تحليل حساسيت رفتار لرزه‌اي سد بتن غلتكي نسبت به سختي بدنه با روش مونت‌كارلو

Sensitivity Analysis of Seismic Performance of Roller Compacted Concrete Dam to Body Stiffness using Monte Carlo Method

در اين تحقيق با توجه به اهميت تاثير مقاومت بتن بر عملكرد ديناميكي سدهاي بتني، به بررسي تاثير سختي بتن بدنه بر نمايش لرزه‌اي سد بتن غلتكي (RCC) با استفاده از تحليل احتمالاتي مونت‌كارلو كه روشي مؤثر براي شناخت اثر پارامترهاي مختلف بر رفتار ديناميكي مي‌باشد، پرداخته مي‌شود. براي بيان سختي سد، مدول الاستيسيته بتن بدنه به عنوان متغير ورودي در نظر گرفته شده و تاثير آن بر پارامترهاي خروجي بررسي مي‌شود. پارامترهاي خروجي شامل مقادير حداكثر تغيير مكان افقي تاج سد، تنش كششي اصلي در پاشنه، تنش فشاري اصلي در پنجه و فشار هيدروديناميكي در پاشنه مي‌باشد كه به عنوان پاسخ‌هاي بحراني انتخاب شده‌اند. براي مدل‌سازي و تحليل از نرم افزار انسيس كه مبتني بر روش اجزاي محدود مي‌باشد، استفاده شده و براي حل معادلات ديناميكي از روش نيومارك استفاده شده است. به عنوان مطالعه موردي، سد واتانا به صورت دوبعدي مدل شده و اندركنش بين سد، مخزن و فونداسيون در مدل اعمال شده است. در انتها نيز براي نمايش تاثير مدول الاستيسيته بتن سد، مقادير حداكثر پاسخ‌ها در هر مرحله به صورت منحني‌هاي حساسيت ارائه شده است. با بررسي نتايج حاصل مي‌توان به خوبي تاثير سختي بتن بدنه سد را بر پاسخ‌ها مشاهده نمود و با توجه به معيار طراحي، وضعيت ايمني سد را بررسي كرده و حالت بهينه را به لحاظ مقاومت سازه‌اي براي مدل مورد نظر انتخاب كرد.

In this research, consider to the importance of the effect of concrete strength on dynamic behavior of concrete dams, the effect of body concrete stiffness on seismic performance of roller compacted concrete (RCC) dams is investigated using Monte Carlo simulation which is the effective method for evaluation of different parameters on dynamic responses. For implementation of concrete stiffness, the modus of elasticity is considered as input parameter and its effect on output parameters including maximum response of dam crest displacement, 1st principle stress at heel, 3rd principle stress at toe and hydrodynamic pressure at heel of dam selected as critical responses is investigated. Ansys software, based on finite element method, was selected for dam modeling and seismic analysis and Nemark method has been used to solve the dynamic equation. Watana dam has been selected as case study and has been modeled in the 2-dimensional form and dam-reservoir-foundation interaction considered in model. Finally, to show the effect of modulus of elasticity of dam concrete, the responses were obtained as sensitivity curves. Obtained curves show the trend of responses to variation of modulus of elasticity obviously. According to results, one can select the optimum value of modulus of elasticity of concrete and concluded about the safety of dam consider to design criteria.