پیدایش و گسترش ترک و یا خردشدگی می تواند رفتار و پایداری سازه را به شدت دست خوش تغییر نماید، لذا توجه به این پدیده ی مخرب خصوصاً در سازه های نیمه تردی چون بتن، از اهمیتی بسیار برخوردار است. پژوهش حاضر تلاش می کند که به کمک روش عددی گلرکین-جم محدود و ترکیب آن با مفاهیم ترک پخشی دوار ، ناپیوستگی های ایجاد شده در میدان جابجایی و کرنش را که از آسیب دیدگی بتن ناشی می شود، در فضای دوبعدی شبیه سازی نماید. در این مسیر، با توجه به تغییرات غیرخطیِ رفتار دوبعدی بتن در فشار و کشش به علاوه ی ماهیت آسیب در این ماده (که می تواند ترک خوردگی و یا خردشدگی را شامل شود)، از دو دسته منحنی تنش-کرنش غیرخطی استفاده می گردد. منحنی های به کار برده شده در پژوهش پیش رو که به کمک مفاهیم کرنش معادل و مقاومت لحظه ای ماده تشکیل می شوند، ممکن است به صورت موضعی مورد استفاده قرار گیرند. در شرایط فشاری، این رفتار غیرخطی شامل سه بخش ارتجاعی خطی، سخت شونده ی غیرخطی و سپس نرم شونده ی غیرخطی است، در حالی که در شرایط کششی تنها دو بخش ارتجاعی خطی و نرم شونده ی خطی جهت مدل سازی بتن آسیب دیده به کار گرفته می شوند. در کار حاضر، فرآیند یاد شده با منظور نمودن فنون مناسب جهت شبیه سازی رفتار غیرخطی بتن در بخشی از نرم افزار nasir که جهت حل معادلات دوبعدی ارتجاعی خطی تعادل کاشی به روش گلرکین-حجم محدود توسعه یافته بود، انجام پذیرفت. دقت و کارایی مدل عددی توسعه یافته به کمک چند آزمون دارای نتایج در دسترس، مورد سنجش قرار گرفت. ابتدا صحت کاربری نرم افزار در اختیار قرار گرفته که اصلاحاتی بر روی آن اعمال شد، در شبیه سازی خطی یک آزمون شاهد ارزیابی گردید و سپس شبیه سازی غیرخطی فشار تک بعدی و شبیه سازی غیرخطی ترکیب فشار و کشش دوبعدی در بتن مورد ارزیابی قرار گرفت. تأثیر استفاده از اجزاء درشت و ریز به علاوه ی شبکه بندی باساختار و بی ساختار در مقایسه با نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی آزمون های مورد استفاده، مواردی است که در فرآیند ارزیابیِ دقت و کارایی مدل پیشنهادی بدان پرداخته شد. در نهایت کاربرد مدل واسنجی شده در شبیه سازی عددی رفتار یک مسئله ی واقعیِ سازه ی بتنی همچون سد کوینا تحت بار هیدرودینامیک ثابت به نمایش گذاشته شد.

سرریز های نیلوفری بوسیله تاج شیپوری شکل، شفت قائم و تونل افقی جریان سیلاب را به پایین دست سد منتقل می کند. در این تحقیق برای رفع برخی مشکلات و معایب سرریز نیلوفری، بویژه انجام استهلاک انرژی در بالادست و پایین دست سد به طور همزمان، پایین دست تاج سرریز به صورت پلکانی طرح گردیده است. برای این کار از مشخصات هندسی مدل آزمایشگاهی سرریز نیلوفری سد البرز واقع در شیرگاه شهرستان سوادکوه استفاده گردید. مدل سرریز نیلوفری مسطح با مدل سرریز نیلوفری پلکانی در مشخصات هیدرولیکی بررسی و مقایسه گردیده است. در این تحقیق جهت بررسی سرریز نیلوفری با پایین دست تاج پلکانی، از نرم افزار flow-3d (ver.10/1)استفاده شده است. مدل سرریز نیلوفری با پایین دست تاج پلکانی برای شبیه سازی عددی در حالت های گوناگون مورد استفاده قرار گرفت. در ابتدا،برای بررسی تأثیر ابعاد و تعداد پلکان سرریز، سه مدل متفاوت سرریز نیلوفری پلکانی با پله های به طول ثابت و ارتفاع های متغیر، به ازای 4 دبی مختلف که رژیم های مختلف جریان بر روی سرریز را شامل می شود شبیه سازی گردید.مدل های انتخابی دارای نسبت طول پله به قطر انتهایی تاج سرریز l_1/r=0.133 ، l_2/r=0.100 و l_3/r=0.667 می باشند. نتایج نشان داده است که عملکرد هیدرولیکی سرریز با مدل با نسبتl_2/r=0.100 مناسب تر از گزینه های دیگر می باشد. در ادامه مدل سرریز نیلوفری مسطح و مدل سرریز نیلوفری پلکانی با نسبت l_2/r=0.100 به ازای 8 دبی مختلف شبیه سازی گردید و پارامتر های مختلف هیدرولیکی در مدل مقایسه گردید. در این پژوهش نشان داده می شود که با پلکانی کردن تاج سرریز نیلوفری ضریب تخلیه سرریز افزایش می یابد. همچنین فشار منفی در طول تاج کاهش خواهد یافت. میزان هوادهی و استهلاک انرژی در دو مدل نیز مقایسه می گردد. در نهایت با حذف 1 پله و 2 پله انتهایی در مدل سرریز با نسبت l_2/r=0.100 و شبیه سازی در 4 دبی مختلف نشان داده شد که حذف پله های انتهایی تأثیر چندانی در میزان استهلاک انرژی نداشته ولی ضریب تخلیه سرریز را افزایش می دهد.