پایان نامه ارشد: تعیین فشار هیدرودینامیک در مخزن سدهای بتنی وزنی تحت اثر بار دینامیکی با احتساب ویسکوزیته سیال

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی عمران

گرایش : سازه

عنوان : تعیین فشار هیدرودینامیک در مخزن سدهای بتنی وزنی تحت اثر بار دینامیکی با احتساب ویسکوزیته سیال

دانشگاه مازندران

مجتمع فنی مهندسی نوشیروانی بابل

دانشکده مهندسی عمران

جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد

رشته مهندسی عمران- سازه

عنوان پایان نامه:

تعیین فشار هیدرودینامیک در مخزن سدهای بتنی وزنی تحت اثر بار دینامیکی با احتساب ویسکوزیته سیال

اساتید راهنما:

دکتر  بهرام نوائی نیا  

دکتر  داوود دومیری گنجی

استاد مشاور:

دکتر جواد واثقی امیری

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)فهرست مطالب:فصل اول : کلیات................................................................ 11-1-مقدمه....................................................................... 21-2-آشنایی با رفتار دینامیکی سیستم سد- مخزن................. 41-3-هدف تحقیق.............................................................. 61-4 -ساختار پایان نامه...................................................... 6فصل دوم : معادلات حاکم و بررسی روش های حل معادلات........72-1- مقدمه..................................................................... 82-2- معادله حاکم بر انتشار امواج در محیط مخزن................... 82-3-شرایط اولیه و مرزی محیط سیال................................. 122-3-1-شرط مرزی در سطح آزاد مخزن............................... 132-3-2-شرط مرزی در کف مخزن........................................ 132-3-3-شرط مرزی بین سد و مخزن..................................... 142-3-4-شرط مرزی در بالا دست مخزن.................................152-3-5-شرایط اولیه......................................................... 162-4-بررسی روش های حل معادلات دیفرانسیل................... 162-4-1-روش های حل بسته............................................. 172-4-1-1-روش جواب عمومی........................................... 172-4-1-2-روش جداسازی متغیر ها.................................... 172-4-1-3-روش استفاده از تبدیلات.................................... 182-4-1-3-1-تبدیلات فوریه............................................... 192-4-1-3-1-1-تبدیل فوریه سینوسی................................. 192-4-1-3-1-2-تبدیل فوریه کسینوسی............................... 192-4-1-3-1-3-تبدیل فوریه............................................... 202-4-1-3-2-تبدیل لاپلاس............................................... 212-4-2-روش های تقریبی................................................ 212-4-2-1-روش هموتوپی پرتورپیشن................................. 222-4-2-2-روش تغییرات تکراری......................................... 242-4-2-2-1-روش محاسبه ضریب لاگرانژ.............................. 242-4-3-روشهای عددی.................................................... 252-4-3-1-روش لاگرانژی.................................................. 262-4-3-2-روش اویلری.................................................... 26فصل سوم : نگرشی بر مطالعات انجام شده..................... 273-1-مقدمه.................................................................. 283-2-نتایج کار وسترگارد.................................................. 283-3-بررسی صحت حل وسترگارد..................................... 313-4-نتایج کار چوپرا .......................................................323-4-1-پاسخ به حرکت افقی زمین................................... 323-4-1-1-مقایسه جواب چوپرا با وسترگارد.......................... 343-4-1-2-پاسخ ضربه واحد............................................... 373-4-2-پاسخ به حرکت قائم زمین...................................... 383-5-اثر اندرکنش سد- مخزن........................................... 403-5-1- مولفه افقی حرکت زمین...................................... 403-5-2- مولفه قائم حرکت زمین......................................... 413-5-3-مقایسه پاسخ به موئلفه افقی و قائم زلزله................ 423-6-بررسی پاسخ ها در حوزه زمانی................................. 443-7-بررسی پاسخ ها به روش عددی................................ 463-8-بررسی شرط مرزی انتشار....................................... 46فصل چهارم : حل معادلات حاکم...................................... 484-1- مقدمه................................................................. 494-2-حل معادله حاکم با سیال لزج تحت شتاب افقی............ 504-3-حل معادله حاکم با سیال لزج تحت شتاب قائم و اثر موج سطحی و اثر جذب کف...604-4-حل معادله حاکم با سیال لزج تحت شتاب افقی و قائم و اثر موج سطحی و اثر جذب کف....794-5-حل معادله حاکم با سیال غیر لزج تحت شتاب افقی در حوزه زمانی...814-5-1-روش جدا سازی متغیر ها با 3 متغیر....................... 814-5-2-تبدیل لاپلاس.................................................... 844-5-3-تبدیل فوریه کسینوسی....................................... 874-6-حل معادله حاکم با سیال غیر لزج تحت شتاب قائم واثر موج سطحی در حوزه زمانی....894-7-بررسی سیال تراکم ناپذیر ........................................914-7-1-اثر شتاب قائم بر روی سیال تراکم ناپذیر................... 914-7-2-اثر شتاب افقی بر روی سیال تراکم ناپذیر................ 974-8-بررسی اثر جذب کف در حالت شتاب افقی................ 1034-8-1-حل و بحث رابطه بازگشتی................................. 1054-8-1-1- ارائه پاسخی برای  بر اساس روش پیشنهادی پاولچر.....1104-9- اثر موج سطحی در حالت شتاب افقی.................... 1164-10-بررسی شرط انتشار.......................................... 1184-10-1-شرط انتشار با در نظر گرفتن طول محدود............. 1184-10-2-شرط انتشار سامرفیلد...................................... 1244-10-3-شرط انتشار شاران ........................................1254-10-4-شرط انتشار دقیق........................................... 127فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات............................ 1325-1- نتیجه گیری........................................................ 1335-2- پیشنهادات......................................................... 135مراجع...................................................................... 136چکیده:با توجه به افزایش روزافزون جمعیت و نیاز فزاینده به ذخیره سازی آب از یکطرف و پیشرفت علم و تکنولوژی از طرف دیگر، ساخت سد ها را برای توسعه منابع آب،  به منظور ذخیره سازی آن توجیه پذیر می نماید. سدهای بتنی بلند که به فرم مدرن خود از اوائل قرن بیستم مورد توجه قرار گرفتند تحت تاثیر فشار هیدرودینامیکی قابل توجه آب مخزن تحت اثر زلزله قرار می گیرند.  تعیین مقادیر فشارهای هیدرودینامیکی در تحلیل لرزه ای که بطور کلاسیک از سال 1933 با فرضیات ساده شونده ای شروع گردیده بدلیل پیچیدگی آن همچنان مورد توجه محققین می باشد.در این تحقیق معادله حاکم بر محیط مخزن با در نظر گرفتن اثر لزجت سیال با فرض سد صلب و شرایط متفاوت مرزی در محیط مخزن مورد توجه قرار گرفته و حل دقیق آن در فضای فرکانسی و نیز فضای زمانی تحت تحریک هارمونیک افقی و قائم برای لزجت های مختلف سیال مخزن ارائه گردیده است.  نتایج نشان می دهند که لزجت سیال بر فرکانس تشدید مخزن تاثیر گذاشته و باعث ایجاد تغییراتی در آن نسبت به حالتی که لزجت در نظر گرفته نمی شود می گردد. این تغییرات در فرکانس های تحریک نزدیک به فرکانس تشدید مخزن برروی فشار هیدرودینامیک نسبت به حالتی که لزجت صفر فرض می گردد نسبتا قابل توجه می باشد. فصل اول: کلیات1-1- مقدمهبا توجه به توسعه روز‌افزون صنعت و رشد جمعیت و نیاز کارگاه‌ها و صنایع کوچک و بزرگ و کشاورزی به مصرف آب در کشورمان نیاز به حفظ و نگهداری منابع آبی و تنظیم جریانهای آبی در کشور بیش از پیش احساس می‌شود. یکی از مهمترین روشهای تنظیم جریانهای رودخانه ساخت سد می‌باشد. در مسیر ساخت و بهره‌برداری از یک سد ابتدایی‌ترین گام بررسی مدل ریاضی سد و نیروهای وارد بر سازه سد می‌باشد. در این مسیر دو شیوه متفاوت جهت تحلیل وجود دارد.1- تخلیل استاتیکیدر این روش، مسئله با توجه به دانش مقاومت مصالح و قوانین پایداری استاتیکی بررسی می‌شود. در این روش تمام نیروها به صورت استاتیکی بررسی می‌شوند و سیال هم مانند خواصی که یک جسم صلب دارد تراکم‌ناپذیر در نظر گرفته می‌شود، که همراه با سد جا به جا می‌شود و پاسخ‌های سازه مستقل از زمان بدست می‌آیند.در این روش با اعمال ضریبی به نام ضریب بار یا فاکتور ضربه، بارهای دینامیکی را به بارهای استاتیکی معادل تبدیل و رفتار سازه در حالت استاتیکی تعیین می‌شود. در محاسبه نیروی زلزله به این روش در سدهای بتنی، اثر نیروی زلزله به صورت یک نیروی افقی و قائم بر حسب ضریبی از جرم سازه به طور یکنواخت در ارتفاع سد در نظر گرفته می‌شود. این ضریب توسط محاسبات ریاضی و با استفاده از تجربیات و قضاوت مهندسی تعیین می‌گردد.همچنین نیروی هیدرودینامیکی سیال به صورت جرم افزوده معادل جایگزین می گردد. این نیرو به نیروی هیدرواستاتیک اعمالی از طرف مخزن باید اضافه شود. وزن سیال معادل، مقداری از سیال پشت سد می باشد که فرض می شود همراه با سد جابجا می شود که به شکل جرم اضافی در نظر گرفته می شود.2- تحلیل دینامیکیدر این روش با حل معادله حاکم بر رفتار سیستم سد- مخزن و در یک بازه زمانی، پاسخ ها ( تغییر مکان، فشار، تنش و… ) بدست می‌آید. این پاسخ‌ها وابسته به زمان می باشد. تحلیل دینامیکی سیستم سد و مخزن را به دو شیوه می‌توان بررسی نمود:1- بدون در نظر گرفتن اندرکنش1 سد و مخزن.2- با در نظر گرفتن اندرکنش سد و مخزن.تحلیل سازه‌ها در مقابل نیروهای دینامیکی ناشی از زلزله، انفجار، باد، برخورد امواج، بارهای متحرک و ... به علت طبیعت متغیر این نیروها، نسبت به تحلیل استاتیکی کاری مشکل، پرهزینه و وقت‌گیر می‌باشد. لیکن از آنجائیکه نیروهای ناشی از زمین لرزه از موارد بسیار مهم و تعیین‌کننده در طراحی سازه ‌های بزرگ بخصوص سدها می‌باشد، لزوم آنالیز دینامیکی اجتناب ‌ناپذیر است. میزان دقت در ارزیابی این نیروها، به مدل سازه، مقدار بار دینامیکی و مدل ریاضی انتخابی بستگی دارد.به طورکلی فرضیات مورد استفاده در اغلب تحلیل سیستم‌های سد- مخزن توسط محققین به شرح زیر می باشد:1- رفتار مصالح اعم از آب، بتن ارتجاعی2 و خطی3 فرض می‌گردد.2- محیط مورد مطالعه (آب یا جسم سد) همگن4 و هموژن5 فرض می‌گردد.3- آب مخزن، غیرچسبنده1 فرض می‌شود.4- حرکت آب مخزن غیرپیچشی2 و با دامنه کم می‌باشند.5- امواج غیرسطحی در نظر گرفته نمی‌شود.6- پی سد صلب در نظر گرفته می‌شود.7- مولفه افقی حرکت زمین عمود بر محور سد می باشد.8- سد بسیار  عریض بوده به صورتی که سیستم سد و مخزن دو بعدی بررسی می‌گردد.9-مخزن سد در امتداد بالادست تا بی نهایت ادامه می یابد.بتدریج با گسترش روش های تحلیلی وعددی بعضی از فرضیات مذکور حذف و مسئله به واقعیت نزدیکتر گردید.2-1- آشنایی با رفتار دینامیکی سیستم سد- مخزنسیستمی متشکل از یک سد بتنی وزنی طویل که بر روی پی صلب قرار دارد و مخزنی با کف افقی که تا بی‌نهایت ادامه داشته باشد مطابق شکل (1-1) در نظر گرفته می شود.به هنگام وقوع زلزله، سد که به زمین متصل است به نوسان واداشته می‌شود در حالی که حجم عظیم آب پشت سد بدلیل نیروی برشی ناچیز بین کف مخزن و محیط سیال، مستقیماً تحت تأثیر حرکت زمین قرار نمی‌گیرد و تنها در اثر ارتعاشات سد در محیط مخزن امواج فشار هیدرودینامیک ایجاد می‌شوند که در تمام جهات از جمله به سمت بالادست مخزن منتشر می‌گردند و انرژی را با خود از محیط دور می‌کنند.نیروهای دینامیکی مولد حرکت در سد عبارتنداز: نیروی اینرسی ناشی از حرکت زمین و نیروی هیدرودینامیک اعمال شده از طرف سیال بر وجه بالادست سد. ضمن اینکه فشارهای هیدرودینامیکی که در سیال مجاور سد ایجاد می‌شوند خود تابعی از حرکت سد می‌باشند. به این ترتیب دستگاه مطالعات دینامیکی حاکم بر حرکت سد و فشار هیدرودینامیک در محیط سیال، مستقل از یکدیگر نبوده و اصطلاحاً کوپله می‌باشند.به طورکلی اندرکنش بین سد و مخزن موجب افزایش تنش‌های داخلی سد می‌گردد. هرچه سد انعطاف‌پذیرتر باشد معادلات سیستم درگیر‌تر خواهند بود و تأثیر اندرکنش بین سد و مخزن بر پاسخ دینامیکی سیستم بیشتر می باشد. برعکس، هرچه سد صلب‌تر باشد، تأثیر اندرکنش بین سد و مخزن بر پاسخ دینامیکی سیستم کمتر می باشد]1[.3-1- هدف تحقیقبطور کلی هدف از این تحقیق حل معادله دیفرانسیل حاکم بر رفتار مخزن با سیال لزج می باشد. بر این اساس شتاب افقی در مخزن سد در اثر ارتعاش بدنه سد و سپس شتاب قائم در مخزن سد در اثر ارتعاش در کف مخزن مورد بررسی قرار می گیرد. در حل این معادلات مسائلی چون اثر جذب کف، اثر موج سطحی و شرط انتشار انرژی در حالت بدون در نظر گرفتن اندرکنش سازه و سیال در نظر گرفته می شود. 4-1- ساختار پایان نامهاین تحقیق شامل پنج فصل می باشد، که فصل اول آن به مقدمه وکلیات تحقیق پرداخته است. در فصل دوم به روابط و مبانی دینامیک سیالات اشاره شده است و بعد از ارائه معادلات دیفرانسیل حاکم بر رفتار سیستم سد- مخزن و شرایط مرزی و اولیه به بررسی انواع روش های حل معادلات دیفرانسیل پرداخته و نقاط قوت وضعف هر یک از روش ها بیان می گردد.در فصل سوم خلاصه ای از مطالعات و کار های انجام یافته توسط محققین قبلی، ارائه شده است.در فصل چهارم به حل معادلات حاکم بر سیستم سد- مخزن پرداخته و نتایج بدست آمده با نتایج مطالعات انجام شده توسط محققین قبلی کنترل می شود. همچنین در فصل چهارم اثرات پدیده های مختلفی چون اثر جذب کف، اثر موج سطحی، شرط انتشار موج در مخزن و تاثیر همزمان شتاب افقی و شتاب قائم زلزله بررسی شده است. فصل پنجم به جمع بندی نتایج بدست آمده از این تحقیق پرداخته و در نهایت به ارائه پیشنهادات برای تحقیقات آتی می پردازد.1 interaction2 elastic3 linear4 isotrope5 homogenous1 inviscid2 irrotationalتعداد صفحه : 146قیمت : 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