مقایسه اثرات زلزله‌های میدان دور و نزدیک بر پاسخ غیر خطی سدهای بتنی وزنی

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، دانشگاه زنجان

چکیده

بررسی ایمنی سدهای بتنی وزنی به خصوص در شرایط بارگذاری شدید همانند زمین­لرزه در مقیاس MCL همواره موجب نگرانی عمده بوده و بررسی رفتار غیر خطی این سازه­ها با احتساب اندرکنش­های مختلف با آب و پی نیازمند مطالعات بیشتری است. ماهیت و نحوه اعمال نیرو در رکوردهای میدان دور و نزدیک زلزله بر سازه­ها متفاوت است. در این مقاله، ابتدا معیارهای مختلف تقسیم­بندی زلزله­های میدان نزدیک و دور مورد بررسی قرار گرفته و سپس دو رکورد میدان نزدیک و دو رکورد میدان دور برای تحلیل­ها انتخاب شده­اند. دو رکورد میدان دور انتخاب شده بر اساس حداکثر شتاب افقی به رکورد میدان نزدیک متناظر مقیاس شده­اند. سد کوینا به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده است. در تحلیل­ها، پی سد در دو حالت پی صلب و پی بدون جرم مدل شده و اندرکنش دینامیکی کامل سد و مخزن لحاظ شده است. رفتار غیر خطی بتن با دیدگاه ترک پخشی مدل شده است. نتایج نشان می­دهند که در مدل پی صلب جابجایی افقی تاج سد کمتر، اما ترک خوردگی در پاشنه سد بیشتر از مدل پی بدون جرم است. در مورد زلزله بم، جابجایی افقی تاج سد و ترک خوردگی مقطع سد تحت اثر زلزله میدان نزدیک بیشتر از نتایج تحت رکورد مقیاس شده بوده است. در مورد زلزله منجیل، جابجایی افقی تاج سد و ترک خوردگی مقطع سد تحت اثر زلزله میدان نزدیک کمتر از نتایج تحت رکورد میدان دور مقیاس شده است که این مسئله به دلیل دانسیته انرژی معین و محتوای فرکانسی رکورد­های میدان نزدیک و مقیاس شده می­باشد. در مقایسه تحلیل­های غیر خطی با یکدیگر مشخص شد که مدل سد روی پی صلب با حداکثر جابجایی­های کمتر و زودتر از مدل سد روی پی بدون جرم به خرابی رسیده و همچنین در مدل سد روی پی صلب، آسیب­دیدگی المان­ها و رشد ترک در پاشنه بالادست بیشتر و در محل شکستگی شیب پایین­دست کمتر از مدل سد روی پی بدون جرم بوده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of Near-Filed and Far-Filed Earthquakes on Nonlinear Response of Concrete Gravity Dams

نویسندگان [English]

  • Javad Hajhoseyni
  • Javad Moradlou
Department of Civil Engineering , School of Engineering, University of Zanjan

کلیدواژه‌ها [English]

  • Concrete gravity dam
  • Near-field earthquakes
  • Far-field earthquakes
  • smeared crack
  • Nonlinear analysis
[1]        Pekau, O. A., Lingmin, F., Chuhan, Z.," Seismic Fracture of Koyna Dam: Case Study", Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 1995, 24, 15-33.
[2]        Ghaemian, M., Ghobarah, A., "Staggered Solution Schemes for Dam-Reservoir Interaction", Journal of Fluids and Structures, 1998, 12, 933-948.
[3]        Calayir, Y, Karaton, M., "A Continuum Damage Concrete Model for Earthquake Analysis of Concrete Gravity Dam-Rreservoir Systems", Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2005, 25, 857-869.
[4]        Rajib Sarkar, D. K., Paul, L., Stempniewski, L, "Influence Of Reservoir and Foundation on the Nonlinear Dynamic Response of Concrete Gravity Dams", ISET Journal of Earthquake Technology, 2007, 44, 377-389.
[5]        Mao, M., Taylor, C. A. "Nonlinear Seismic Cracking Analysis of Medium Height Concrete Gravity Dams", Computers and Structures, 1997, 64 (5/6), 1197-1204.
[6]        Gunglun, W., Pekau, O. A, Chuhan, Z., Shaumin, W., "Seismic Fracture Analysis of Concrete Gravity Dams Based on Nonlinear Fracture Mechanics", Engineering Fracture Mechanics, 2000, 65, 67-87.
[7]        Espandar, R, Lotfi, V., "Comparison of Non-Orthogonal Smeared Crack and Plasticity Models for Dynamic Analysis of Concrete Arch Dams", Computers and Structures, 2003, 81 (14), 1461-1474.
[8]        Zhang, H., Ohamachi, T., "Seismic Cracking and strengthening of concrete gravity dams”, 12th World Conference of Earthquake Engineering, 2000.
[9]        Mirzabozorg, G., "Non-Linear Behavior of Mass Concrete in Three-Dimensional Problems using a Smeared Crack Approach", Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 2005, 34, 247-269.
[10]     Ghrib, F., Tinawi, R. "An Application of Damage Mechanics for Seismic Analysis of Concrete Gravity Dams", Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 1995, 24,157-173.
[11]     Tinawi, R., Ghrib, F., "An Anisotropic Damage Model for the Response of Concrete Gravity Dams", Dam Fracture and Damage, Bourdarot, Mazars, Sauma (eds.), Balkema, 1994.
[12          ]               Olivier, J., Cevera, M., "Seismic Evaluation
     of Concrete Rams Via Continuum Damage
     Models", Earthquake Engineering and
     Structural Dynamics, 1995, 24, 1225-
     1245.
[13]     Faria, R., Oliver, J., Cevera, M., "A Strain-based Plastic Viscose Damage Model for Massive Concrete Structures”, International Journal of Solids and Structures, 1998, 35 (14), 1533-1558.
[14]     Lee, J., Fenves, G., L, "A Plastic-damage Concrete Model for Earthquake Analysis of Dams", Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 1998, 27, 937-965.
[15]     Mirzabozorg, G., "Damage Mechanics Approach in Seismic Analysis of Concrete Gravity Dams Including Dam-Reservoir Interaction", European Earthquake Engineering 3, 2004.
]16[    رحیم­زاده رفوئی، ف.، "ﺑﺮرﺳﯽ ﭘﺎﺳﺦ ﻟﺮزه­ای ﺳﺪﻫﺎی ﺑﺘﻨﯽ ﻗﻮﺳﯽ ﺑﺎ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ اﺛﺮ ﺟﺮم ﭘﯽﺗﺤﺖ اﺛﺮ زﻟﺰﻟﻪ­ﻫﺎی Near Field"، دفتر امور پژوهشی و پشتیبانی علمی شرکت سهامی مدیریت منابع آب، ایران.
[17]     Maniatakis, Ch. A., Taflampas, I. M., Spyrakos, C. C., "Identification of Near-Fault Earthquake Record Characteristics", 14th World Conference on Earthquake Engineering, Beijing, China, 12-17 October, 2008.
]18[  قائم­مقامیان، م. ر.، خلیلی، ب.، "تأثیر نوع گسل، بزرگای زلزله و اثر فاصله برای گسلش ناهمگن بر حرکات توانمند زمین در حوزه نزدیک گسل"، پژوهشنامه زلزله­شناسی و مهندسی زلزله، 1385، 9 (3).
[19]     Bazant, Z. P, "Recent Advances in Fracture Mechanics, Size Effect and Rate Dependence of Concrete: Implications for Dams", Dam Fracture and Damage, Bourdarot, Mazars, Sauma (eds.) Balkema, 1994.
[20]     ANSYS, "Software Help, Ver. 10".
[21]     Huang, J., "Seismic Response Evaluation of Concrete Gravity Dams Subjected to Spatially Varying Earthquake Ground Motions", PhD Thesis, Drexel University, 2011.
[22]         Naeim, F., "The Seismic Design Handbook", 2nd Edition, Kluwer Academic Publishers, 2001.