مقدمه

درتحلیل لرزه ای یک سدخاکی همانند سایر سازه های موجود،به طور معمول تحریک ورودی یکنواخت به نقاط تکیه گاهی اعمال میشود.این درحالیست که تحقیقات انجام شده برروی آرایه های شتاب نگار،نشان دهده تغییرات مکانی حرکت زمین لرزه SVEGM میباشد.درهگام زلزله وبسته به وسعت سازه و پی پیرامون آن ونیز وجود جنس های مختلف مصالح پی،اثر مسیرموج،عدم انسجام ویکپارچگی وشرایط مختلف محلی ساختگاه های ورودی نسبت به یکدیگر متفاوت بوده ولذا فرض تحریک ورودی یکنواخت دارای تقریب میباشد.مطالعات اخیر نشان میدهد تغییرات مکانی حرکت زمین لرزه درپاسخ لرزه  ای سازه های طویل تاثیرگذار است.فرض تحریک ورودی یکنواخت درسازه های باطول قابل توجه مانند خطوط لوله،پل ها وسدها میتواند منجر به برآورد نتایج غیر واقعی گردد.بنابراین بررسی تاثیر تغییرات مکانی حرکت زمین لرزه در پاسخ لرزه ای هرسازه طویل وبااهمیت،جهت ارزیابی پایداری وایمنی سازه،ضروری به نظر میرسد.درتحقیق حاضر،رفترا سد خاکی مسجد سلیمان تحت تاثیر تغییرات مکانی حرکت زمین لرزه مورد مطالعه قرارگرفته است.سدمسجد سلیمان مرتفع ترین سدخاکی کشور میباشد.ازدلایل دیگر انتخاب این سد میتوان به سابقه مطالعات گذشته،ابزارگذاری دقیق،تحلیل دینامیکی دقیق قبل از ساخت سد،انجام آزمایش های دینامیک خاک وانجام آزمایش های مختلف پس از اجرای سد اشاره نمود.

فهرست مطالب

چکیده

مقدمه

فصل اول:کلیات

1-1-هدف

بطور کلی سازه های ساخته شده توسط بشرباید ازلحاظ ایمنی و پایداری،برای بهره دهی بهتر وطولانی تر مورد برسی قرار گیرند.هرچه قدر اهمیت سازه ای بیشتر باشد،میزان اهمیت ایمنی وپایداری آن بالاتر میرود.ازجمله این سازه ها،سدها هستند که به لحاظ اهمیت آنها،چه درزمان بهره برداری وچه درصورت خرابی درمیزان تلفات مالی وجانی،باید درمقابل عوامل مختلفی که ایمنی آنهارا به خظر می اندازد،مورد بررسی قرار گیرند.یکی ازاین عوامل مهم زلزله بوده که یکی ازپیچیدئه ترین عواملی است که سازه های مصنوع بشرهنوز بطور کامل دربرابر آن ایمن نیستند.هرچند تحقیقات نشان میدهد که احداث سد،خود یکی ازعوامل افزایش میزان خطر لرزه خیزی یک منطقه است،اما لزوم احداث سد برکسی پوشیده نیست.محدود بودن منابع آب روی زمین ولزوم مدیریت براین منابع محدود یکی از عواملی است که احداث سدها راامری ضروری می نماید.باتوجه به اینکه صنعت سد سازی درکشور ما از رشد شایانی درسالهای اخیر برخوردار بوده است وباتوجه به وضعیت لذرزه خیزی کشور ما جزء کشور هایی است که خطر لرزه خیزی بالایی دارد واکثر سرشاخه های رودخانه های بزرگ درنواحی با خطر لرزه خیزی بالا قراردارند،لزوم انجام مطالعات وتحلیل سدها از هرلحاظ وبه خصوص پایداری دربرابر خطر زلزله بیش از پیش احساس میشود.لزوم این مهم درمورد سدهای خاکی که بنا به دلایل مختلف کاربرد بیشتری درصنعت سدسازی کشور مادارند،بیشتر به چشم می آید.یکی ازمباحث ترین درتحلیل دینامیکی سدها،بحث تغییرات مکانی حرکت زمین لرزه SVEGM میباشد.درتحلیل لرزه ای یک سدخاکی به طور معمول تحریک ورودی یکنواخت به نقاط تکیه گاهی اعمال میشود.این درحالیست که درچند سال اخیر متغیربودن تحریک درنقاط مختلف تکیه گاهی ثابت شده است.هدف تحقیق حاضر،بررسی تاثیر تغییراتم کانی حرکت زمین لرزه درپاسخ لرزه ای یکی ازسدهای خاکی کشور میباشد.بدین منظور سدخاکی مسجد سلیمان انتخاب شده وتحلیل های دینامیکی در حالات مختلف حرکت لرزه ای ورودی انجام گردیده است.

1-1-هدف  1

1-2-پیشینه ی تحقیق    3

1-3-روش کار وتحقیق 3

آرایه SMART

آرایه SMART

فصل دوم:تغییرات مکانی حرکت زمین لرزه (SVEGM)

2-2-مفهومSVEGM

تفاوت های ذکر شده دردامنه،محتوی فرکانسی وفاز ارتعاشات حرکت زمین لرزه را درحالت کلی میتوان به سه عامل اثر عبور موج اثرعدم انسجام واثرشرایط محلی ساختگاه مرتبط کرد.درادامه عوامل مذکور به اختصار شرح داده میشوند وسپس دربخش بعد بابیان روش مدلسازی،روابط هریک ازآنها بیان میگردد.

2-1-مقدمه    5

2-2-مفهومSVEGMا        7

2-2-1-عوامل موثر درSVEGMا    7

2-3-مدلسازیSVEGMا      9

2-3-1-تحلیل اطلاعات ثبت شده      9

2-3-2-مدل سازی احتمالی SVEGMا    11

2-4-تابع چگالی طیفی      12

2-5-طیف انسجام  14

2-6-تحلیل پاسخ سازه ها   23

2-7-تئوری تحلیل ارتعاش تصادفی     24

انتشار ومتفرق شدن امواج لرزه ای

انتشار ومتفرق شدن امواج لرزه ای

فصل سوم:مطالعات موردی صورت گرفته

3-1-مقدمه

دراین فصل به نمونه هایی از مطالعات موردی صورت گرفته درزمینه اثرSVEGM درتحلیل دینامیکی سازه های مختلف اشاره میگردد.هرچند که تحقیق حاضر در مورد اثرSVEGM درتحلیل دینامیکی یک سدخاکی میباشد،اما بررسی اثرSVEGM برسازه های دیگر وهمچنین روند مدلسازی درتحقیقات مختلف،میتواند درایده گرفتن ازنحوه مدلسازی ونتیجه گیری موثرباشد.از اینرو دراین فصل به بررسی اثرSVEGM درپاسخ سازه واقع برپی گسترده صلب،پل های قوسی و پل های معلق،پل کابل مهار،سد بتنی وسدخاکی،پرداخته شده است.

3-1-مقدمه   29

3-2-سازه واقع برشالوده گسترده صلب 29

3-3-پلهای بادهانه طویل 30

3-4-بررسی رفتار مدلهای مختلف تابع انسجام درفرکانس های پائین   34

3-5-بررسی تاثیرSVEGM برپاسخ یک پل طویل بالحاظ کردن اثرشرایط محلی ساختگاه  39

3-6- تحلیل غیرخطی یک سد بتنی قوسی باتولید حرکت زمین لرزه غیریکنواخت    48

3-7-تحلیل دینامیکی یک سدCFRD با درنظرگرفتن تغییرات مکانی حرکات ورودی زمین لرزه 54

3-8-تحقیقات انجام شده درزمینه اثر SVEGM درپاسخ سدخاکی سانتا فلیسیا 57

3-8-1-مدلسازی سدو حرکت زمین لرزه ورودی 57

3-8-2-مقایسه پایداری دینامیکی سدخاکی سانتا فلیسیا درحالات تحریک یکنواخت و غیریکنواخت  59

3-8-3-حساسیت پاسخ لرزه ای سدخاکی سانتا فلیسیا به توابع انسجام  64

3-8-4-بررسی پاسخ سد خاکی سانتا فلیسیا درسه حالت تحلیل   69

3-8-5-نتیجه گیری    71

زمان های نسبی رسیدن امواج درزلزلهEvent20

زمان های نسبی رسیدن امواج درزلزلهEvent20

فصل چهارم:مدلسازی سدخاکی مسجد سلیمان و حرکت لرزه ای ورودی

4-1-مقدمه

هدف تحقیق حاضر،بررسی تاثیر تغییرات مکانی حرکت زمین لرزه درپاسخ لرزه ای سدهای خاکی میباشد.بدین منظور،سدخاکی مسجد سلیمان واقع درجنوب کشور،جهت انجام مطالعه موردی انتخاب شده است.دراین تحقیق،ازمدل عددی سد مسجد سلیمان که توسط داوودی درسال 1382 ودرقالب یک رساله دکتری درپژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی ومهندسی زلزله،درمحیط نرم افزارANSYS مدلسازی شده است،استفاده گردید.دراین فصل،ابتدا به اختصار به معرفی این سد وسپس نحوه مدلسازی آن در رساله مذکور میپردازیم.در ادامه نحوه مدلسازی حرکت لرزه ای ورودی درتحقیق حاضر که بر مبنای مدلسازی احتمالی SVEGM میباشد،بیان خواهد گردید وفرضیات مدلسازی حرکت ورودی،مدل های انسجام انتخابی ومقایدر پارامتری مربوطه شرح داده خواهد شد.

4-1-مقدمه    73

4-2-سدخاکی مسجد سلیمان  73

4-2-1-مدلسازی سد مسجد سلیمان     75

4-2-2-مقایسه نتایج حاصل از تحلیل عددی درحالات مختلف پارامتر مصالح بانتایج آزمایشهای ارتعاشی 77

4-2-3-فرضیات تحلیل  78

4-2-4-انتخاب مدل سد جهت تحقیق حاضر  85

4-3-مدلسازی حرکت زمین لرزه 86

4-3-1-تابع چگالی طیفیی     86

4-3-2-طیف فاز 87

4-3-3-تابع انسجام 88

4-3-4-تعداد دسته های S(f)ا   89

4-4-تحلیل ارتعاش تصادفی بانرم افزارAnsysا   95

مدل ساده ای از سازه واقع بر شالوده گسترده صلب

مدل ساده ای از سازه واقع بر شالوده گسترده صلب

فصل پنجم:نتایج تحلیل ها

5-1-مقدمه

دراین فصل به بررسی ومقایسه نتایج حاصل ازتحلی،درحالات مختلف ذکر شده درفصل قبل پرداخته شده است.این نتایج شامل کنتورهای تنش وکرنش،مقادیر حداکثر پاسخ ها وضرایب اطمینان سطوح لغزش فرضی میباشد.دراین فصل ابتدا به نحو انتخاب تعداد مودهای مورد نیاز اشاره شده،سپس کنورهای تنش  کرنش برشی وهمچنین مقادیر حداکثر پاسخ ها در حالات مختلف تحلیل دینامیکی مورد مقایسه قرارگرفته است.درادامه،کنتورهای تنش درحالت تحلیل استاتیکی و مجموع تنش های استاتیکی ودینامیکی درحالات مختلف تحلیل رسم شده اند.درانتها،نحوه محاسبه ضرایب اطمینان سطوح لغزش فرضی شرح داده شده ومقادیر این ضرایب درحالات مختلف تحلیل مورد مقایسه قرار گرفته است.

5-1-مقدمه   98

5-2-تعداد مودهای انتخابی 98

5-3-نتایج تحلیل درحالات مختلف تحلیل دینامیکی 100

5-3-1-کنتورهای تنش وکرنش 100

5-3-2-مقادیر حداکثر پاسخ 104

5-3-3-پاسخ درمقطع میانه ارتفاع   110

5-4-مجموع تنش های استاتیکی ودینامیکی 112

5-4-1-کشورهای تنش مجموع   112

5-4-2-پاسخ تنش مجموع درمقطع میانه ارتفاع   118

5-5-ضرایب اطمینان سطوح لغزش فرضی 120

5-5-1-فرضیات نحوه محاسبه ضریب اطمینان 120

5-5-2-مقایسه  ضرایب اطمینان درحالات مختلف تحلیل 122

واریانس جابجایی نرمال سازی شده عرشه درحال تحریک یکنواخت

واریانس جابجایی نرمال سازی شده عرشه درحال تحریک یکنواخت

فصل ششم:نتیجه گیری وپیشنهادات

6-2-پیشنهادات

همانگونه که درفصل های قبل ذکر گردید،مدلسازی حاضر،یکی از حالات ممکن مدلسازی میباشد.هم در مدلسازی سد وهم درمدلسازی حرکت لرزه ای ورودی،میتوان حالت های مختلف دیگری را درنظر گرفت که میتوانند به عنوان موضوع تحقیقات آتی مطرح باشند.پیشنهادات زیرجهت جامع تر درزمینه بررسی اثرتغییرات مکانی حرکت زمین لرزهSVEGM درپاسخ لرزه ای سدخاکی مسجد سلیمان توصیه میگردد

6-1-نتیجه گیری 125

6-2-پیشنهادات  126

فهرست منابع فارسی       129

فهرست منابع لاتین 129

سایت های اطلاع رسانی 132

چکیده انگلیسی 133

فهرست جداول

2-1-پارامترهای تابع چگالی طیفی برای سه نوع خاک نرم،سخت  ومتوسط 14

2-2-مقادیر پارامتر های مدل Hao1989 برای دو     16

2-3-مقادیر پارامترهای Harichandran برای رویدادهای گوناگون   19

3-1-نسبت های پاسخ جانبی برای دهانه های اصلی وکناری پل  32

3-2-نسبت های پاسخ طولی برای پل های قوسی 33

3-3-نسبت های پاسخ جانبی برای پل های قوسی 34

3-4-مشخصات چهارزلزله درمکزیک  35

3-5-پارامترهای انسجام برای مدل Luco &Wongا      36

3-6-پارامترهای انسجام برای مدل Hindy & Novakا  36

3-7-پارامترهای انسجام برای مدل Harichandranا 37

3-8-پارامترهای مدل حرکت زمین لرزه 59

3-9-پارامترهای مدل انسجامHarichandranا  59

3-10-پاسخ حداکثر مقادیر برای مدل های انسجام گوناگون 67

3-11-پارامترها وپاسخ حداکثر مقادیر مدل های Uscinski Hindy & Novakا  68

4-1-پارامترهای مصالح بدنه سد مسجد سلیمان انتخاب شده ازمقادیر پیشنهادی مشاور طراح سد ونتایج آزمایشهای آزمایشگاهی  78

4-2-پارامترهای مصالح بدنه سد مسجد سلیمان اصلاح شده باضرایب ثابت درارتفاع بدنه سد    79

4-3-پارامترهای مصالح بدنه سد مسجد سلیمان اصلاح شده باضرایب متغیر درارتفاع بدنه سد 80

4-4-پارامترهای استفاده شده درمرحله اول تحلیل استاتیکی سدمسجد سلیمان 83

4-5-مقادیر پارامترهای مدل عمومی General مدل Harichandranا   88

4-6-مقادیر پارامترهای مدل Hindy&Novakا 89

4-7-نام گذاری حالات مختلف تحلیل دینامیکی  91

5-1-مقادیر حداکثر پاسخ برشسی درحالات مختلف تحلیل  107

5-2-مقادیر حداکثر پاسخ کرنش برشی درحالات مختلف تحلیل    108

5-3-مقادیر حداکثر پاسخ جابجایی درجهت X(بالادست-پایین دست) درحالات مختلف تحلیل 109

5-4-ضرایب اطمینان سطوح لغزش فرضی درحالات مختلف تحلیل    123

فهرست شکلها

2-1-آرایهSMARTا    6

2-2-شتاب نگاشت های ثبت شده دردوایستگاه1-SMART به فاصله 200متر   7

2-3-زمان های نسبی رسیدن امواج در زلزله Event20 شبکه 1-SMARTا  8

2-4-انتشار ومتفرق شدن امواج لرزه ای 8

2-5-شکل نمونه ای از تابع چگالی طیفی تابع انسجام 10

2-6-تغییرات مدل های انسجام مختلف    21

2-7-نمای شماتیک ازیک ساختگاه  22

3-1-مدل ساده ای از سازه واقع برشالوده گسترده صلب 29

3-2-BRF برای دوشالوده ودوسرعت ظاهری انتشار متفاوت 30

3-3-مدل دهنه کناریGGBا  31

3-4-مدل دهنه اصلی GGBا   31

3-5-مدل پل NRGا   33

3-6-مدل پل CSCا     33

3-7-منحنی های انسجام برای زلزله های M-2 M-1ا  36

3-8-منحنی های انسجام برای زلزله M-1 درمکزیک  38

3-9-منحنی های انسجام برای زلزله  38

3-10-مدل پل جیند وسه حالت شرایط خاک تکیه گاهی  41

3-11-واریانس جابجایی نرمال سازی شده عرشه درحالت تحریکSVEGMا   43

3-12-واریانس جابجایی نرمال سازی شده عرشه درحال تحریک یکنواخت  43

3-13-متوسط مقادیر حداکثر شبه استاتیکی جابجایی عمودی عرشه(تحریکSVEGM)    44

3-14-متوسط مقادیرحداکثر مولفه دینامیکی جابجایی عمودی عرشه(تحریکSVEGM)    45

3-15-متوسط مقادیرحداکثر مجموع جابجایی عمودی عرشه(تحریکSVEGM)   45

3-16-میانگین مقادیر حداکثر مولفه شبه استاتیکی جابجایی عمودی عرشه 46

3-17-میانگین مقادیر حداکثر مولفه دینامیکی جابه جایی عمودی عرشه       47

3-18-محل نصب 17 شتاب نگار درسد پاکویما 49

3-19-بزرگنمایی توپوگرافی دوتکیه گاه نسبت به کف سد بادومیرایی0و5%      51

3-20-مدل المان محدود سدپاکویما،مخزن آب وساختگاه سنگی 52

3-21-حداکثر تنش های قوسی فشاری Mpa .a حالت تحریک یکنواختb حالت تحریک غیریکنواخت c پاسخ شبه استاتیکی حالت تحریک غیریکنواخت 53

3-22-مقطع عرضی سد سانتا فلیسیا 58

3-23-مود اول ارتعاش سد سانتا فلیسیا 58

3-24-کنتور شاخص اطمینان درمقطع عرضی میانه سد،درحالت تحریک ورودی یکنواخت  62

3-25-کنتور شاخص اطمینان درمقطع عرضی میانه سد،درحالت تحریک ورودی SVEGMا 63

3-26-پاسخ مقادیر برای درسطح آزادی بالای بدنه سد برای   63

3-27-پاسخ مقادیر برای درکف سد برای مدلهای انسجام گوناگون    66

3-28-منحنی های برای مدلهای Abrahamson (b Harichandran (aا  67

3-29-کنتورهای تنش برشی درسه حالت a)تحریک SVEGM b) تحریک یکنواخت c)تحریک باتاخیر زمانی 70

3-30-کنتورهای تنش برشی درسه حالت a)تحریک SVEGM b)تحریک یکنواخت c)تحریک باتایخر زمانی 70

4-1-موقعیت سد مسجد سلیمان برروی نقشه ایران  74

4-2-نقشه گسلهای اصلی منطقه مسجد سلیمان وموقعیت سایت سد مسجد سلیمان نسبت به گسلهای مذکور 75

4-3-طیف محرک ورودی درتحلیل دینامیکی سدمسجد سلیمان 84

4-4-مدل المان محدود مقطع عرضی سد مسجد سلیمان 85

4-5-طیف فوریه انتخابی 87

4-6-تابع چگالی طیفی برآورد شده 87

4-7-شکل شماتیکی ازحالت 4 ناحیه S(f)ا  90

4-8-مدل های انسجام برای حالت دسته بندی4S(f)ا     92

4-9-مدلهای انسجام برای حالت دسته بندی5S(f)ا       93

4-10-مدلهای انسجام برای حالت دسته بندی6S(f)ا    94

5-1-حداکثر پاسخ نسبت به تعداد مود 99

5-2-حداکثر پاسخ نسبت به تعداد مود 99

5-3-حداکثر پاسخ نسبت به تعداد مود    99

5-4-حداکثر پاسخ نسبت به تعداد مود 100

5-5-حداکثر پاسخ uy نسبت به تعداد مود     100

5-6-کنتورهای تنش  درحالات مختلف تحلیل دینامیکی 101

5-7-کنتورهای تنش در حالات مختلف تحلیل دینامیکی 102

5-8-کنتورهای تنش برشی درحالات مختلف تحلیل دینامیکی   105

5-9-کنتورهای کرنش برشی درحالات مختلف تحلیل دینامیکی 106

5-10-مقطع درنیمه ارتفاع مقطع عرضی میانی سد  110

5-11-نحوه افزایش تنش درمقطع نیمه ارتفاع    111

5-12-نحوه افزایش تنش درمقطع نیمه ارتفاع   111

5-13-نحوه افزایش تنش درمقطع نیمه ارتفاع   112

5-14-کنتورهای تنش حاصل از تحلیل استاتیکی    114

5-15-کنتورهای تنش مجموع استاتیکی ودینامیکی درحالات مختلف تحلیل دینامیکی 115

5-16-کنتورهای تنش مجموع استاتیکی ودینامیکی درحالات مختلف تحلیل دینامیکی     116

5-17-کنتورهای تنش مجموع استاتیکی ودینامیکی درحالات مختلف تحلیل دینامیکی 117

5-18-نحوه افزایش تنش مجموع درمقطع نیمه ارتفاع         119

5-19-نحوه افزایش تنش مجموع درمقطع نیمه ارتفاع 119

5-20-نحوه افزایش تنش مجموع درمقطع نیمه ارتفاع   120

5-21-سطوح لغزش فرضی درپایین دست سد 122


ABSTRACT

In this study the response of the MASJED SOLEYMAN earth dam to spatially varying earthquake ground motion (SVEGM) is analyzed. An overview of SVEGM, causes of SVEGM, modeling approaches, present formulas in stochastic approach, and analysis method are described. In stochastic approach parameters, coherency function models are described specially. Then casestudies in field of SVEGM effect in many structures such as rigid mat foundation, bridges, concrete arch dam, and earth dam are studied. In this research, 2D finite element model with rigid foundation is used. A stochastic SVEGM model which accounts for both incoherence and wave passage is used to specify the base motion. Three coherency models are used to investigate the sensitivity of the responses computed for the dam to the coherency function. Dam dynamic response in different case of input ground motion is obtained with Random Vibration Analysis (RVA) in ANSYS-9 program. For computing safety factors of assumed landslides, total stresses of static and dynamic stresses are computed. Results of this research illustrates SVEGM caused dynamic responses of the dam are increased. At different case of input motion, distribution of x and y are different, But distribution of shear stress xy and shear strain xy at different case are similar. Dam dynamic responses are not sensitive to the different coherency models. In identical input motion case, all static stresses are greater than dynamic stresses, but in SVEGM input motion cases dynamic shear stresses are greater than static shear stresses. In SVEGM input motion cases, safety factors of assumed landslides are decreased.


مقطع : کارشناسی ارشد

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


فایل pdf غیر قابل ویرایش

250,000RIAL – اضافه‌کردن به سبدخرید

خرید فایل pdf وسفارش word

450,000RIAL – اضافه‌کردن به سبدخرید

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید