دانلود پایان نامه ارشد : تاثیر غیر یکنواخت بودن فونداسیون در پاسخ دینامیکی سدهای بتنی وزنی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : عمران

گرایش :سازه های هیدرولیکی 

عنوان : تاثیر غیر یکنواخت بودن فونداسیون در پاسخ دینامیکی سدهای بتنی وزنی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد رودهن

دانشکده فنی مهندسی ˓گروه مهندسی عمران

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد<<مهندسی عمران- سازه های هیدرولیکی>>

گرایش:سازه های هیدرولیکی

 عنوان:

تاثیر غیر یکنواخت بودن فونداسیون در پاسخ دینامیکی سدهای بتنی وزنی

 استاد راهنما:

جناب آقای دکتر بابک امین نژاد

 استاد مشاور:

جناب آقای دکتر بهرام ملک محمدی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)چکیده فارسی................................................................................1فصل اول:مقدمه..........................................................................2 1-1-کلیات.................................................................................. 21-2-ایمنی در سدها....................................................................41-3-انواع نیروهای وارد بر سدهای بتنی وزنی.......................................................41-3-1-بارهای استاتیکی.....................................................................................51-3-1-1- بار ناشی از وزن.......................................................51-3-1-2-فشار هیدرواستاتیک...........................................71-3-1-3-نیروی زیر فشار..............................................................91-3-1-4-بارهای ناشی از حرارت.......................................161-3-1-5-نیروی ناشی از رسوب...............................................161-3-1-6-فشار یخ...............................................................................161-3-1-7-فشارهای زیر اتمسفری.......................................171-3-2-بارهای دینامیکی...................................................171-3-2-1-نیروی زلزله.....................................................171-3-2-2-نیروی هیدرودینامیک........................................................191-3-2-3-فشار باد...................................................191-3-2-4-نیروی ناشی از امواج...........................201-3-3-نیروی عکس العمل پی.........................................201-3-3-1-معیارهای پایداری........................................201-4-ساختار پایان نامه ............................................ 221-5-اهداف...................................................22فرضیه ها..........................................................23کاربرد تحقیق......................................................23نوآوری طرح...........................................................24پیشنهادات ادامه  کار..................................24فصل دوم:مروری بر مطالعات پیشین.................................26فصل سوم:معادلات حاکم بر سیستم...................333-1-مقدمه.........................................333-2-روشهای مدل سازی تاثیر فشار هیدرودینامیک دریاچه بر پاسخ سد به زلزله................................333-3-معادله دیفرانسیل حاکم بر رفتار دریاچه..........................................353-4-شرایط مرزی برای حل معادله Helmholtz ................................... 373-4-1-مرز بین سد و دریاچه................................................. 383-4-2-مرز بین دریاچه  و دیواره ی اطراف و بستر آن..................................383-4-3-سطح آزاد دریاچه....................................................393-4-4-مرز انتهای دور دریاچه........................393-5-ماتریس کوپله ی سد و دریاچه......................................413-6- مدل المان محدود دریاچه......................................433-7-پارامترهای جابجایی و فشار در گامهای متوالی...............................473-8- تکنیک …………………………………….staggered  displacement................493-9- معیار خطای انرژی....................................50فصل چهارم:تشریح مدل عددی و مشخصات سیستم....................................................52 4-1-مقدمه...............................................................................524-2-نرم افزار المان محدود abaqus........................................ 534-2-1- کلیات................................................................... 534-2-2-تاریخچه......................................................... 544-2-3- بخش های آباکوس.....................................................544-2-4-مبانی نرم افزار آباکوس.......................................554-3-مشخصات مدل..............................................574-3-1-بدنه سد................................................................. 574-3-2-مخزن........................................................................ 594-3-3- فونداسیون............................................... 604-3-4- اندرکنش سد و مخزن....................................... 614-3-5- اندر کنش سد و فونداسیون................................................ 614-3-6-ضریب انعکاس امواج از کف دریاچه................................ 624-3-7- انتهای دور دریاچه........................................................ 634-3-8- نحوه اعمال رکوردهای زلزله.............................. 634-4-حالات مختلف تحلیل دینامیکی................................ 644-4-1-تحلیل دینامیکی مجموعه سد˓فونداسیون و مخزن در حالت یکنواخت بودن فونداسیون............................... 644-4-2- تحلیل دینامیکی مجموعه سد˓فونداسیون و مخزن در حالت اول غیریکنواخت بودن فونداسیون(حالت A).........................654-4-3- تحلیل دینامیکی مجموعه سد˓فونداسیون و مخزن در حالت دوم غیریکنواخت بودن فونداسیون(حالت B).........................674-4-4- مقایسه سه حالت تحلیل فونداسیون...................694-5-رکوردهای زلزله..................................72فصل پنجم:نتایج آنالیز مدل المان محدود.............................................. 745-1-مقدمه.....................................................745-2-نتایج تحلیل های صورت گرفته با فرض یکنواخت بودن فونداسیون......................................................................745-3-نتایج تحلیل های صورت گرفته در حالت اول غیر یکنواخت بودن فونداسیون(حالت A)......................................91 5-4- نتایج تحلیل های صورت گرفته در حالت  دوم غیر یکنواخت بودن فونداسیون(حالت B)................................1115-5- مقایسه نتایج تحلیل های صورت گرفته در حالت یکنواخت با حالت غیر یکنواخت بودن فونداسیون...............131فصل ششم: بررسی نتایج.......................................... 135پیوست ها.........................................................................138مراجع و منابع................................................................166چکیده انگلیسی.................................................................170چکیده:یکی از فرضیاتی که جهت ساده سازی آنالیزهای دینامیکی سد‌های بتنی وزنی موجود صورت می‌گیرد یکنواخت بودن فونداسیون به لحاظ پارامترهای فیزیکی همچون مدول الاستیسیته و میرایی است. این در حالی است که در عمل ممکن است در نواحی مختلف محدوده پی سد شرایط زمین شناسی متفاوتی حاکم بوده و گزارش‌های زمین شناسی و مکانیک سنگ پی سد را به صورت غیریکنواخت ترسیم کنند. درچنین شرایطی عموماً یا در حالتی محافظه‌کارانه پارامترهای ضعیف‌ترین ناحیه به عنوان پارامترهای پی یکنواخت در آنالیز دینامیکی سد وارد می‌شوند و یا تحت شرایطی پارامترهای حاصل از میانگین‌گیری وزنی ناحیه‌ها به عنوان پارامترهای پی یکنواخت به عنوان ورودی‌های مدل تعریف می‌شوند. رفتار لرزه ای یک سد بتنی وزنی به ارتفاع 110 متر تحت اثر غیریکنواخت بودن فونداسیون مورد تحقیق قرار گرفته است. به این منظور با استفاده از نرم‌افزار Abaqus یک مدل المان محدود از سیستم سد، دریاچه و فونداسیون ایجاد شده است. به کمک این مدل پاسخ سد با لحاظ کردن اندرکنش سد، فونداسیون و دریاچه تحت اثر زلزله‌ای با شتاب حداکثر  g8/0 محاسبه شده است. با مقایسه نتایج آنالیز در شرایط غیریکنواخت با نتایج آنالیز در حالت یکنواخت تاثیر این غیریکنواختی بررسی شده است. مقایسه مقادیر تنش‌ها و مقادیر تغییرمکان در تاج سد نشان می‌دهد که فرض غیریکنواختی می‌تواند تاثیر قابل توجهی در مقادیر تنش‌های وارده به سد داشته باشد. همچنین نتایج نشان می‌دهد در فونداسیون‌های غیریکنواخت الگوی توزیع تنش در بدنه سد به طور کلی با حالت یکنواخت متفاوت است.     کلمات کلیدی: سد بتنی وزنی، آنالیز دینامیکی خطی، روش المان محدود، غیریکنواختی فونداسیون ، نرم افزار Abaqus               فصل اولمقدمه1-1- کلیاتامروزه ساخت و احداث سدها به منظور جمع‌آوری و نگهداری آب رودخانه‌ها برای مصارف آشامیدن، آبیاری، تولید برق، جلوگیری از سیلاب، ماهی‌گیری و .... امری اجتناب ناپذیر است. با این وجود سدها، سازه‌های عظیمی هستند که خطرات بالقوه‌ای را برای جامعه پایین‌دست خود به همراه دارند و شکست آن‌ها می‌‌تواند فاجعه آمیز باشد. در واقع موضوع ایمنی سدها به دلیل مسایل اجتماعی و اقتصادی در دهه‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این امر به دلیل بالا رفتن سن سدهای ساخته شده و همچنین ظاهر شدن خرابی در سدهایی که در ابتدا و اواسط قرن بیستم ساخته شده‌اند، توجه ویژه‌ای را به خود جلب کرده است.          از تعداد سدهایی که در طول تاریخ خرابی‌هایی به بار آورده‌اند اطلاع دقیقی در دست نیست. با این وجود، گزارش های متعددی از آسیب‌های وارده بر سدها در حین زلزله‌های به وقوع پیوسته گزارش شده است. البته خطر حاصل از خرابی سدها تنها به ارتفاع سد بستگی ندارد و حجم آب ذخیره شده در پشت سد و شکل دره نیز، در خرابی آن موثر هستند.          در طی سالیان متمادی که بشر اقدام به ساخت سدها کرده است همواره با توجه به اطلاعات در دسترس و نیز امکانات موجود، فرضیاتی را اتخاذ نموده و مدل‌هایی را برای تعریف رفتار سدها، مصالح ساخت و نیروهای اعمالی توسعه داده است که با توجه به پیشرفت‌های حاصله بسیاری از این فرضیات اعتبار خود را از دست داده‌اند. علاوه بر آن با توسعه نرم‌افزارهای پیشرفته‌، تدقیق مدل‌های رفتاری مصالح بر پایه نتایج آزمایشگاهی‌، مطالعه پاسخ‌های سدهای موجود در حین زلزله‌های رخ داده، شناخت دقیق‌تر ماهیت زلزله‌های اعمالی و نیز افزایش سرعت رایانه‌ها امکان انجام مطالعه و آنالیزهای دینامیکی غیر خطی سه بعدی دقیق‌تر بر روی رفتار سدها فراهم شده است.یکی از فرضیاتی که جهت ساده سازی آنالیزهای دینامیکی سد‌های موجود صورت می‌گیرد یکنواخت بودن فونداسیون به لحاظ پارامترهای فیزیکی همچون مدول الاستیسیته و میرایی است. این در حالی است که در عمل ممکن است در نواحی مختلف محدوده پی سد شرایط زمین شناسی متفاوتی حاکم بوده و گزارش‌های زمین شناسی و مکانیک سنگ پی سد را به صورت غیریکنواخت ترسیم کنند. درچنین شرایطی عموماً یا در حالتی محافظه‌کارانه پارامترهای ضعیف‌ترین ناحیه به عنوان پارامترهای پی یکنواخت در آنالیز دینامیکی سد وارد می‌شوند و یا تحت شرایطی پارامترهای حاصل از میانگین‌گیری وزنی ناحیه‌ها به عنوان پارامترهای پی یکنواخت به عنوان ورودی‌های مدل تعریف می‌شوند.همان طور که اشاره شد امروزه با پیشرفت تکنولوژِی و با استفاده از روش‌های عددی امکان مدل‌ کردن شرایط پیچیده فیزیکی فراهم است. لذا با به کار گیری نرم‌افزارهایی که جهت مدل‌سازی المان محدود ارائه شده‌اند می‌توان بررسی کرد اعمال فرض غیریکنواخت بودن پی نسبت به حالت یکنواخت تا چه میزان در پاسخ لرزه‌ای سدهای بتنی وزنی تاثیرگذار است.در این تحقیق رفتار لرزه ای یک سد بتنی وزنی به ارتفاع 110 متر تحت اثر غیریکنواخت بودن فونداسیون مورد تحقیق قرار گرفته است. سد بتنی وزنی بررسی شده در این تحقیق ارتفاعی معادل 110 متر دارد. شیب بالادست و پایین‌دست این سد به ترتیب 1 به 1/0 و 1 به 85/0 (قائم به افقی) است. به این منظور با استفاده از نرم‌افزار Abaqus یک مدل المان محدود از سیستم سد، دریاچه و فونداسیون ایجاد شده است. به کمک این مدل پاسخ سد با لحاظ کردن اندرکنش سد، فونداسیون و دریاچه تحت اثر زلزله‌ای با شتاب حداکثر  g 8/0 محاسبه شده است. به منظور بررسی تاثیر غیریکنواخت بودن فونداسیون سد در پاسخ به دست آمده، رفتار این سد تحت شرایط مختلف و با در نظر گرفتن پارامترهای فیزیکی متفاوت برای فونداسیون مورد بررسی قرار گرفته است. در همگی تحلیل‌ها رفتار مصالح سد و فونداسیون در محدوده خطی در نظر گرفته شده است.نتایج آنالیزها نشان می‌دهد در فونداسیون‌های غیریکنواخت الگوی توزیع تنش در بدنه سد به طور کلی با حالت یکنواخت متفاوت است. به علاوه فرض غیریکنواخت بودن فونداسیون تاثیر قابل ملاحظه‌ای در تنش‌های به وجود آمده در بدنه سد خواهد داشت. این در حالی است که در حالت غیریکنواخت تغییرمکان‌ها نسبت به حالت یکنواخت افزایش محسوسی نمی‌یابند.   1-2- ایمنی در سدهابهره برداری همراه با کنترل ایمنی دو فرایند جدانشدنی و مستمر در دوره عمر سدها می باشند. با ساخت و شروع بهره برداری از ابر سازه ای چون سد در واقع برای جامعه پایین دست شرایط بالقوه مخاطره ای آمیزی می تواند ایجاد گردد و شکست سد پدیده ی نابهنجاری است که با ایجاد سیل در پایین دست همراه بوده و  می تواند موجب خسارات مالی و جانی قابل ملاحظه ای گردد. دامنه این خسارت ها چه در بعد زمان و چه در بعد مکان بسیار گسترده بوده و حتی موجب کاهش اعتبار ملی یک کشور نیز می گردد. با توجه به مطالب ذکر شده در بالا موضوع ایمنی در سدها اهمیت بسیار بالایی دارد خصوصا در کشور ما که بسیاری از نقاط سد سازی در مکان هایی با لرزه خیزی بالا قرار دارند. در واقع با توجه به هزینه بالای سد سازی، عدم توجه کافی به ایمنی سدها می تواند موجب از بین رفتن سرمایه های ملی کشور نیز بشود. 1-3-  انواع نیروهای وارده بر سدهای بتنی وزنی نیروهای موجود در بحث پایداری و آنالیز تنش را می توان به دو دسته استاتیکی و دینامیکی تقسیم بندی نمود. بارهای استاتیکی شامل نیروی وزن، هیدرواستاتیک، نیروی زیرفشار، بارهای حرارتی، فشار رسوب و یخ و ... هستند و نیروی های ناشی از زمین لرزه و باد طبیعت دینامیکی دارند. 1-3-1- بارهای استاتیکی1-3-1-1- بار ناشی از وزن شکل1-1. نیروی وزناین نیرو مهترین بار در سدهای بتنی وزنی است و نقش پایدار کننده و مقاومت در برابر انواع نیروهای دیگر را بازی می کند.برای محاسبه این نیرو از حاصلضرب وزن مخصوص مصالح در حجم استفاده می شود.(1-1)در رابطه بالا: نیروی وزن وزن مخصوص بتنمساحت مقطع سدباید توجه شود که چون در محاسبات پایداری عرض عمود بر صفحه مونولیث (بلوک مورد نظر که محاسبات پایداری برای آن صورت می گیرد) برابر واحد فرض می شود، به جای محاسبه حجم از سطح مقطع استفاده می شود. در محاسبه نیز سطح مقطع از حفرات موجود در بدنه سد مثل گالری ها صرف نظر می شود مگر آنکه در موارد خاص (مثل سدهای کوتاه) مطابق قضاوت مهندسی تشخیص داده شود که صرف نظر از آن ها تاثیر قابل توجهی در محاسبات دارد. همچنین در مواقعی که وزن ملحقات سد مثل دریچه ها، پل ها و ... در صورتی که قابل صرف نظر کردن نباشند باید به بار مرده بدنه اضافه شوند و همچنین در صورت وجود خاکریز بر روی بدنه سد باید اثر آن را بر بار مرده افزود.نکته مهم دیگری که در مورد سدهای بتن غلتکی وجود دارد این است وزن مخصوص بتن غلتکی به میزان تراکم و چگالی سنگدانه هایش وابسته است. بتن غلتکی به واسطه کاهش وجود حباب های هوا و کمی حجم آب در مخلوط در قیاس با بتن حجیم معمولی با سنگ دانه های مشابه، اندکی چگال تر می باشد. در صورت نبود اطلاعات کافی و یا در طراحی اولیه وزن واحد حجم بتن را می توان برابر  فرض کرد که در سیستم یکاهای دیگر مطابق جدول زیر است:تعداد صفحه : 186قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید