تحلیل دینامیکی سد بتنی قوسی در محدوده فرکانس با استفاده از شرط مرزی انقطاعی عدد موج

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

تحلیل دینامیکی سیستم سه بعدی سد- مخزن یکی از موضوعات مهم در زمینه اندرکنش آب و سازه می‌باشد. روش دقیق برای حل این مساله استفاده از المان‌های نیمه بینهایت سه بعدی سیال در انتهای دور مخزن می‌باشد که هزینه محاسباتی و مشکلات برنامه نویسی فراوانی را به همراه دارد. المان‌های نیمه بینهایت در محدوده‌ی فرکانس فرمول بندی شده و از این رو می‌توان برای تحلیل در محدود فرکانس از آن‌ها بهره جست. در این مطالعه روشی برای تحلیل دینامیکی سیستم سد-مخزن که تنها به برنامه نویسی محیط اجزای محدود مساله نیاز دارد، ارائه شده است که به نام روش عدد موج به آن اشاره می‌شود. در این روش شرط عدد موج در مرز انقطاعی یا قسمت بالادست ناحیه مخزن که در فاصله کوتاهی از بالادست بدنه سد قرار دارد، اعمال می‌شود. در ابتدا به توضیح روش پرداخته و سپس پاسخ سد قوسی Morrow Pointبا در نظر گرفتن اندرکنش سد-مخزن با این روش بدست می‌آید و نتایج با پاسخ‌ دقیق مقایسه می‌شود. بر پایه‌ی این مطالعه نتیجه می‌شود که این روش می‌تواند به عنوان یک روش جایگزین برای تحلیل دینامیکی سیستم سد-مخزن در مقابل روش‌های مشکل گذشته، مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Dynamic Analysis of Concrete Arch by Wavenumber Approach in the Frequency Domain

نویسندگان [English]

  • Vahid Lotfi 1
  • Javad Amanabadi 2
1 Professor, Department of Civil Engineering, Amirkabir University of Technology
2 MSc, Department of Civil Engineering, Amirkabir University of Technology
چکیده [English]

The dynamic analysis of concrete arch dam by employing wavenumber approach has been investigating. In previous studies, the analysis was limited for concrete gravity dam. It is well-known that the difficult approach for solving this problem relies heavily on employing a three-dimensional semi-infinite fluid element. The hyper-element is formulated in frequency domain and its application in this field has led to many especial purpose programs which were demanding from programming point of view. In this paper, the method is initially described. Subsequently, the response of Morrow Point dam-reservoir system is obtained by wavenumber approach, and the results are compared against the exact response. Based on this investigation, it is concluded that this approach can be anticipated as a great substitute for the rigorous type of analysis.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Concrete Arch Dam
  • Wavenumber
  • Truncation boundary

[1]

J.F Hall and A.K Chopra, "Two-dimensional dynamic analysis of concrete gravity and embankment dams including hydrodynamic effects," Earthq. Eng. Struct, pp. 305-332, 1982.

[2]

S K Sharan, "Time-Dimain analysis of infinite fluide vibration," vol. 24, pp. 945-958, 1987.

[3]

A Sommerfeld, Partial differential equations in physics. NY: Academic press, 1949.

[4]

vahid Lotfi and Adib Khazaee, "Application of perfectly matched layers in the transient analysis dam-reservoir system," Soil Dynamics and Earthquake Engineering, vol. 60, 2014.

[5]

A Samii and V Lotfi, "High-order adjustable boundary condition for absorbing evanescent modes of waveguides and its application in coupled fluid-structure analysis," Wave Motion, pp. 238-257, 2012.

[6]

O.C Zienkiewicz, R.L Taylor, and J.Z Zhu, The Finite Element Method.: Butterworth-Heinemann, 2013.

[7]

A K Chopra, "Hydrodynamic Pressures On Dams During Earthquake," vol. 93, 1967.

[8]

A.K Chopra, P Chakrabarti, and S Gupta, "Earthquake response of concrete gravity dams including hydrodynamic and foundation interaction, Report No.EERC-80/01," Berkeley, 1980.

[9]

G Fenves and A.K Chopra, "Effects of reservoir bottom absorption and dam-water-foundation interaction on frequency response functions for concrete gravity dams," Earthq. Eng. Struct, pp. 13-31, 1985.

[10]

V Lotfi, "Frequency domain analysis of gravity dams including hydrodynamic effects," Dam Engineering, pp. 33-53, 2001.

[11]

Vahid Lotfi and Ahmad Aftabi Sani, "Linear dynamic analysis of arch dams utilizing modified efficient fluid hyper-element," Engineering and Structures, vol. 29, no. 10, 2007.