طرح وتحلیل سدهای قوسی 14

2-5-روشهای موجود درتحلیل وطراحی سدهای بتنی   15

2-5-1-روش شبه استاتیکی  15

2-5-2-روش تحلیل ساده    17

2-5-3-روش طیف بازتاب   24

2-5-4-تحلیل دینامیکی خطی تاریخچه زمانی     33

2-5-5-تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی       36

پاسخ بتن بارگذاری تک محوره،درکشش بالا ودرفشار پایین

پاسخ بتن بارگذاری تک محوره،درکشش بالا ودرفشار پایین

فصل سوم

3-1-مقدمه

مدلسازی جهت تحلیل تاریخچه زمانی سازه های هیدرولیکی بادرنظرگرفتن اندرکنش آب-سازه وپی به دو روش زیر سازه واجزاء محدود تقسیم میشود.درروش استاتیکی اجزاء محدود کل سیستم به صورت یکپارچه مدل میشود.درروش زیرسازه سیستم به سه بخش آب،سازه وپی تقسیم میگردد که هرکدام به صورت مستقل عمل میکنند ودرشرایط مرزی بایکدیگر تلفیق میگردند.

مدلسازی رفتارسازه ای سدهای بتنی            40

3-1-مقدمه        41

3-2-روشهای تحلیل     41

3-2-1-روش زیرسازه    41

3-2-2- روش اجزاء محدود  44

3-2-3-اندرکنش آب وسازه    47

3-2-4-اندرکنش پی –سازه 62

3-3-مدلسازی رفتار بتن 63

3-3-1-انواع مدلهای ترک درسدهای بتنی  64

3-3-2-رفتار بتن درنرم افزار ABAQUSا    69

3-4-جمع بندی 80

جرم افزوده وسترگارد

جرم افزوده وسترگارد

فصل چهارم

4-1-مشخصات سدکارون(شهیدعباسپور)

رودخانه کارون ازچهارشاخه اصلی به نام های خراسان،آب ونک،آب کیار وبازفت تشکیل گردیده است.پس از اتصال این چهار شاخه،رودخانه کارون درجهت عمومی جنوب شرقی-شمال غربی جریان می یابد.سدمخزنی شهید عباسپور درحدود 140 کیلومتری محل اتصال خراسان احداث شده است.سدشهید عباسپور(کارون1) یکی ازبزرگترین سدهای ایران است که برروی رودخانه کارون درجنوب باختری ایران بسته شده است.این سد،دراستان خوزستان ودر 50 کیلومتری شمال شرقی شهرستان مسجد سلیمان،واقع شده است.سدکارون1 بتونی دوقوسی است .ارتفاع تاج سد از پی 200 متر وازکف رودخانه 180 متر بوده وطول تاج آن385 متر میباشد.این سد،ازاولین سدهای ساخته شده درایران وخاورمیانه است که ساخت بدنه آن درسال 1344 آغاز وتاسال 1354 ادامه داشت.

مطالعه موردی سدکارون(شهید عباسپور)

4-1-مشخصات سدکارون     82

4-2-هندسه مدل درنرم افزار ABAQUSا    83

4-3-گسسته سازی 84

4-4-مشخصات مصالح 85

4-5-بارگذاری 85

4-5-1-وزن سد وساختگاه  85

4-5-2-فشارآب 86

4-5-3-بارزلزله 87

4-6-تحلیل سازه 89

4-6-1-نتایج تحلیل استاتیکی 89

4-6-2-نتایج تحلیل دینامیکی خطی 96

4-6-3-نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی 107

4-6-4-تحلیل دینامیکی غیرخطی سد بادرنظرگرفتن اندرکنش اب،سد وساختگاه   113

کانتور تنش اصلی بیشینه بروجه بالادست سد

کانتور تنش اصلی بیشینه بروجه بالادست سد

فصل پنجم

5-1-نتیجه گیری وپیشنهاد

دراین تحقیق روش اجزای محدود برای بررسی عملکرد سدهای بتنی قوسی مورد استفاده قرارگرفت.سد کارون 1 بادرنظرگرفتن اندرکنش سد-پی بادرنظرگرفتن جرم هردو،درفضای سه بعدی بوسیله نرم افزار ABAQUS مدل شده است.سازه تحت بارهای وزن،هیدرواستاتیک وزلزله به قرارگرفته است.سدابتدا با روش دینامیکی خطی مورد ارزیابی لرزه ای قرارگرفت.بابررسی مقادیرتنش های فشاری وکششی مشخص شد سد دربرابر زلزله ای به بزرگی زلزله بم مقاومت فشاری لازم رادارد اما درناحیه وسیعی از بدنه چه دروجه بالادست وچه دروجه پایین دست تنش کششی ازمقدار مجاز بیشتر میشود.باتوجه به وسعت این ناحیه به نظر میرسد نتایج چندان قابل اعتماد نباشند.زیراکاهش مقطع موثر سازه دراثر عبور از مقدار مجاز دریان تحلیل دیده نشده است.به منظور بررسیط دقیق تر،تحلیل دینامیکی غیرخطی بادرنظرگرفتن اندرکنش آب،سد وساختگاه نیز بر روی این سد انجام گرفت.این تحلیل براساس یک مدل رفتاری بتن که درنرم افزار ABAQUS وجود دارد انجام گرفت.مدل خرابی پلاستیک بتن دراین نرم افزار میتواند دو مقدار متفاوت برای تنش تسلیم مصالح دردو حالت کشش وفشاردرنظر بگیرد.همچنین مدل سازی آب نیز بااستفاده از المان های اویلری انجام گرفت.نتیجه این تحلیل نشان میدهد که سازه سد تحت بارهیدرواستاتیک و وزن خودرفتاری الاستیک دارد،اما تحت زلزله بم،در نزدیکی تکیه گاه ها ترک خورده وباتوسعه آن،پایداری خودراازدست میدهد.البته پیشنهاد میشود برای اطمینان بیشتر ونتیجه گیری دقیق تر،تحلیل این مسئله بایک مش بندی ریزتر ودقیق تر بااستفاده از رایانه های توانمند تر ،انجام گیرد.

نتیجه گیری وپیشنهادات    117

5-1-نتیجه گیری وپیشنهادات      118

مراجع    119

هندسه سد کارون 1 در نرم افزار ABAQUS

هندسه سد کارون 1 در نرم افزار ABAQUS


Abstract

Since dams are very important structures, the assessment of their stability against large earthquakes is vital. As a case study, static and dynamic analysis of Karoun۱ dam has been performed in this research. The static, linear and nonlinear dynamic analysis of dam and it’s foundation using ABAQUS shows that the dam has enough resistance against service loads, but, large earthquakes such as Bam earthquake will create large cracks on its body.


مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf و سفارش فایل word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید