تحلیل غیرخطی اندرکنش دینامیکی سیستم سد بتنی و مخزن با پی نامحدود به کمک المان های مرزی

در ارزیابی ایمنی سدهای موجود و تحلیل و طراحی سدهای جدید، بررسی رفتار واقعی سد در طی زلزله نیاز اساسی به تحلیل های پیچیده با احتساب اندرکنشهای محیطی با مخزن و پی و مدلسازی رفتارهای غیرخطی این سازه ها دارد. علاوه بر فرضیات ساده کننده در طراحی سدهای بتنی، در زمینه تحلیل رفتار غیرخطی سدهای بتنی قوسی مواردی وجود دارند که مورد تغافل قرار گرفتهاند. یکی از مواردی که در تحلیلها و طراحیهای گذشته نادیده گرفته شده، تحلیل غیرخطی گسل ها و یا درزه های پی تحت اثر زمین لرزه های شدید می باشد. در این رساله متدولوژی مناسب برای تحلیل جامع رفتار غیرخطی سد و پی با احتساب اندرکنش سد، پی و مخزن ارایه شده است. برای مدل سازی رفتار غیرخطی درزه ها، مدل درز گسسته ساده شده (sdcj) به کار رفته است. این مدل، مدلی مناسب برای در نظر گرفتن شکست کششی-برشی درزه ها همراه با کلید برشی و خسارت درز می باشد. اندرکنش کامل سد و پی نامحدود با در نظر گرفتن لایه های مختلف پی همراه با نیروی وزن و درزه های غیرخطی مدل شده است. هم چنین اندرکنش دینامیکی کامل سد و مخزن با احتساب تراکم پذیری سیال و شرایط مرزی مناسب لحاظ شده است. بر اساس مدل های فوق برنامه المان مرزی توسط مولف تهیه شده است. به منظور نشان دادن صحت برنامه و هر یک از الگوریتمهای پیشنهادی مثالهای متعددی ارائه و نتایج با مراجع معتبر کنترل شده است .پس از اطمینان از صحت عملکرد مدلهای رفتاری و اندرکنشی از این برنامه جهت تحلیل دینامیکی سد بتنی قوسی ماروپوینت استفاده شده است. نتایج تحلیل های انجام شده اهمیت اعمال بار حجمی در تحلیل های سازه را نشان می دهد. علاوه بر آن که بر اساس روش پیشنهادی، برای اعمال بار حجمی وزن نیازی به گسسته سازی پی نمی باشد. در تحلیل های دینامیکی سد ماروپوینت ملاحظه گردید رفتار غیرخطی پی می تواند بیش از سایر پارامترها (هم چون مشخصات مکانیکی پی و یا سد) بر گسترش ترک و پایداری سد تاثیرگذار باشد. به عنوان مثال در حالت جابجایی های غیرخطی پی، مقادیر تنش بدنه سد حدود 1.6 برابر حالت پی خطی بوده و جابجایی های تاج تا 73% افزایش نشان می دهند. به منظور مدل سازی ناپیوستگی و گسل ها، از تکنیک سهم سازی سختی مناطق المان مرزی استفاده شده است. مزیت استفاده از این روش کاهش درجات آزادی ماتریس کل سیستم و در نتیجه افزایش سرعت محاسبات می باشد. ضمن آن که این مدل در ترکیب با مدل sdcj رفتار غیرخطی ناپیوستگی ها را به خوبی بیان می کند. هم چنین در این رساله اثر پدیده تشدید توپوگرافی و تحریک غیریکنواخت در تحریکات زمین و در نتیجه پاسخ های سازه در حالات رفتار خطی و یا غیرخطی پی مورد مطالعه قرار گرفته است.