تحلیل دینامیکی غیرخطی سدهای بتنی وزنی تحت حرکات ناهمگون انتقالی و دورانی زلزله

در حالت کلی جنبش زمین در هر نقطه از سطح آن شامل سه مولفه حرکت انتقالی و سه مولفه حرکت دورانی می باشد. به طور معمول در تحلیل و طراحی سازه ها فقط اثر مولفه های انتقالی جنبش زمین در نظر گرفته شده و مولفه های دورانی کمتر مورد توجه واقع می شوند. علت اصلی این امر، کوچک بودن دامنه ارتعاش مولفه های دورانی و عدم امکان ثبت آنها با استفاده از دستگاه های استاندارد لرزه نگاری و نیز کوچک انگاشته شدن تاثیر آنها بر پاسخ سازه ها می باشد. در این تحقیق به بررسی اثر مولفه های دورانی و نیز ناهمگونی حرکت زمین بر پاسخ دینامیکی خطی و غیرخطی سدهای بتنی وزنی پرداخته شده است. برای این منظور مولفه های دورانی حرکت زمین به روش توسعه یافته هانگ نان لی و با استفاده همزمان از روابط کلاسیک تئوری الاستیسیته و تئوری انتشار امواج تولید شده است. علاوه بر این ناهمگونی حرکت زمین نیز با لحاظ نمودن تاخیر زمانی حرکت امواج مد نظر قرار گرفته است. بدین ترتیب سیستم سد-پی- مخزن سدهای بتنی وزنی با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی مصالح سد و پی بر مبنای مکانیک شکست غیرخطی و مدل ترک اندود قطری غیرچرخشی، مدل رفتاری دوخطی جهت منظور نمودن رفتار غیرخطی آب، روش لاگرانژی- لاگرانژی برای اثر اندرکنش سد، پی و مخزن، روش انتگرال گیری زمانی بوساک با استفاده از فرمول بندی سرعت و روش نیوتن رافسون اصلاح شده برای کنترل همگرایی تحت تحریک دو مولفه ای و سه مولفه ای همگون و ناهمگون تحلیل شده است و نتایج پاسخ تغییرمکان ها، تنش ها و نیز نحوه توزیع ترک در هر یک از تحریک ها با یکدیگر مقایسه گردیده است. علاوه بر این با لحاظ نمودن رفتار غیرخطی آب مخزن در فشارهای پایین، اثر مولفه های دورانی و نیز ناهمگونی حرکت زمین بر منطقه کاویته شده مخزن نیز مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور صحت سنجی فرمول بندی پیشنهادی، نتایج حاصل از این تحقیق با نتایج میدانی، روابط تئوریک و یا روش عددی سایر محققان مورد مقایسه قرار گرفته که تطابق نسبتا خوبی بین نتایج وجود دارد. نتایج تحلیل های مختلف نشان می دهد که اثر توام مولفه های انتقالی و دورانی همگون حرکت زمین در مقایسه با اثر فقط مولفه های انتقالی، عمدتا موجب افزایش پاسخ تغییرمکان افقی تاج سد گردیده در حالی که اثر ناهمگونی مولفه های انتقالی و یا دورانی حرکت زمین و یا اثر توام آنها در اکثر موارد موجب کاهش پاسخ می گردد. ضمن این که تاریخچه زمانی پاسخ علاوه بر تغییرات کمی، دستخوش تغییرات کیفی نیز خواهد شد و زمان وقوع گسیختگی، نحوه توزیع ترک و منطقه کاویته شده مخزن نیز با در نظر گرفتن مولفه دورانی همگون و ناهمگون حرکت زمین نسبت به تحریک انتقالی همگون متفاوت خواهد بود.