بررسی اثرات اشباع‌شدگی بتن سد بر رفتار لرزه‌ای خطی و غیرخطی سد بتنی وزنی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری-گروه مهندسی عمران- دانشکده فنی مهندسی- دانشگاه آزاد اسلامی ، واحد زنجان - زنجان-ایران

2 دانشیار-گروه مهندسی عمران- دانشکده فنی و مهندسی- دانشگاه زنجان- زنجان- ایران

10.22065/jsce.2023.402852.3150

چکیده

ارزیابی رفتار لرزه‌ای سدهای بتنی‌وزنی به دلیل اهمیت ایمن ماندن این سازه‌ها بسیار مورد اهمیت می‌باشد. از این رو در این مطالعه رفتار خطی و غیرخطی لرزه‌ای سد بتنی ورنی کوینا برای حالت سد با بتن معمولی و سد با ترکیبی از محیط اشباع و غیر اشباع مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. بدین منظور پس از صحت‌سنجی سد بتنی‌وزنی کوینا، ابتدا برای ترازهای ارتفاعی مختلف خط مرزی بین محیط اشباع و غیراشباع تعیین شده است. در ادامه پارامترهای مختلف بتن اشباع اعم از مقاومت فشاری و کششی، کرنش‌های بحرانی، مدول الاستیسیته و ... ارزیابی شده است. برای مدلسازی رفتار غیرخطی بتن از مدل رفتار CDP استفاده شده است. در نهایت با انتخاب 3 حالت برای تراز مخزن سد، آنالیزهای خطی و غیرخطی تحت اثر زلزله‌ی کوینا انجام گرفته است. نتایج نشان داد که اشباع‌شدگی سد مقادیر بیشینه تغییرمکان‌ها را در حالت خطی و غیرخطی کاهش داده است. مقدار کاهش ماکزیمم تغییرمکان افقی در حالت اشباع-شدگی نسبت به حالت غیراشباع برای مخزن تا تراز ارتفاعی 36، 5/66 و 103 متری در آنالیز خطی به ترتیب برابر با34/17، 00/24 و 30/17 درصد و در آنالیز غیرخطی به ترتیب برابر با58/31، 72/30 و38/22 درصد می‌باشد. مقادیر بیشینه تنش‌های اصلی اول و سوم در آنالیز خطی و نیز مقدار آسیب در آنالیز غیرخطی برای حالت اشباع‌شدگی سد در تراز ارتفاعی کم‌تر از تغییرشیب پایین دست کاهش پیدا کرده است. برای حالت مخزن پر که تغییر شیب پایین‌دست اشباع شده است مقدار آسیب در کل سازه کاهش پیدا کرده اما در محل شکستگی پایین‌دست و بالادست افزایش پیدا کرده است. در حالت کلی نتایج نشان از اثرات قابل توجه تراز ارتفاعی اشباع‌شدگی بر پاسخ‌ خطی و غیرخطی سد بتنی وزنی دارد از این رو ارزیابی رفتار سد با محیط اشباع و غیراشباع همزمان در آنالیز و طراحی سدهای بتنی-وزنی ضروری می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating the effects of saturation of dam concrete on linear and nonlinear seismic behavior of concrete gravity dam

نویسندگان [English]

  • Mohamad Hoseyin Ghaniyoun 1
  • Amir Javad Moradloo 2
  • Kiarash Naser Asadi 2
1 PhD student- Department of Civil Engineering , School of Engineering- َIslamic Azad University, Zanjan branch- Zanjan-Iran
2 Associate Professor-Department of Civil Engineering, School of Engineering, University of Zanjan- Zanajan- Iran
چکیده [English]

In this study, the linear and nonlinear seismic behavior of the Koyna dam has been investigated for the condition of the dam with unsaturated concrete and the dam with a combination of saturated and unsaturated environment. For this purpose, using Abaqus software the boundary line between the saturated and unsaturated environment has been determined. In the following, various parameters of saturated concrete have been evaluated. Finally, linear and nonlinear analyzes have been performed under the effect of the Koyna earthquake. To model the nonlinear behavior of concrete, the CDP behavior model has been used. The results show that the saturation of the dam has reduced the maximum values of displacements in linear and non-linear mode. In the linear analysis, the amount of reduction of the maximum horizontal displacement in the saturated state compared to the unsaturated state for the reservoir up to the height level of 36, 66.5 and 103 meters is equal to 17.34%, 24.00% and 17.30%, respectively. Also, in the non-linear analysis, the reduction of the maximum horizontal displacement in the saturated state compared to the unsaturated state for the reservoir up to the height level of 36, 66.5 and 103 meters is equal to 31.58%, 30.72% and 22.38%, respectively. For the condition of the dam with a saturation elevation lower than the downstream slope change elevation, the maximum values of the first and third principal stresses in the linear analysis and the amount of damage in the nonlinear analysis have decreased. For a case of the full reservoir where the downstream slope change is saturated, the amount of cracking in the entire structure has decreased, but it has increased in the downstream and upstream slope change location. Finally, Results show that it is necessary to evaluate the behavior of the dam with saturated and unsaturated environment simultaneously.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Concrete gravity dam
  • Seismic analysis
  • Water-structure interaction
  • saturated and unsaturated concrete
  • Finite Element Method

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 11 آبان 1402
  • تاریخ دریافت: 04 تیر 1402
  • تاریخ بازنگری: 24 مهر 1402
  • تاریخ پذیرش: 11 آبان 1402