تحلیل دینامیکی سد خاکی عمارت و ارائه طرح بهینه
چکیده
آسیب پذیری سدهای خاکی در برابر زلزله از دیر باز مورد توجه بوده است، زیرا مکرراً شاهد ناپایداری آن ها در هنگام زلزله های قوی و مخرب بوده ایم. زمین لرزه پدیده ای است طبیعی که اغلب وقوع آن با خسارت های اقتصادی و صدمات جانی همراه است. هر ساله وقوع چند زمین لرزه بزرگ در جهان ضایعات و آسیب های مالی و جانی و اجتماعی فراوانی به بار می آورد. سدهای خاکی و پاره سنگی نسبت به سایر انواع سدها (سدهای بتنی) در برابر زلزله بیشتر مستعد تخریب می باشند، با وجود این بررسی دقیق پایداری سدهای خاکی در برابر زلزله از پیچیده ترین مسائل در حوزه سدهای خاکی است. علت این پیچیدگی و عدم قطعیت در نتیجهگیری در حال حاضر این است که مجموعه معلومات و روابط بین آن ها در تحلیل این مساله بسیار متنوع و متفاوت است. تنوع خواص بدنه سدهای خاکی، مخصوصاًٌ رفتار دینامیکی آن ها، گوناگونی جنس و ضخامت و شرایط دیگر شالودههای آن ها (که هر کدام در انتقال، تضعیف یا تقویت امواج ارزه ای نقش اساسی دارند)، و تفاوت های اصولی ویژگی های موثر زلزله ها مانند فاصله مرکز زلزله تا سد، شدت و طول زمان وقوع زلزله، نوع و امتداد امواج رسیده به سد، فرکانس امواج و میزان استهلاک – همه عواملی هستند که هر کدام از آن ها می تواند در واکنش دینامیکی سد نقش مهمی داشته باشد. از اهداف این پایانامه بررسی پایداری سد خاکی عمارت در برابر زلزله می باشد. از طرفی امروزه ملاحظات اقتصادی یکی از مهم ترین عوامل انتخاب طرحها میباشد. سدها از جمله پروژه های کلان کشور می باشند، از این رو هدف دیگر تلاش برای کاهش هر چه بیشتر هزینههای طرح و اقتصادی نمودن آن امری ضروری می باشد. تحلیل و طراحی سدهای خاکی و سنگریزه ای در مقابل زلزله، عموماً با دو روش شبه استاتیکی و دینامیکی انجام می گیرد. روش شبه استاتیکی هرچند که با کاربرد آسان و فرضیات ساده، ایمنی سد را ارائه می دهد، اما بعضا می تواند به نتایج غیرایمن و غیر اقتصادی منجر شود. روش تحلیل دینامیکی عمدتا براساس تحلیل تنش و تحلیل تغییرمکان استوار می باشد که معمولا به کمک روش های عددی (اجزا محدود یا تفاضل محدود) انجام می گیرد. تحقیق حاضر برروی سد خاکی عمارت و با استفاده از نرم افزار flac2d وبر اساس مبانی روش آنالیز دینامیکی غیرخطی تلاش کرده است تا با لحاظ نمودن رفتار واقعی مصالح و شکل واقعی بارگذاری زلزله، درک مناسبتری از ایمنی سازه تحت زلزله های مختلف ارائه نماید. مدل رفتاری ساده الاستوپلاستیک مبتنی بر معیار موهر-کلمب برای بیان رابطه تنش – کرنش خاک و نیز میرایی رایلی برای افزایش سطح میرایی هیسترتیک و جبران کمبود میرایی هیسترتیک در تحلیل ها به کار گرفته شده اند. تخمین ایمنی لرزه ای با استفاده از نمودار تغییرات کرنش برشی حداکثر و حداکثر تغییر مکان تاج انجام گردیده است و نشان داده شده است که سد خاکی عمارت در مجموع تحت تاثیر زلزله پایدار می باشد. در ادامه تغییر مکان های نقاط مختلف در بدنه سد با در نظر گرفتن توزیع شتاب توزیع در توده خاک داخل هریک از سطوح و پارامترهای مقاومت برشی محاسبه شده و در نهایت با توجه به پاسخ دینامیکی و تغییر مکان های دائمی بدنه سد، ارزیابی نهایی از مشخصات بدنه، شیب شیروانی ها و پارامترهای هسته و پوسته سد انجام گرفته است، که این نتایج به صورت نمودارها و جداولی آورده شده است.