آسیب شناسی سد بتنی دوقوسی با استفاده از روش اجزای محدود و تبدیل موجک بسته ای
چکیده
سازه های موجود در معرض خطرات عمده ای مانند افت کارایی سازه و ویرانی آن می باشند. این مشکلات با بارگذاری اضافی حاصل از خطرات طبیعی یا مصنوعی مانند: زلزله و انفجار تشدید می شوند. آسیب های سازه ای موجب تغییرات نامطلوب در کارایی سازه می گردند. خرابی ها ممکن است بطور ناگهانی رخ دهند مانند گسیختگی یک المان در اثر بارگذاری زلزله یا از نوع رشد آسیب و بصورت پیشرونده باشند مانند کاهش سختی و مقاومت در اثر رشد ترک. متدهای پایش سلامت سازه ها (structural health monitoring) که به اختصار shm نامیده می شود، موضوع تحقیقات پردامنه ای است که تاکنون انجام شده است. در سال های اخیر نیز برای توسعه سیستم های قابل اعتماد و بهینه shm کوشش های فراوانی شده است. این سیستم ها باید جوابگوی سوالاتی مانند محل آسیب و خرابی سازه ها باشند که در اینصورت می توان به تمهیدات بعدی برای تعمیر و بهسازی سازه ها اندیشید. بطور کلی، shm بصورت زیر تعریف می شود: "گردآوری، ارزشیابی و آنالیز اطلاعات تکنیکی به منظور تسهیل در تصمیم گیری های مدیریتی در طول عمر سازه." امروزه شیوه های متنوعی برای کشف و مکان یابی خرابی در سازه ها بکار می رود. بسیاری از این روش ها دامنه کاربرد محدودی دارند و در اکثر این روشها می بایست محل تقریبی خرابی، از ابتدای کار مشخص باشد. مهمترین نکته در طراحی یک سیستم shm کارا، آگاهی از تغییرات مورد جستجو و نحوه شناسایی آنهاست. اثرات و مشخصه های خرابی در یک سازه خاص، نقش کلیدی را در تعریف و پایه ریزی یک سیستم shm ایفا می کند. بیشتر روش های shm، بر آنالیز مودال ارتعاشات و مطالعه تغییرات فرکانس های ویژه و شکل مودها توجه داشته اند. آسیب ها و عیوبی از قبیل ترک، شکاف، کاهش جرم حجمی و کاهش ضریب الاستیسیته؛ موجب کاهش سختی می شوند. این مطلب همراه با افزایش زمان تناوب طبیعی سازه ( کاهش فرکانس ) خواهد بود. به نظر می رسد، بدلیل توزیع غیر یکنواخت تنش در سازه مرتعش و تفاوت آن در هر مود، وجود ترک بر مودهای ارتعاشی تاثیری غیریکنواخت خواهد داشت. بر پایه این مسئله، روش های تعیین خرابی متفاوتی مورد ارزیابی قرار گرفته و کارایی هر یک با توجه به نتایج تئوریک و یا آزمایشگاهی مشخص شده است. کنیک تحریک دینامیکی یکی از روشهای مرسوم در سال های اخیر می باشد و در صورتیکه با مدل شبیه سازی شده کامپیوتری به کمک روش عددی اجزا محدود (fem) همراه باشد، تبدیل به روشی بسیار سودمند و کارا خواهد شد. محققین بسیاری در سراسر جهان از این روش برای مطالعه و ارزیابی سلامتی سازه ها و در شاخه های گوناگون صنعتی استفاده کرده اند و بر این عقیده اند که با در نظر گرفتن اهمیت نگهداری بلند مدت سازه هایی همچون پل ها، سازه های دریایی، سدها و غیره، می بایست وابستگی این روش ها به استفاده از ابزارآلات تحریک کننده (که نیروهای اعمال شده از آنها قابل اندازه گیری هستند) را کاهش داده و بجای آن نیروهای طبیعی و محیطی روزمره را به عنوان عامل تحریک کننده سازه جایگزین ساخت. در این میان، ترک ها از مهمترین دلایل شکست های سازه ای هستند که شناسایی و نمایان کردن آنها در زمره متدهای shm قرار می گیرد. تشخیص آسیب در سدهای بتنی دوقوسی با توجه به حساسیت این سازه ها از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. این تحقیق امکان شنایایی آسیب در نقاط مختلف از جمله تاج و کوله های سد را بررسی می کند. ابتدا برای حصول اطمینان از صحت مدلسازی، مدل یک سد فرضی در نرم افزار abaqus ایجاد شده و نتایج آنالیز مودال با نتایج حاصل از مدلسازی آزمایشگاهی این سد مقایسه شده و نتایج حاصل صحت مدلسازی را تایید کرده است. سپس مدل یک سد واقعی در دو حالت سالم و ترکدار در نرم افزار اجزا محدود ایجاد شده و تحلیل دینامیکی روی آن انجام گرفته و نتایج به تول باکس wavelet packet در نرم افزار matlab منتقل شده و با استفاده از تحلیل های انجام شده در این نرم افزار امکان تشخیص آسیب بررسی خواهد شد.