شناسایی سیستم یک سد بتی قوسی و کالیبراسیون مدل المان محدود آن با تأکید بر حرکت غیریکنواخت زمین

از مهم ترین کاربردهای شناسایی سیستم در سازه های عمرانی، تعیین مقادیر فرکانس ها، اشکال مودی و ضرایب میرایی در حین بهره برداری است که نتایج بدست آمده، منجر به شناخت بهتر سیستم و اصلاح مدل عددی (کالیبراسیون) می گردد. برای کالیبره کردن مدل المان محدود سازه ها، باید از نتایج شناسایی بدست آمده از داده های تاریخچه زمانی ثبت شده در بدنه سازه استفاده کرد. این سری های زمانی می توانند ناشی از ارتعاشات محیطی یا آزمایشات ارتعاش اجباری و آزاد باشند. در تحقیق حاضر، سد قوسی پاکویما که دارای داده ها و اطلاعات لرزه ای دقیق و گسترده ای می باشد به عنوان مناسب ترین گزینه برای انجام عمل شناسایی و کالیبراسیون انتخاب شده و برای شناسایی سیستم سد- پی و مخزن نیز، از تلفیق دو روش پیشرفته تجزیه حوزه فرکانس fdd (frequency domain decomposition) و تبدیل موجک از نوع موجک مورلت اصلاح شده (modified morlet wavelet) استفاده شده است. ادغام این دو روش به منظور اصلاح و رفع معایب موجود در آن ها و بهره گیری از قابلیت های منحصر به فرد این روش هاست. روش fdd به دلیل شناسایی در حوزه فرکانس، قادر به برآورد دقیق فرکانس های طبیعی و البته اشکال مودی سازه هاست. از طرف دیگر، روش wt که یکی از روش های مناسب در حوزه زمان- فرکانس است، قادر به تجزیه سیگنال ها در فرکانس های مختلف می باشد؛ از این رو یکی از روش های قدرتمند در تعیین ضرایب میرایی است. در حقیقت، روش fdd، مقادیر میرایی سیستم را با استفاده از طیف توان پاسخ ها که مبتنی بر تبدیل فوریه سیگنال های اورجینال می باشد، برآورد می کند؛ همین امر منجر به ایجاد خطا در تخمین ضرایب میرایی می گردد؛ چرا که میزان نشت در طیف فوریه سیگنال های اصلی یا اورجینال بالاست. بنابراین، برای جبران این مشکل و کاهش خطای مقادیر میرایی در تکنیک نیم توان، سیگنال های تک فرکانسی بدست آمده از تبدیل موجک، در محاسبه طیف توان پاسخ ها، بکار رفته است. همچنین در این پایان نامه، به منظور کاربرد تکنیک کاهش لگاریتمی در برآورد مقادیر میرایی مربوط به پاسخ های بدست آمده از ارتعاشات محیطی (همچون زلزله)، از یک فرمول بندی جدید تبدیل موجک که مبتنی بر توابع همبستگی پاسخ ها می باشد، استفاده شده است. ادغام هدفمند دو روش پیشرفته فوق الذکر، منجر به پیدایش روشی قدرتمند در زمینه شناسایی سیستم، موسوم به fdd – wavelet گردید. پارامترهای مودال بدست آمده از روش fdd – wavelet، جهت کالیبراسیون مدل المان محدود سیستم سد قوسی پاکویما مورد استفاده قرار گرفت. به این ترتیب که از مقدار میرایی شناسایی شده به طور مستقیم در مدل المان محدود سد و از فرکانس های طبیعی استخراجی نیز به منظور کنترل فرایند کالیبراسیون استفاده شده است. نتایج تحلیل دینامیکی بدست آمده از مدل کالیبره شده، تطابق خوبی با پاسخ های واقعی سد بتنی پاکویما، تحت زلزله 1994 نورتریج نشان می دهد. به منظور عمل کالیبراسیون، از مقدار میرایی 65/2 درصدی بدست آمده از شناسایی سیستم، همراه با افزایش 3 درصدی مدول الاستیسیته سنگ و بتن، استفاده شده است که منجر به دستیابی به نتایج مناسب و قابل قبولی گشته است. تنش کششی ماکزیمم بدست آمده از تحلیل دینامیکی غیر یکنواخت سد، حدود 20 مگاپاسکال در ناحیه تراست بلوک واقع در جناح چپ تکیه گاه سد می باشد که بسیار بزرگ بوده و چشمگیر است. این تنش بزرگ، نشان دهنده این است که ناحیه فوق الذکر مستعد بروز خرابی و آسیب در طی زلزله های بزرگی همچون نورتریج می باشد. برای انجام عمل کالیبراسیون و تحلیل دینامیکی سد، از برنامه eacd-3d 2008، که یک برنامه تخصصی برای سدهای بتنی است، استفاده شده است. این برنامه از فرض رفتار خطی مصالح برای مدلسازی و تحلیل های دینامیکی استفاده می کند، از این رو پاسخ های بدست آمده از آن، مانند تنش کششی ماکزیمم 20 مگاپاسکال، دست بالا می باشد.