بررسی حساسیت ها و راهکارهای کاهش خسارت لرزه ای در طرح سدهای بتنی پشتبنددار

سدهای بتنی پشتبنددار همانند دیگر سازه ها، در معرض آسیب های احتمالیِ ناشی از زلزله هستند و تا کنون تعدادی از آنها از جمله سدهای سفیدرود در ایران، هسینفنگ کیانگ در چین و هونِنیکه در ژاپن، در اثر زلزله های رخداده، متحمّل خسارت هایی شده اند. پس از بروز حوادث ذکر شده، تحقیقاتی در مورد آنها صورت گرفته که در آنها به ذکر خسارات حاصل، اکتفا شده و مسئله ی بررسی رفتار لرزه ای و سنجش حساسیت این سدها نسبت به عوامل مختلف، مورد توجه قرار نگرفته است. در این پایان نامه برای بررسی رفتار لرزه ای سدهای بتنی پشتبنددار، بلند ترین پایه ی سد بتنی پشتبنددار سفیدرود بصورت سه بعدی ولی با صرفنظر کردن از اثر زلزله ی عرضی در درّه ی ساختگاه سد و صرفاً تحت زلزله های طولی و قائم تحلیل شده است. پی بصورت بدون جرم مدل شده و اندرکنش سد با پی و مخزن در نظر گرفته شده است. مسئله ی جذب امواج هیدرودینامیک در کف و انتهای مخزن لحاظ و شتاب نگاشت های اعمالی به سازه با توجه به شرایط ساختگاه سد سفیدرود مقیاس شده اند. برای تعیین شرایط اولیه ی قبل از وقوع زلزله، یک سری تحلیل های استاتیکیِ تفصیلی تحت بارهای وزن، فشار هیدرواستاتیک، فشار برکنش و حرارتِ محیطی انجام شده است؛ سپس بارگذاری دینامیکیِ تاریخچه ی زمانی ناشی از زلزله ی طولی و قائم در درّه ی ساختگاه سد صورت گرفته و رفتار غیرخطی سد در برابر عوامل مختلف، نظیر سناریوهای مختلف بارگذاری لرزه ای، مشخصات مصالح بدنه ی سد و پی، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحلیل ها حاکی از آن است که چهار منطقه از بدنه ی سد شامل محل تغییر شیب بدنه در پایاب، و محل های پاشنه، پنجه و لبه ی پشتبند، مناطق حساس و آسیب پذیر سد می باشند. تنش های فشاری (با حداکثر مقدار در محدوده ی پنجه) در بدنه ی سد معمولاً بسیار کمتر از مقاومت فشاری بتن خواهند بود و در نتیجه احتمال شکست فشاری تقریباً منتفی است اما در مورد تنش های کششی (با حداکثر مقدار در محدوده ی پاشنه) و تنش های برشی (با حداکثر مقدار در محدوده ی پنجه) وضعیت متفاوتی حاکم است و احتمال آسیب سد تحت آن تنش ها در این مناطق وجود دارد. با توجه به تحلیل های صورت گرفته می توان گفت که احداث سدهای بتنی پشتبنددار در شرایطی که مدول نرمی خیلی کم است، در ساختگاه های لرزه خیز، شکست موضعی در محل تغییر شیب پایاب، پاشنه و پنجه ی سد ایجاد می کند و در چنین شرایطی، انتخاب سد بتنی پشتبنددار گزینه ی مناسبی نیست. همچنین خسارت برشی در سطح تماس سد و پی به رکورد زلزله ی اعمالی وابستگی زیادی دارد و افزایش مدول نرمی باعث کاهش آن می گردد ولی مقاومت فشاری بتن، اثر چندانی در این مورد ندارد. در اثر تغییر نسبتاً کوچک ایجاد شده در هندسه ی پایه ی سد سفیدرود؛ با گِرد کردن ناپیوستگی ناگهانی در محل تغییر شیب پایاب، تنش ها غالباً با کاهش قابل توجهِ مقدار مواجه می شوند و در بیشتر حالات، تمرکز تنش های فشاری و برشی از محدوده ی کوچکی در اطراف پنجه ی سد بصورت توزیع گسترده تر تنش بر روی پشتبند تغییر پیدا می کند.