این بسته شامل 6 پایان نامه در زمینه اندرکنش سد و فونداسیون می باشد که به صورت فایل word و pdf در اختیار شما قرار میگیرد.
تمامی پایان نامه ها مربوط به سال 90 به بعد می باشد.
ارزیابی اثرات اندرکنش سد و فونداسیون روی رفتار لرزه‌ای سدهای بتنی
چکیده
درسدهای بتنی اعمال اثرات ناشی از وجود محیط کوپله پیرامون سازه در روند تحلیل باعث می‌شود که پاسخ‌های سازه و به ویژه رفتار دینامیکی آن دستخوش تغییرات شایانی شود. بنابراین، در این حالت باید سازه با در نظرگرفتن اندرکنش‌های موجود بین محیط‌های مختلف مورد تحلیل قرار گیرد. سدهای بتنی در مجاورت دو محدوده متفاوت سنگ پی و آب درون مخزن می‌باشد. سنگ پی با استفاده از سه ویژگی مهم یعنی سختی،جرم و میرائی قابل ارزیابی و بر رفتار سازه مجاور خود اثر گذار می‌باشد.دراین پایان‌نامه اثرات اندرکنش سد-فونداسیون بر رفتار لرزه‌ای سدهای بتنی وزنی مورد ارزیابی قرارگرفته است. بدین منظوراز روش المان‌محدود استفاده و مدلسازی المان محدود سد به همراه تکیه‌گاه پیرامون در نرم-افزارAbaqus انجام شده است. تحلیل لرزه‌ای سد با توجه به ویژگی‌های مختلف تکیه‌گاه صورت پذیرفته و اثرات فونداسیون روی پاسخ‌های دینامیکی سازه سد مورد بحث قرار گرفته است. شرایط مرزی صلب، بینهایت و شرط مرزی ویسکوز برای انتهای دور فونداسیون جهت اعمال میرائی تشعشعی به کار گرفته شده و اثرات هر کدام بر پاسخ لرزه‌ای سد بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد در صورتی که فونداسیون جرم‌دار باشد و انتهای دور آن با فنر و میراگرهای معادل مدلسازی شود، پاسخ ماکزیمم جابجایی تاج سد افزایش قابل توجهی را نشان می‌دهد. همچنین برای بررسی اثر مدول الاستیسیته فونداسیون، سیستم خاک با سه مدول الاستیسیته مختلف تحلیل شد و نتایج نشان می‌دهد هرچقدر مدول الاستیسیته پی بیشتر باشد تغییرمکان تاج سد افزایش و تنشهای اصلی کاهش می‌یابد.نتایج نشان می‌دهد غیریکنواختی مصالح فونداسیون اثرات قابل توجهی روی پاسخ‌های دینامیکی سد داشته و ماکزیمم جابجایی تاج سد را تا حدود 40 درصد افزایش می‌دهد.
فصل1: مقدمه و کلیات تحقیق 1
1-1- مقدمه 2
1-2- کلیات تحقیق و بیان مسئله 3
1-3- فرضیات و سؤالات تحقیق 7
فصل2: مروری بر مطالعات انجام شده 9
2-1- مقدمه 10
2-2- مطالعات انجام شده در بررسی اثر اندرکنش سد و فونداسیون 10
2-3- مطالعات انجام شده در بررسی اثر اندرکنش سد و مخزن 13
فصل3: معادلات حاکم بر سیستم سد-مخزن-فونداسیون 17
3-1- مقدمه 18
3-2- مدل¬های فونداسیون 19
3-2-1- مدل فونداسیون بدون¬جرم 19
3-2-2- مدل فونداسیون ویسکوالاستیک 20
3-2-3- مدل المان¬محدود اندرکنش سد-فونداسیون 20
3-3- حل عددی معادلات حرکت 21
3-3-1- حل عددی معادلات حرکت در حوزه فرکانس 22
3-3-2- حل عددی معادلات حرکت در حوزه زمان 22
3 -3-2-1- روش¬های صریح 22
3-3-2-2- روش¬های ضمنی 24
3-4- مدلسازی پی¬های بینهایت در آباکوس 25
3-5- مدل ریاضی سیستم کوپله سد-فونداسیون 27
3-5-1- شرط مرزی فنر-ویسکوز 31
3-6- معادلات حاکم بر مخزن 35
3-6-1- مدل المان ¬محدود مخزن 36
3-7- میرایی 39
فصل4: مدلسازی و نتایج تحلیل عددی سد بتنی وزنی 42
4-1- مقدمه 43
4-2- مدل سد بتنی وزنی 43
4-2-1- مشخصات هندسی سد پاین¬فلت 44
4-2-2- مشخصات مصالح سد پاین¬فلت 45
4-2-3- مدل المان محدود برای سیستم سد-مخزن-فونداسیون 46
4-2-4- مش بندی مدل سد بتنی وزنی 46
4-3- بارگذاری 47
4-3-1- شتاب زلزله 48
4-4- بررسی مدل تحلیل شده 498
4-4-1- نتایج تحلیل استاتیکی سد پاین¬فلت 49
4-4-2- نتایج تحلیل مودال سد پاین¬فلت 50
4-4-3- نتایج تحلیل دینامیکی سد وزنی با مخزن خالی و پر 51
4-4-3-1- تحلیل تنش برای حالت سد وزنی با مخزن خالی و پر 51
4-4-3-2- تحلیل تاریخچه زمانی جابجایی تاج سد برای حالت سد خالی و پر 54
4 -4-3-3- فشار هیدرودینامیک 55
4 -4-3-4-مقایسه نتایج تحلیل سد وزنی با مخزن خالی و پر 55
4-5- مدلسازی و نتایج تحلیل سیستم سد-مخزن-فونداسیون 56
4-5-1- مدلسازی فونداسیون بدون¬جرم 56
4-5-2- مدلسازی فونداسیون جرم¬دار 58
4 -5-2-1- نتایج تحلیل تنش سد درمدل فونداسیون جرم¬دار با شرط مرزی بینهایت 58
4 -5-2-2- نتایج تحلیل تنش سد درمدل فونداسیون جرم¬دار با شرط مرزی صلب 60
4 -5-2-3- نتایج تحلیل تنش سد درمدل فونداسیون جرم¬دار با شرط مرزی ویسکوز 61
4-5-3-نتایج تحلیل تاریخچه زمانی جابجایی تاج سد در مدل فونداسیون جرم¬دار 63
4-6- مقایسه نتایج تحلیل سیستم در حالت فونداسیون بدون جرم و جرم¬دار 63
4-7-بررسی تأثیر مدول الاستیسیته فونداسیون 65
4-8-بررسی تأثیر غیریکنواختی مصالح فونداسیون 68
4-9- بررسی تأثیر ابعاد فونداسیون 73
فصل5: نتیجه¬گیری و پیشنهادات 77
5-1- مقدمه 78
5-2- نتیجه¬گیری 78
5-3- پیشنهادات 79
منابع 80
بررسی تاثیر مولفه دورانی زلزله بر پاسخ لرزه‌ای سدهای دوقوسی با در نظرگرفتن اندرکنش سد- مخزن- فونداسیون
چکیده
در این پایان نامه به تاثیر مولفه دورانی بر روی پاسخ لرزه ای سد دو قوسی با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش پرداخته می شود برای انجام مدل سازی و تحلیل از نرم افزار Ansys که مبتنی بر روش عناصر محدود می باشد، استفاده شده و تاثیر اندرکنش سد، مخزن و فونداسیون در مدل لحاظ شده است با توجه به رفتار و هندسه سدهای دو قوسی، مدل سازی به صورت سه بعدی انجام گرفته و برای مرز دوردست مخزن از شرط مرزی سامرفلد استفاده شده است برای انجام آنالیزهای دینامیکی از تحلیل تاریخچه زمانی، به دلیل اینکه پاسخ واقعی سازه را در برابر زلزله اعمالی به صورت دقیق ارائه می‌دهد، استفاده شده و برای انتگرال‌گیری عددی از روش Newmark که به صورت غیر مشروط پایدار می باشد، بهره گرفته شده است به عنوان یک مطالعه موردی، آنالیز لرزه ای سد ماروپوینت مورد توجه قرار گرفته است برای بررسی تاثیر مولفه دورانی، مدل تهیه شده برای دو حالت اعمال مولفه های انتقالی تنها و اعمال مولفه های انتقالی و دورانی به صورت توام مورد تحلیل قرار گرفته و نتایج حاصل باهم مقایسه شده است نتایج حاصل از تحلیل، تاثیر مولفه دورانی را در افزایش پاسخ ها نشان می دهد در انتهای پایان نامه، برای بررسی اثرات تراکم پذیری، سختی فونداسیون و سرعت موج برشی ورودی به فونداسیون بر روی پاسخ لرزه ای مدل مورد بحث، مطالعات پارامتری انجام گرفته است
فصل اول: کلیات
1-1- مقدمه 2
1-2- انواع سدهای قدیمی ایران2
1-3- سد قوسی3
1-4- بارهای وارده بر سدهای قوسی5
1-5- ایمنی سدهای قوسی6
1-5-1- تئوری مقاومت6
1-5-2- تئوری پایداری7
1-6- زلزله8
1-6-1- انواع امواج زلزله8
1-6-1-1- امواج داخلی یا پیکری9
1-6-1-2- امواج سطحی9
1-6-2- بررسی انواع موج زلزله9
1-6-2-1- امواج طولی9
1-6-2-2- امواج برشی10
1-6-2-3- امواج لاو10
1-6-2-4- امواج رایلی11
1-6-2-5- امواج دورانی11
1-7- تعریف مسئله11
1-8- مرور کارهای انجام شده13
1-9- فرضیات تحقیق14
1-10- روش تحقیق14
1-11- هدف از انجام تحقیق15
1-12- نوآوری16
1-13- ساختار پایان نامه16
فصل دوم: سیستم سد، مخزن و فونداسیون
2-1- مقدمه 18
2-2- اثرات مرزها و اندرکنش 20
2-2-1- مرز کف مخزن20
2-2-2- مرز دوردست مخزن21
2-2-2-1- طول مخزن نامحدود21
2-2-2-2- طول مخزن محدود23
2-2-3- مرز سطح آب24
2-2-4- مرز بالادست سد25
2-3- روش های آنالیز لرزه ای و مدل سازی سازه26
2-3-1- روش ضریب لرزه ای27
2-3-2- روش نیروی جانبی معادل27
2-3-3- روش آنالیز مودال – طیف پاسخ29
2-3-4- روش تحلیل تاریخچه زمانی 30
2-3-5- روش تاریخچه زمانی- انتگرال گیری مستقیم30
2-4- مدل کردن سیستم های سازه ای31
2-4-1- مدل های سازه ای31
2-4-2- مدل های نوع قاب32
2-4-3- مدل های دو بعدی33
2-4-4- مدل های سه بعدی33
2-4-5- مدل های اندرکنش خاک با سازه34
2-4-6- مدل های فونداسیون34
2-4-6-1- مدل فونداسیون سنگی بدون جرم34
2-4-6-2- مدل فونداسیون سنگی ویسکوالاستیک35
2-4-7- اندرکنش سیال – سازه35
فصل سوم: معادلات حاکم بر اندرکنش هیدرودینامیکی سد، مخزن و فونداسیون و روش های حل عددی
3-1- مقدمه38
3-2- معادلات حاکم بر انتشار امواج فشار هیدرودینامیک در محیط مخزن39
3-3- شرایط مرزی40
3-3-1- مرز بالادست41
3-3-2- شرط مرزی در کف و دیواره اطراف مخزن42
3-3-3- شرط مرزی سطح آزاد مخزن43
3-3-4- شرط مرزی اندرکنش بین سد و مخزن45
3-4- حل معادله هلمهولتز برای مساله اندرکنش سد بتنی و مخزن46
3-4-1- حل تحلیلی معادله هلمهولتز47
3-4-2- حل عددی معادله هلمهولتز با استفاده از روش عناصر محدود48
3-4-3- معادلات درگیر سد و مخزن48
3-4-4- معادله ی تعادل دینامیکی حاکم بر سد49
3-4-4-1- مدل عناصر محدود مخزن50
3-4-4-2- شرط مرزی برای بالادست مخزن51
3-4-4-3- شرط مرزی در کف مخزن52
3-4-4-4- شرط مرزی سطح آزاد مخزن53
3-4-4-5- شرط مرزی بین سد و مخزن53
3-4-5- حل دستگاه معادلات درگیر حاکم بر سد و مخزن55
3-5- روش های حل عددی معادلات 55
3-5-1- روش Newmark56
3-5-2- روش انتگرال گیری مستقیم57
3-5-3- پایداری روش نیومارک58
فصل چهارم: مولفه دورانی زلزله
4-1- مقدمه62
4-2- مبانی نظری64
4-3- روش هایی برای اندازه گیری حرکات دورانی67
4-3-1- روش مشتق زمانی68
4-3-2- روش تفاضل محدود69
4-3-3- روش ژئودتیک70
4-3-4- روش رینگ لیزری72
4-4- شبکه شتابنگار متراکم Smart-173
4-5- مقایسه روش های تعیین مولفه دورانی75
4-5-1- روش تفاضل محدود78
4-5-2- روش ژئودتیک80
4-5-3- روش چوپرا80
فصل پنجم: معرفی برنامه و ارزیابی مدل
5-1- مقدمه 85
5-2- معرفی برنامه Ansys86
5-2-1- دلایل انتخاب نرم افزار Ansys 87
5-2-2- ویژگی های نرم افزار Ansys87
5-2-3- اندرکنش سازه و سیال در Ansys89
5-3- روند تحلیل مدل89
5-3-1- روش Full Method90
5-3-2- مزایای روش Full Method90
5-4- معرفی مدل90
5-4-1- تاریخچه ساخت سد91
5-4-2- جزئیات هندسی سد92
5-4-3- مشخصات مصالح93
5-5- تحلیل دینامیکی مدل93
5-6- نتایج تحلیل دینامیکی95
5-6-1- تحلیل مدل شامل اعمال مولفه های انتقالی شتاب نگاشت زمین لرزه ی السنترو 97
5-6-2- ایجاد مولفه دورانی زلزله السنترو 101
5-6-3- تحلیل مدل شامل مولفه های انتقالی و دورانی ناشی از رکورد السنترو103
5-7- مطالعه پارامتری مدل 108
5-7-1- بررسی اثرات تراکم پذیری سیال بر پاسخ مدل108
5-7-2- بررسی سختی فونداسیون بر پاسخ سیستم113
5-7-3- بررسی سرعت موج برشی در خاک ساختگاه سد و اثرات آن بر پاسخ سیستم116
5-7-4- بررسی تاثیر مولفه دورانی زلزله حاصل از زلزله تفت بر روی سیستم118
فصل ششم: خلاصه و نتیجه گیری
6-1- خلاصه 128
6-2- نتیجه گیری130
6-3- پیشنهادات132
فهرست منابع و مآخذ133
طراحی بهینه سدهای وزنی بتنی با در نظر گرفتن اندرکنش سد-آب- فونداسیون تحت بارهای دینامیکی و استاتیکی
چکیده
بهینه سازی عبارتست از انتخاب متغیرهای طراحی به طوریکه هزینه سازه به کمترین مقدار ممکن برسد و در عین حال محدودیت های طراحی نیز ارضا شوند هدف از این تحقیق طراحی بهینه سدهای وزنی بتنی با در نظر گرفتن اندرکنش سد-آب- فونداسیون تحت بارهای دینامیکی و استاتیکی است بارهای وارد بر سد شامل وزن سد، فشارهای هیدرواستاتیک و هیدرودینامیک ناشی از آب و زلزله ای که در امتداد جریان آب وارد می شود، می‌باشند در طراحی بهینه، متغیرهای طراحی شامل پارامترهای هندسی سد وزنی می باشند تابع هدف سطح مقطع سد وزنی است که باید حداقل شود قیود طراحی نیز شامل محدودیت هایی بر روی تنشهای اصلی سد است همچنین تعدادی قیود معماری و پایداری سد نیز در نظر گرفته می شوند بهینه سازی نیز با استفاده از الگوریتم تقریب سازی تصادفی مبتنی بر آشفته سازی همزمان انجام می شود طرح بهینه سد وزنی در این تحقیق با سه بخش اصلی شبیه سازی سد به منظور تحلیل آن، تهیه یک الگوریتم بهینه سازی کارا و ترکیب مدل تحلیلی و الگوریتم بهینه سازی در ارتباط است شبیه سازی سد وزنی با استفاده از روش اجزا محدود با در نظر گرفتن اندرکنش سد-آب- فونداسیون انجام می‌شود برای این منظور از نرم افزار اجزا محدود ANSYS استفاده می شود به منظور اطمینان از فرضیات بکار رفته در شبیه سازی سد، نتایج مدل ارائه شده با نتایج موجود در مراجع معتبر مقایسه می شوند و صحت آن مورد ارزیابی قرار می گیرد سپس یک الگوریم کارا به منظور بهینه سازی سدهای وزنی آماده می شود در این مطالعه از الگوریتم تقریب‌سازی تصادفی مبتنی برآشفته‌سازی همزمان که در محیط نرم افزار MTLAB نوشته می شود استفاده می شود سرانجام برنامه های تحلیل و بهینه سازی با هم ترکیب می شوند تا با استفاده از آن بتوان طرح بهینه سد را پیدا نمود نتایج حاصل از بهینه سازی نشان دهنده کارائی خوب روش های بکار رفته در بهینه سازی سدهای وزنی است
فصل اول: دیباچه 1
1-1) مقدمه 2
1-2) تعریف مساله 3
1-3) مروری بر مطالعات انجام شده 4
1-4) مطالعۀ انجام شده 6
1-5) ساختار پایان نامه 6
فصل دوم: سدهای وزنی بتنی 8
2-1) مقدمه ای بر سدهای وزنی بتنی 9
2-1-1) بخش های مختلف یک سد وزنی بتنی 11
2-2) نیروهای وارده بر سدهای بتنی 13
2-2-1) نیروی وزن سد (بار مرده) 14
2-2-2) نیروی ناشی از فشار آب (مقاطع غیر آبریز) 14
2-2-3) نیروهای بالا برنده 16
2-2-4) نیروهای زلزله 19
2-2-4-1) نیروی زلزله ناشی از وزن سد 20
2-2-4-2) نیروی زلزله ناشی از آب پشت سد 21
2-3) بارگذاری سدها 24
2-3-1) بارگذاری پیشنهادی USBR 25
2-3-2) بارگذاری پیشنهادی استاندارد هندوستان 26
2-4) ضرایب اطمینان 27
2-5) تحلیل و طراحی سدهای وزنی بتنی 28
2-5-1) روش اجزاء محدود 28
2-5-2) محدودیت تنشها 31
2-5-2-1) تنش مجاز فشاری بتن 32
2-5-1-2) تنش مجاز کششی بتن 32
2-5-3) تنش مجاز فشاری پی 32
2-5-4) محدودیتهای هندسی سد 33
2-5-5) پایداری در مقابل چرخش یا واژگونی 33
2-5-6) پایداری در مقابل لغزش 34
2-6) پایداری فونداسیون 36
فصل سوم: مدلسازی سدهای وزنی بتنی به روش اجزا محدود 43
3-1) مدل هندسی سد وزنی 44
3-1-1) مقطع عمودی سد 44
3-2) مدل تحلیلی سد وزنی 46
3-2-1) اندرکنش آب و سازه 46
3-2-1-1) معادله دینامیکی اجزا محدود آب 46
3-2-1-2) معادله دینامیکی اجزا محدود سازه 52
3-2-1-3) معادله دینامیکی اجزا محدود سیستم سد- آب- پی 53
3-2-1-4) حل عددی مساله اندرکنش سیال و سازه 53
3-2-1-5) تعیین تنشهای اصلی در سد وزنی 56
3-3) بررسی صحت مدل هندسی و تحلیلی 57
فصل چهارم: بهینه سازی و کاربرد آن در سدهای بتنی وزنی 66
4-1) مقدمه ای بر بهینه سازی 67
4-2) شکل کلی مسائل بهینه سازی 69
4-3) دسته بندی مسائل بهینه سازی 69
4-3-1) دسته بندی بر مبنای وجود و یا عدم وجود قیود 69
4-3-2) دسته بندی بر مبنای طبیعت متغیرهای طراحی 70
4-3-3) دسته بندی بر اساس طبیعت معادلات مربوطه 70
4-3-4) دسته بندی از دیدگاه مهندسی 70
4-4) روش های بهینه سازی 70
4-4-1) روشهای بهینه سازی مسائل غیرمقید 71
4-4-1-1) مسائل بهینه سازی نامقید با تابع هدف چند متغیره 71
4-4-1-1-1) روش تندترین کاهش 72
4-4-1-1-2) روش امتداد مزدوج 72
4-4-1-1-3) روش نیوتن 74
4-4-1-1-4) روش پیمایش متغیر 74
4-4-2) روشهای بهینه سازی مسائل مقید 76
4-4-2-1) روش تابع جریمه خارجی 76
4-4-2-2) روش تابع جریمه داخلی 77
4-4-3) روشهای بهینه سازی نو و الهام گرفته از طبیعت 79
4-5) الگوریتم بهینه سازی PSO 80
4-5-1) مراحل اجرایی الگوریتم PSO 82
4-6) معرفی روش الگوریتم تقریب‌سازی تصادفی مبتنی برآشفته‌سازی همزمان SPSA 84
4-6-1) مراحل اجرایی الگوریتم SPSA 86
4-7) الگوریتم ترکیبی SPSA-PSO 90
4-8) مساله بهینه سازی سد وزنی 91
4-8-1) مقدمه 91
4-8-2) متغیرهای طراحی 91
4-8-3) تابع هدف 92
4-8-4) قیود طراحی 92
4-8-5) شکل استاندارد مساله بهینه سازی سد وزنی 94
4-8-6) روش حل مساله بهینه سازی سد وزنی 95
فصل پنجم: مثال عددی و تجزیه و تحلیل نتایج 96
5-1) مقدمه 97
5-2) مطالعه اولیه 98
5-3) سد وزنی با مخزن خالی و فونداسیون صلب 103
5-4) سد وزنی با مخزن پر و فونداسیون صلب 106
5-5) سد وزنی با مخزن خالی و فونداسیون انعطاف پذیر 109
5-6) سد وزنی با مخزن پر و فونداسیون انعطاف پذیر 111
فصل ششم: نتایج کلی و پیشنهادات 117
6-1) نتایج کلی 118
6-2) پیشنهادات 119
مراجع 120
بهینه‌سازی لرزه‌ای سد بتنی وزنی با استفاده از لایه‌ی ایزولاسیون با در نظر گرفتن اندرکنش سد – مخزن – فونداسیون
چکیده
در این پایان‌نامه، به بهینه‌سازی لرزه‌ای سد بتنی وزنی با استفاده از لایه‌ی ایزولاسیون هیدرودینامیکی پرداخته می‌شود برای این که مدلسازی به صورت جامع انجام گیرد و تأثیر دامنه‌ها لحاظ گردد، آب تراکم پذیر در نظر گرفته شده و اثرات انعطاف‌پذیری فونداسیون در مدل اعمال می‌شود تا اندرکنش دینامیکی سیستم سد مخزن فونداسیون به مدل تحمیل شود از شرط مرزی سامرفلد برای مرز دوردست قطع شده استفاده می‌گردد در استخراج معادلات حاکم بر دامنه‌ها، اثرات اندرکنش بین دامنه‌ها لحاظ شده و شرایط مرزی متنوعی برای اعمال بر سیستم پیش‌بینی شده است با توجه به تحریکات دینامیکی، آنالیز در حوزه زمان انجام گرفته و برای حل معادلات دینامیکی حاصل شده از روش Newmark استفاده شده است که از لحاظ عددی به صورت غیر مشروط پایدار می‌باشد تأثیرات اندرکنش سد، مخزن و فونداسیون در مدل‌ها لحاظ شده است با توجه به رفتار و هندسه‌ی سد بتنی وزنی، مدل به صورت دو بعدی تهیه شده و برای مدلسازی و انجام تحلیل از نرم‌افزار ANSYS استفاده شده است به عنوان یک مطالعه‌ی موردی، آنالیز لرزه‌ای سد Koyna در کشور هند انتخاب شده و مولفه‌ی افقی و قائم شتاب نگاشت زمین لرزه‌ی تفت به مدل تحمیل شده است با توجه به اینکه هدف اصلی پایان‌نامه بهبود عملکرد لرزه‌ای سدهای بتنی وزنی و بهینه‌سازی شکل هندسی آن‌ها از لایه‌ی ایزولاسیون می‌باشد، برای این منظور، حجم بدنه‌ی سد به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شده و قیود متعدد هندسی و رفتاری به منظور بهینه‌سازی لرزه‌ای سد بتنی وزنی در نظر گرفته می‌شود تا طرح بهینه‌ای برای لایه ایزولاسیون انتخاب شود قابلیت مدل تهیه شده طوری است که می‌توان با در نظر گرفتن شرایط ذکر شده و اعمال توأم شتاب افقی و قائم زلزله، تحلیل لرزه‌ای کاملی را با در نظر گرفتن اندرکنش سد، مخزن و فونداسیون انجام داد و تأثیر لایه‌ی ایزولاسیون را در بهبود پاسخ لرزه‌ای سدهای بتنی وزنی بررسی و مقایسه نمود
فصل اول: کلیات پژوهش
١-١- مقدمه۲
١-١-١- تاریخچه‌ی سدسازی در ایران۳
١-١-٢- سد بتنی وزنی۴
١-١-٣- مقطع عرضی سد بتنی وزنی٥
١-١-٤- ارتفاع سازهای سد بتنی وزنی٦
١-١-٥- طول سد بتنی وزنی٦
١-١-٦- معیارهای انتخاب محل سد بتنی وزنی٦
١-١-٧- زلزله٧
١-١-٨- دسته‌بندی آسیب‌های وارده بر سدها٨
١-۱-٩- طرح بهینه‌سازی سدها١٠
١-١-١٠- پرده‌ی جداساز هیدرودینامیکی یا لایه‌ی ایزولاسیون سد بتنی وزنی١٢
١-١-١٠-١- مصالح لایه‌ی ایزولاسیون (رزین یا پلیمرهای طبیعی (Rubber))١٣
١-٢- ضرورت و اهداف انجام تحقیق١٤
١-۳- تعریف مسئله١٥
١-۳-١- هندسه‌ی مسئله و دامنه‌ی مورد نظر محاسباتی١٨
١-۳-١-١- معرفی سد بتنی وزنی کوینا (Koyna)١٨
۱-۳-۱-٢- ابعاد و هندسه‌ی سد کوینا١٩
١-۳-٢- فرضیات در نظر گرفته شده برای مدلسازی٢١
١-۴- روش تحقیق٢١
١-٥- نوآوری‌های پایان‌نامه٢٢
١-٦- هدف پژوهش٢٢
١-٧- پیشینه‌ی پژوهش٢٢
فصل دوم: مدل‌های تحلیل سیستم
٢-١- مطالعات رفتار سیستم سد مخزن فونداسیون٢٦
٢-٢- مطالعات اثرات مرزها و اندرکنش٢٧
٢-٢-١- مرز کف مخزن٢٧
٢-٢-١-١- فونداسیون صلب٢٧
٢-٢-١-٢- فونداسیون تا حدی جاذب (بدون وجود لایه‌ی رسوبی)٢٨
٢-٢-١-۳- فونداسیون تا حدی جاذب (بدون در نظر گیری تأثیر فونداسیون سنگی)٢٩
٢-٢-٢- مرز دوردست مخزن٢٩
٢-٢-۳- مرز سطح آب٣٥
٢-٢-۴- مرز سد مخزن٣٧
٢-۲-۵- اندرکنش سازه سیال فونداسیون٣٩
٢-۳- بررسی اثرات مرز سد مخزن به همراه لایه‌ی ایزولاسیون٤٢
٢-۴- اثر محل تماس سد مخزن تا حدی انعکاسی٤٣
٢-۴-۱- مخزن با طول نامحدود٤٣
٢-۴-۲- مدل Hatami٤٦
٢-۴-۲-۱- اثر طول مخزن در طرح Hatami٤٧
٢-۴-۳- لایه‌ی ایزولاسیون هیدرودینامیکی٤٩
٢-۴-۳-۱- ملاحظات کاربردی و اجرایی لایه‌ی ایزولاسیون٥٠
٢-۴-۳-۱-١- مصالح کاربردی و اجرایی لایه‌ی ایزولاسیون٥٠
٢-۴-۳-۱-۲- موقعیت کاربردی و اجرایی لایه‌ی ایزولاسیون٥١
٢-٥- کاستی‌های تحقیقات انجام شده٥١
فصل سوم: معادلات حاکم بر سیستم
۳- روشهای آنالیز لرزه‌ای و مدل کردن سازه٥٣
۳-١- آنالیز به روش استاتیکی٥٣
۳-٢- آنالیز به روش دینامیکی٥٣
۳-٣- معادله‌ی حاکم بر انتشار امواج فشار هیدرودینامیکی در محیط مخزن٥٥
۳-٣-۱- شرایط مرزی٥٦
۳-٣-۱-۱- شرط مرزی دوردست مخزن (شرط مرزی انتشار)٥٦
۳-٣-۱-۲- شرط مرزی اندرکنش بین مخزن و بدنه‌ی بالادست سد٥٨
٣-٣-١-۳- شرط مرزی کف مخزن٥٩
۳-٣-۱-۴- شرط مرزی سطح آزاد مخزن٥٩
۳-٣-٢- مدلسازی عددی معادله‌ی حاکم بر مخزن و سد با استفاده از روش عناصر محدود٦١
۳-٣-٢-۱- معادلات درگیر سد و مخزن٦٢
۳-٣-٢-۲- معادله‌ی دینامیکی حاکم بر سد٦٢
۳-٣-٢-۳- مدل عناصر محدود مخزن٦٤
۳-٣-٢-۴- شرط مرزی دوردست مخزن٦٥
۳-٣-٢-۵- شرط مرزی در کف مخزن٦٦
۳-٣-٢-۶- شرط مرزی سطح آزاد مخزن٦٦
۳-٣-٢-۷- شرط مرزی در محل تماس سد و مخزن٦٧
۳-٣-٢-۸- حل دستگاه معادلات درگیر حاکم بر سد و مخزن٦٨
فصل چهارم: مدلسازی سیستم و تحلیل عددی
۴-١- انتخاب روش عددی٧١
۴-۲- انتخاب نوع مصالح مدل٧٢
۴-۳- حل معادلات تعادل در تحلیل دینامیکی٧٢
۴-۳-١- روش تاریخچه‌ی زمانی انتگرال‌گیری مستقیم٧٣
۴-۳-١-١- روش نیومارک (Newmark)٧٦
۳-۴-١-۲- الگوریتم کامل با استفاده از روش انتگرال‌گیری Newmark٧٦
۳-۴-۲- آنالیز دینامیکی سد بتنی وزنی با در نظر گرفتن اندرکنش سد مخزن فونداسیون٧٨
۳-۴-۲-۱- معادلات حاکم٧٩
۳-۴-۲-۲- گسسته‌سازی معادله‌ی موج٧٩
۳-۴-۲-۳- شکل ماتریسی معادله‌ی حاکم٨٠
۴-۳-۲-۴- اثرات جذب در کف مخزن٨١
۳-۴-۲-۵- اندرکنش آکوستیکی سازه و سیال٨٢
۴-۴- شرایط مرزی حاکم بر مدل٨٣
۴-۴-١- شرط مرزی بالادست مخزن٨٣
۴-۴-٢- شرط مرزی در کف مخزن٨٤
۴-۴-۳- شرط مرزی سطح آزاد آب مخزن٨٤
۴-۴-۴- شرط مرزی محل تماس سد و مخزن٨٤
۴-۴-۵- شکل ماتریسی معادلات حاکم بر سیستم٨٥
فصل پنجم: معرفی برنامه، روش تحلیل و ارزیابی مدل
٥-١- معرفی برنامه ANSYS ٨٨
٥-۱-۱- اهداف انتخاب نرم‌افزار ANSYS٨٨
٥-١-۲- ویژگی‌های نرم‌افزار ANSYS ٨٩
٥-٢- مشخصات عناصر ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ سازه، مخزن و ﺷﺮاﯾﻂ ﻣﺮزی در مدلسازی٩٢
٥-۲-۱- مشخصات عناصر ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ سد، فونداسیون و لایه‌ی ایزولاسیون در مدلسازی٩٣
٥-٢-۲- مشخصات عناصر ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﺳﯿﺎل مخزن در مدلسازی٩٣
٥-٢-۳- نحوه‌ی اعمال شرایط مرزی در مدل٩٣
٥-۳- روند تحلیل مدل٩٤
٥-۳-۱- روش Full Method٩٤
٥-۳-۲- مزایای روش Full Method٩٤
٥-۴- نحوه‌ی آنالیز مدل‌ها٩٥
۵-۵- مشخصات مصالح در آنالیز سیستم سد مخزن فونداسیون٩٧
۵-۶- روند تحلیل مدل و تفسیر نتایج٩٨
۵-۶-۱- تأثیر افزایش ضخامت بتن در وجه بالادست سد٩٩
۵-۶-۱-۱- نمودارهای پاسخ تاریخچه‌ی زمانی تنش اصلی حداکثر در پنجه‌ی سد٩٩
۵-۶-۱-۲- نمودارهای پاسخ تاریخچه‌ی زمانی تنش اصلی حداقل در پنجه‌ی سد١٠٠
۵-۶-۱-۳- بررسی نتایج حالت افزایش ضخامت بتن در وجه بالادست سد١٠١
۵-۶-۲- بهینه‌سازی سد وزنی با به‌کارگیری لایه‌ی ایزولاسیون هیدرودینامیکی١٠٢
۵-۶-۲-۱- نمودارهای پاسخ تاریخچه‌ی زمانی تغییر مکان افقی تاج سد١٠٣
۵-۶-۲-۲- نمودارهای پاسخ تاریخچه زمانی فشار هیدرودینامیکی در پاشنه سد١٠٥
۵-۶-۲-۳- نمودارهای پاسخ تاریخچه‌ی زمانی تنش اصلی حداکثر در پنجه سد١٠٧
۵-۶-۲-۴- نمودارهای پاسخ تاریخچه‌ی زمانی تنش اصلی حداقل در پنجه سد١٠٩
۵-۶-۲-۵- کانتورهای نمایش توزیع تغییر مکان افقی در بدنه‌ی سد١١١
۵-۶-۲-۶- کانتورهای نمایش توزیع فشار هیدرودینامیکی در مخزن١١٣
۵-۶-۲-۷- کانتورهای نمایش توزیع تنش اصلی حداکثر در بدنه‌ی سد١١٥
۵-۶-۲-۸- کانتورهای نمایش توزیع تنش اصلی حداقل در بدنه‌ی سد١١٧
۵-۶-۲-۹- داده‌های خروجی حالت به‌کارگیری لایه ایزولاسیون هیدرودینامیکی١١٩
۵-۶-۲-۱۰- منحنی مقایسه‌ای تغییرات داده‌ها١٢١
۵-۶-۳- طرح سد وزنی بتنی با تعبیه‌ی ماهیچه در پنجه‌ی سد١٢٣
۵-۶-۳-۱- نمودارهای پاسخ تاریخچه زمانی تنش اصلی حداکثر و حداقل در پنجه سد١٢٤
۵-۶-۳-۲- بررسی نتایج طرح سد وزنی بتنی با تعبیه‌ی ماهیچه در پنجه‌ی سد١٢٥
۵-۶-۴- طرح سد وزنی بتنی با لایه‌ی ایزولاسیون منقطع و پلکانی١٢٧
۵-۶-۴-۱- نمودارهای پاسخ تاریخچه‌ی زمانی تنش اصلی حداکثر و حداقل در پنجه‌ی سد با لایه‌ی ایزولاسیون منقطع١٢٨
۵-۶-۴-۲- بررسی نتایج طرح سد وزنی بتنی با لایه‌ی ایزولاسیون منقطع١٣٠
۵-۶-۴-۳- نمودارهای پاسخ تاریخچه‌ی زمانی تنش اصلی حداکثر و حداقل در پنجه‌ی سد با لایه‌ی ایزولاسیون پلکانی١٣١
۵-۶-۴-۴- بررسی نتایج طرح سد وزنی بتنی با لایه‌ی ایزولاسیون پلکانی١٣٢
فصل ششم: نتیجه‌گیری و بحث
۶-۱- مقدمه١٣٥
۶-۲- بررسی نتایج و نتیجه‌گیری١٣٦
۶-٣- پیشنهادات١٣٩
فهرست منابع و مآخذ ١٤٠
ارزیابی سدهای بتنی قوسی در برابر انفجار با درنظر گرفتن اندرکنش سد-آب-فونداسیون
چکیده
سدهای قوسی می بایست در برابر آسیب های گوناگون از ایمنی لازم برخوردار باشند. تحلیل و طراحی سدها نه تنها در برابر بارهای متعارف، بلکه مقاومت سازه در برابر بارهای انفجاری نیز باید بررسی گردد، به طوری که شکست یک سد در برابر انفجار می تواند عواقب جبران ناپذیر جانی و مالی را به دنبال داشته باشد. لذا بررسی مقاوت سدهای قوسی در برابر انفجار می تواند بسیار سودمند باشد و پاسخ دینامیکی سد در برابر انفجار در علم دفاعی مورد استفاده قرار گیرد. حالت های بارگذاری در این پژوهش شامل بارهای‌ثقلی، فشارهیدرواستاتیک، فشار هیدرودینامیک ناشی از انفجار زیر آب در نظر گرفته شده است. هدف از این تحقیق بررسی اثر انفجار ناشی از 100، 500، 700 و 1000 کیلوگرم TNT در فواصل 100، 50، 30 و 20 متر از بدنه و در اعماق مختلف، بر سد های بتنی قوسی با در نظر گرفتن اندرکنش سازه-آب-پی، و بررسی خسارت های کششی و فشاری وارد بر سد می باشد. بر اساس نتایج بدست آمده، سد بتنی قوسی مورد مطالعه دچار آسیب‌های کششی خواهد شد و با افزایش وزن ماده انفجاری و جابجایی محل انفجار در اعماق مختلف، پارامتر آسیب کششی بتن به 99% نیز خواهد رسید. در حالی که با وجود جابجایی نقطه انفجاری و با افزایش وزن ماده انفجاری تا 1000 کیلوگرم، هیچ گونه آسیب فشاری در بدنه سد مشاهده نشده است و سد در برابر آسیب های فشاری مقاوم است.در پایان نیز بر حسب عمق انفجار، فاصله نقطه انفجار از بدنه سد و شدت آسیب های کششی، نمودارها و معادلاتی بدست آمده است.
فصل 1- کلیات… 1
1-1- سد بتنی قوسی 2
1-1-1- بخشهای مختلف سد بتنی قوسی 2
1-2- انفجار 4
1-3- فرضیات. 5
1-4- ضرورت تحقیق 5
1-5- ساختار پایان نامه 5
فصل 2- پیشینه تحقیق 7
2-1- مقدمه… 8
2-2- انفجار… 10
2-3- جمع بندی 12
فصل 3- مواد و روش ها 13
3-1- مقدمه… 14
3-2- معرفی نرم افزار اجزای محدود آباکوس 14
3-2-1- مقدمه 14
3-2-2- مشخصات تحلیل 15
3-3- مدل هندسی سد بتنی قوسی 17
3-3-1- شعاع های انحناء در تراز های مختلف 18
3-4- مدل تحلیلی سد در نرم افزار آباکوس 19
3-5- اندرکنش آب و سازه 21
3-5-1- معادله دینامیکی اجزای محدود آب 21
3-5-2- معادله دینامیکی اجزای محدود سازه 26
3-5-3- معادله ديناميكي اجزا محدود سيستم سد-آب-پي 26
3-5-4- حل عددی مساله اندرکنش سیال و سازه 27
3-6- میرایی ریلی 29
3-7- مدل غیر خطی بتن 30
3-7-1- مفهوم مکانیک خرابی 30
3-7-2- مدل سازی و تعریف رفتار غیر خطی بتن 31
3-7-3- سختی بتن آسیب دیده 32
3-8- موج شوک انفجار 35
3-9- حرکت حبابهای گازی انفجار 35
3-10- کاویتاسیون 38
3-10-1- کاویتاسیون حجمی 39
3-10-2- کاویتاسیون موضعی 42
فصل 4- نتایج… 46
4-1- صحت سنجی مدل اجزای محدود سد قوسی 47
4-2- صحت سنجی مدلسازی انفجار 49
4-2-1- صفحه دایره ای تحت اثر انفجار 49
4-3- نتایج مدلسازی انفجار بر روی سد قوسی ماروپوینت 55
4-3-1- تغییرات فشار هیدرودینامیکی در زمان تحلیل 55
4-3-2- تغییرات فشار هیدرودینامیکی حاصل انفجار، در فواصل افقی از بدنه سد 56
4-3-3- تغییرات سرعت و شتاب در اثر وقوع انفجار در فواصل قائم 62
4-3-4- آسیب های ناشی از انفجار در موقعیتهای افقی و قائم 65
4-3-5- آسیب های ناشی از انفجار مواد انفجاری با وزن های متفاوت 73
فصل 5- نتیجه گیری و پیشنهادها 77
5-1- نتیجه گیری 78
5-2- پیشنهادها 78
فصل 6- منابع و مراجع 79
تاثیر اندرکنش بدنه-مخزن و فونداسیون بر خصوصیات مودال سد بتنی دو قوسی (بررسی موردی)
چکیده
بررسی ایمنی لرزه ای سدهای بتنی در سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از محققان بوده است که این امر تا اندازه ای مربوط به توسعه جمعیت در پایین دست سدها وصدمات مالی و جانی جبران ناپذیری که ممکن است در صورت خرابی این سازهای عظیم رخ دهد، می باشد در میان انواع سدهای موجود، سدهای بتنی قوسی از جمله پیچیده ترین سدها هستند که به علت حجم بتن ریزی کم و مقاومت بالا مورد توجه قرار گرفته اند سدهای قوسی در پلان دارای انحنا بوده و به گونه ایی است که تحدب منحنی به سمت بالا دست می باشد، در سدهای بتنی دو قوسی شعاع های داخلی و خارجی و هم زاویه داخلی و خارجی در ترازهای مختلف، متفاوت است و همچنین علاوه بر آن سد نسبت به محوری که از مرکز قوس می گذرد متقارن نمی باشد بنابراین دارای یک هندسه ی کاملا پیچیده هستند علاوه بر این از آنجا که سدها با محیط مجاور خود در اندرکنش می باشند تحلیل ایمنی سدها بدون اثر محیط مجاور دارای خطا خواهد بود، برای مشاهده تاثیر اندرکنش سیال و فونداسیون بر خواص دینامیکی سدهای بتنی دو قوسی، در این تحقیق دو سد بتنی دو قوسی موجود در ایران تحت آنالیز مودال قرار داده شده است، زیرا خواص دینامیکی یک سازه از نظر فیزیکی از دو بخش فرکانس و شکل مودها قابل تشخیص می باشد در واقع پاسخ ارتعاشی یک سیستم دینامیکی خطی، ترکیبی از حرکات هماهنگ سازه که به شکل مودهای ارتعاشی موسومند در نظر گرفته می شود در این پایان نامه برای بررسی تاثیر اندرکنش سیال، فونداسیون و بدنه بر رفتار دینامیکی سدهای بتنی، دو سد بتنی دو قوسی موجود در ایران با نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS تحت آنالیز مودال قرار داده شده اند، ابتدا هر یک از سدها بدون اثر تکیه گاه آنالیز شده و شکل بیست مود ارتعاشی و فرکانس های مربوط به هر مود ملاحظه گردید و سپس برای مشاهده اثر تکیه گاه و مخزن جمعا چهار هزار و هشتصد مود ارتعاشی همراه با فرکانس های مربوطه در سه حالت مختلف بدست آورده شد و مشاهده گردید در تحلیل سدها با احتساب اندرکنش مخزن و فونداسیون پریود به میزان حدودا 60 در صد بیشتر شده است در ضمن برای بررسی در نحوه ی مدل سازی فونداسیون، سه مقدار مختلف B (نسبت مدول الاستیسیته ی سنگ بستر به نسبت مدول الاستیسیته ی بتن بدنه)، مورد بررسی قرار گرفت و برای هر مقدار B، مودهای ارتعاشی برای مقایسه با حالت بدون اثر تکیه گاه (فونداسیون صلب) بدست آورده شد در انتها نتایج حاصل از آنالیز مودال سد کارون3 و امیرکبیر با هم مقایسه گردیده است برای تحلیل از ابعاد واقعی سدها استفاده شده و مدلسازی با نرم افزار قدرتمندSOLIDWORK انجام گرفته است
فصل 1: کلیات 1
1-1- مقدمه2
2-1- ضرورت انجام تحقیق3
3-1- خلاصه ی از روند تحلیل4
4-1- اهداف پایان نامه5
5-1- ساختار پایان نامه5
فصل 2: پیشینه ی تحقیق 7
2-1- تاریخچه ی سدهای بتنی دو قوسی8
2-2- تحلیل سدهای قوسی8
2-2-1- تئوری استوانه های جدار نازک 9
2-2-2- تئوری استوانه های جدار ضخیم 10
2-2-3- تئوری قوس های مستقل 10
2-2-4- روش بار آزمون 10
2-2-5- روش تئوری پوسته ها 11
2-2-6- روش اجزاء محدود 11
2-3- تحلیل دینامیکی 11
2-4- نگاهی به روش آنالیز مودال 12
2-5- نگاهی کلی به تاریخچه پیشرفت روش المان محدود 12
2-6- مفهوم اندرکنش یا تعامل 13
2-7- آنالیز دینامیکی به روش اجزاء محدود سدها 13
2-8- اندرکنش پی وسازه 14
2-9- مطالعات پیشین تحلیل سدها 14
2-10- پیشینه ی اندرکنش بدنه سد وسیال 15
2-11- جمع بندی مطالعات اخیر 20
فصل 3: معرفی و مدلسازی سدهای مورد بررسی 22
3-1- معرفی سدهای مورد مطالعه 23
3-1-1- مقدمه 23
3-1-2- انواع سدها 23
3-1-3- انتخاب سد قوسی 24
3-1-4- مطالعات زمین شناسی 26
3-1-5- معرفی پروژه26
3-2- مدلسازی 35
3-2-1- مدلسازی آزمایشگاهی35
3-2-2- مدل عددی 36
3-2-3- مدلسازی سد بتنی دو قوسی36
3-2-4- اختصاص خصو صیات مربوطه43
3-2-5- مونتاژ سیستم 44
3-2-6- انتخاب نوع تحلیل 44
3-2-7- اندرکنش45
3-2-8- میرایی رایلی47
3-2-9- شرایط مرزی48
3-2-10- مش بندی سیستم51
3-2-11- فرایند آنالیز مودال58
فصل4: تحلیل مودال سدهای مورد مطالعه 60
4-1- مقدمه61
4-2- نرم افزارهای کاربردی61
4-3- فرض های تحقیق62
4-4- مدل سد کارون363
4-5- مدل سد امیرکبیر63
4-6- تحلیل با نرم افزار ABAQUS 63
4-6-1- مشخصات مصالح 64
4-6-2- فرایند تحلیل64
4-6-3- مقایسه ی تاثیر اندرکنش سد، مخزن، پی بر آنالیز مودال دو سد امیرکبیر و کارون3114
4-7- جمع بندی116
فصل 5: جمع بندی و پیشنهادها 118
5-1- مقدمه119
5-2- نتایج حاصل از تحقیق120
5-3- پیشنهادات121
مراجع 123
————————————————————————————————————————————–
برای دریافت فایل بر روی لینک زیر کلیک نمایید.
تومان58,000افزودن به سبد خرید
————————————————————————————————————————————–
