تاثير فشار هيدروديناميكي مخزن سد ناشي از زلزله در نتايج تحليل ديناميكي سه ‌بعدي سدهاي سنگريزه‌اي با رويه بتني

The effect of hydrodynamic pressure of the dam reservoir caused by the earthquake on the results of 3D dynamic analysis of concrete face rockfill dams

سدهاي سنگريزه‌اي با رويه‌ي بتني جزو سازه‌هايي هستند كه به دليل مزاياي شناخته شده آنها امروزه بيش از پيش مورد توجه قرار گرفته‌اند.با توجه به اينكه در هنگام وقوع زلزله‌هاي بزرگ،فشار هيدروديناميكي مقادير قابل توجهي خواهد داشت،اعمال فشار هيدروديناميكي مخزن سد ناشي از زلزله و بررسي اثرات آن در مدل‌هاي سه‌بعدي هدف اصلي اين تحقيق مي‌باشد.در اين تحقيق مدل سه‌بعدي المان محدود توسط نرم ‌افزار آباكوس ساخته شده است،همچنين تحليل‌ها مربوط به سدهايي با ارتفاع 70،100و130 متر واقع در دره با نسبت طول تاج سد به ارتفاع سد (L/H)=1و(L/H)=3 است.بعلاوه براي بررسي اثر زلزله ورودي شتاب بيشينه مقياس شده‌ي 0.6g استفاده شده است.مدل الاستوپلاستيك خطي موهر-كولمب براي بدنه‌ي سنگريزه‌اي، مدل الاستيك براي پي و تكيه‌گاه سنگي و مدل بتن پلاستيك آسيب‌ديده براي رويه‌ي بتني درنظر گرفته شده است.براي اعمال فشار هيدروديناميكي از مدلسازي آب مخزن بصورت المان‌هاي آكوستيك در محيط لاگرانژي استفاده شده است.اعمال فشار هيدروديناميكي باعث افزايش مقادير نشست به ميزان 5الي80 درصد، كرنش پلاستيك به ميزان 37 درصد، تنش فشاري رويه به ميزان 20الي57 درصد و شتاب حداكثر تاج سد تا 2 برابر در برخي از سدهاي تحليل شده، مي‌گردد. همچنين اعمال فشار هيدروديناميكي باعث افزايش تنش كششي رويه و كاهش تغييرمكان افقي تاج و بدنه سد مي‌گردد.

Concrete faced rockfill dams (CFRDs) are among the structures that due to their advantages such ease of construction and low execution costs, have attracted more attention nowadays. Due to the fact that during large earthquakes, the hydrodynamic pressure will be large and cannot be ignored, the main purpose of this research is to apply reservoir hydrodynamic pressure of dam reservoir caused by the earthquake and investigate its effects in threedimensional analysis using ABAQUS software. The considered dams in this study have 70, 100 and 130 meters height located in the valley with the length to height ratio of (L/H=1) and (L/H=3). To investigate the effect of the earthquake, a maximum scaled acceleration of 0.6g was used in the carried out analysis. Linear elastoplastic Mohr-Coulomb material model for rockfill embankment, an elastic material model for rocky foundation, and the concrete damage plasticity model for the concrete face are adopted. In order to take into account, the effects of the reservoir hydrodynamic pressure, the reservoir water is represented by acoustic elements with the Lagrangian formulation. It is found that considering the hydrodynamic pressure, increases the settling values by 5% to 80%, plastic strain by 37%, surface compressive stress by 20% to 57% and maximum dam crest acceleration up to 2 times in some of the analyzed dams. Also, applying hydrodynamic pressure increases the tensile stress of the surface and reduces the horizontal displacement of the crest and the body of the dams.