فهرست مطالبعنوان صفحهفصل اول – مقدمه و کلیات تحقیق.. 11-1- مقدمه. 21-2- بیان مسأله. 21-3- اهداف تحقیق. 41-4- تعریف. 51-5- فرضیات تحقیق. 61-6- نوآوریهای تحقیق. 61-7- ساختار پایاننامه. 6 فصل دوم – ادبیات و پیشینه تحقیق. 82-1- مقدمه. 92-2- روشهای تحلیلی. 92-2- 1-تحليل مدل سد-مخزن بدون در نظر گرفتن اثر اندر کنش 102-2- 1-1-بررسي روش وسترگارد. 122-2-2- حل چوپرا. 132-2-3- اثر اندرکنش سد و مخزن. 142-3-روشهای عددی. 142-3-1- روش اويلري-لاگرانژي. 152-3-2- روش لاگرانژي- لاگرانژي. 152-3-3- ارزیابی روشهای اویلری و لاگرانژی در مدلسازی مخزن 162-4- توسعه و کاربرد پیش تنیدگی. 182-4-1- اصول پیشتنیدگی. 192-4-1- 1-روش پیش کشیدگی. 202-4-1-2- روش پس کشیدگی. 202-4-2- توسعه روش پس کشیدگی. 202-4-2-1- سیستم چسبنده. 212-4-2-2- سیستم غیر چسبیده. 222-5- پس تنيدگي در سدها. 232-5-1- مقدمه. 232-5-2- مواد پس تنیدگی. 242-5-3- فواصل کابلها. 252-5-4- صرفهجویی در حجم بتن. 262-5-5- تعيين مقدار نيروي پس تنيدگي در كابلها. 262-5-6- پس تنيدگي در سدهاي بتني وزني. 292-5-7- بررسی پس تنيدگي در سدهاي بتني وزني توسط محققین. 36 فصل سوم – روش تحقیق. 403-1- مقدمه. 413-2- روشهای عددی برای تحلیل دینامیکی. 423-2- 1- ارزیابی روشهای تحلیل دینامیکی. 433-2-2- مدلسازي زلزله جهت انجام تحليل ديناميكي در نرمافزار Ansys........ 443-2-2- 1-روش نيومارک. 453-3-مدلسازی سیستم سازه و سیال به روش اجزای محدود مبتنی بر نرمافزار Ansys473-3-1- مقدمه. 473-3-2- مدلسازی محیط مخزن به روش اجزای محدود. 483-3-2-1- المانهای سیال متکی بر تغییر مکان. 493-3- 2-2-Fluid80. 503-3-3- مدلسازی سازه سد به روش اجزای محدود. 523-3-3-1- المان Solid65. 523-3-3-2- رفتار المان Solid65 در حالت کلی. 543-3-3-3- رفتار خطی بتن. 553-3- 4- مدلسازی کابلها با المان Link10. 553-3-5- مدلسازی صفحه سر کابل با المانShell181. 563-3-6- مدلسازی اندرکنش مخزن و سازه به روش اجزای محدود. 573-3-6-1--مدل سازی اندرکنش مخزن و سیال به روش لاگرانژی. 583-3-7- مدلسازی اندرکنش سد و کابلهای پس تنیدگی. 583-4- مدلسازی اثر نیروی پس تنیدگی در Ansys583-5- تعیین سطح مقطع کابل. 59 فصل چهارم – تحلیل عددی و ارائه نتایج. 614-1- مقدمه. 624-2- شتاب نگاشتها. 624-3- کنترل صحت مدلسازی. 644-3-1- روش مدلسازی........ 654-3-2- تغییر مکان هیدروستاتیک در مخزن. 654-3-3- فشار هیدروستاتیک در مخزن. 674-3-4- بررسی تأثیر عرض کف در تحلیل استاتیکی. 674-3-4-1- سیستم سد-پی. 684-3-4-2- سیستم سد-پی-مخزن-کابل. 694-3-5- ارتعاش سد هارمونیک. 704-3-6- آنالیز سد Pine Flat........ 714-3-6-1- مشخصات هندسی و فرضیات در نظر گرفته شده برای سد Pine Flat724-3-6- 2- آنالیز مودال و تعیین ضرایب میرایی سیستم سد-پی-مخزن 724-3-6-3- آنالیز دینامیکی سد Pine Flat734-4- نتایج تحلیل دینامیکی مدل سد پستنیده تحت اثر زلزله 754-4-1- اثر پستنیدگی بر تغییر مکان افقی تاج سد به روش اعمال نیروی ترکیبی........ 754-4-2- اثر پستنیدگی بر تغییر مکان افقی تاج سد به روش اعمال دما 814-4-3- اثر میزان حجم مخزن بر تغییر مکان افقی تاج سد. 884-4- 4- بررسی تاثیر پستنیدگی بر تنش کششی و تغییر مکان در سد 904-5- فاصله مناسب کابلها در سد پستنیده. 974-5- 1-روشاستفاهازچندکابلدرتعیینفاصلهمناسب. 974-5-2-روشاستفادهازیککابلدرتعیینفاصلهمناسب........ 102 فصل پنجم – نتیجه گیری. 1105- 1- مقدمه. 1115-2- نتایج........ 1115-3- پیشنهادات....... 113 منابع:. 114عنوان صفحهجدول 4-1- مشخصات مصالح سد بتنی وزنی پستنیده در تحلیل خطی 64جدول 4-2- پریود و فرکانس ارتعاش آزاد سیستم سد-پی-مخزن. 73جدول 4-3-میزان نیروی پستنیدگی وارد شده به کابل و صفحه(MN) 75جدول 4-4- پاسخ افقی تاج سد تحت شیبهای پاییندست مختلف در زلزله Taft80جدول 4-5-پاسخ افقی تاج سد تحت شیبهای پاییندست مختلف در زلزله Elcentro 80جدول 4-6- پاسخ افقی تاج سد تحت شیبهای پاییندست مختلف در زلزله Taft86جدول 4-7- پاسخ افقی تاج سد تحت شیبهای پاییندست مختلف در زلزله Elcentro 86جدول 4-8- نتایج تغییر مکان افقی تاج سد پستنیده به روش ترکیبی(cm) 87جدول 4-9- نتایج تغییر مکان افقی تاج سد پستنیده به روش اعمال دما(cm) 87جدول 4-10- پاسخ افقی تاج سد تحت ارتفاعهای مختلف مخزن در زلزله Taft89جدول 4-11-پاسخ افقی تاج سد تحت ارتفاعهای مختلف مخزن در زلزله Elcentro 89جدول 4-12-میزان نیروی پستنیدگی وارد شده به کابل و صفحه 90جدول 4-13-حداکثر تنش کششی (kPa) تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft95جدول 4-14-حداکثر تغییر مکان افقی تاج سد (cm) تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft95جدول 4-15- حداکثر تنش کششی (kPa) تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro 96جدول4-16-حداکثر تغییر مکان افقی تاج سد (cm) تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro. 96جدول 4-17- حداکثر تنش کششی در شیبهای پایین دست 55/0 و 6/0 تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft103جدول 4-18- حداکثر تنش کششی در شیبهای پایین دست 65/0 و 7/0 تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft104جدول 4-19- حداکثر تنش کششی در شیبهای پایین دست 55/0 و 6/0 تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro. 105جدول 4-20-حداکثر تنش کششی در شیبهای پایین دست 65/0 و 7/0 تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro. 106جدول 4-21- درصد کاهش تنش کششی و تغییر مکان افقی در شیبهای پایین دست مختلف تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft107جدول 4-22- درصد کاهش تنش کششی و تغییر مکان افقی در شیبهای پایین دست مختلف تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro. 108 فهرست اشکالعنوان صفحهشکل 1-1-مدل سد-پی-مخزن-کابل سد بتنی وزنی پستنیده. 5شکل 2-1- مدل سد و مخزن مورد استفاده وسترگارد. 11شکل 2-2-تغییرات فشار سهموی وسترگارد. 12شکل 2-3-کابلهای پستنیدگی. 25شکل 2-4- سد بتنی وزنی پستنیده. 27شکل 2-5-سدهای مقاومسازی شده. 31شکل 2-6-سدهای مورد مطالعه. 33شکل 2-7-رشتههای کابل مورد استفاده در سد منجیل جهت پستنیده کردن. 33شکل 2-8-نصب کابلهای پستنیده بر روی سد Ink. 35شکل 2-9- مقطع سد بهسازی شده Ink. 36شکل 3-1-رابطه فشار و کرنش حجمی در آب. 49شکل 3-2-مشخصات هندسی المان Fluid80. 51شکل 3-3-المان بتن Solid 65. 52شکل 3-4-هندسه ترک و تنشها. 53شکل 3-5-المان Link10. 56شکل 3-6-المان Shell181. 57شکل 3-7- نمودار تنش-کرنش فولاد پر مقاومت. 60شکل 4-1- به ترتیب شتاب نگاشت مؤلفه افقی زلزله Taft ؛ شتاب نگاشت مؤلفه قائم زلزله Taft ؛ شتاب نگاشت مؤلفه افقیزلزله Elcentro ؛ شتاب نگاشت مؤلفه قائم زلزلهElcentro. 63شکل 4-2- مدل اجزای محدود سیستم سد-پی-مخزن. 66شکل 4-3- مقایسه نتایج تغییر مکان تئوری و نرمافزار Ansys سیال مخزن در سیستم سد-پی-مخزن. 66شکل 4-4- مقایسه فشار هیدرودینامیکی مخزن و Ansys سیال مخزن در سیستم سد-پی-مخزن. 67شکل 4-5-مقایسه تنش قائم کف سد در حالت تئوری و نرمافزار Ansys در سیستم سد-پی با عرض کف 50 متر. 68شکل 4-6-مقایسه تنش قائم کف سد در حالت تئوری و نرمافزار Ansys در سیستم سد-پی با عرض کف 70 متر. 69شکل 4-7- مقایسه تنش قائم در کف سد در حالت تئوری و نرمافزار Ansys در سیستم سد-پی-مخزن-کابل با عرض کف سد 50 متر. 69شکل4-8- مقایسه تنش قائم در کف سد در حالت تئوری و نرمافزار Ansys در سیستم سد-پی-مخزن-کابل با عرض کف سد 70 متر. 70شکل4-9- پاسخ فشار در المان پاشنه سد صلب تحت مؤلفه افقی شتاب هارمونیک 71شکل4-10- مقطع هندسی مدل سد Pine Flat72شکل4-11- مدل اجزای محدود سیستم سد-پی-مخزن Pine Flat74شکل4-12- پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد Pine Flat با در نظر گرفتن پی انعطافپذیر تحت شتاب نگاشت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft74شکل4-13-پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد Pine Flat به ترتیب تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Taftو تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزلهElcentro در شیب 78/0m= . 76شکل 4-14- پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد Pine Flat به ترتیب تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Taftو تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزلهElcentro در شیب 7/0m=. 77شکل 4-15- پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد Pine Flat به ترتیب تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Taftو تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزلهElcentro در شیب 65/0m=. 78شکل4-16- پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد Pine Flat به ترتیب تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Taft و تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Elcentro در شیب 6/0 m=. 79شکل4-17- پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد PineFlat به ترتیب تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Taft و تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Elcentro در شیب 65/0 m=. 82شکل4-18- پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد PineFlat به ترتیب تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Taft و تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Elcentro در شیب 7/0 m=. 83شکل4-19- پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد PineFlat به ترتیب تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Taftو تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزلهElcentro در شیب 65/0m=. 84شکل4-20- پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد PineFlat به ترتیب تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Taftو تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزلهElcentro در شیب 6/0m=. 85شکل4-21- مقایسه میانگین تغییر مکان افقی تاج سد در شیبهای پاییندست مختلف به دو روش ترکیبی و اعمال دما. 88شکل 4-22- به ترتیب تنش قاتم در پاشنه سد تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft و تغییر مکان افقی تاج سد تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft در 7/0m=. 91شکل 4-23- به ترتیب تنش قاتم در پاشنه سد تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft و تغییر مکان افقی تاج سد تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft در 65/0m=. 92شکل 4-24- به ترتیب تنش قاتم در پاشنه سد تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft و تغییر مکان افقی تاج سد تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft در 6/0m=. 93شکل 4-25- به ترتیب تنش قاتم در پاشنه سد تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft و تغییر مکان افقی تاج سد تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft در 55/0m=. 94شکل 4-26- حداکثر تنش کششی پاشنه، در طول سد با 7/0 m= تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft98شکل 4-27- حداکثر تنش کششی پاشنه، در طول سد با 65/0m= تحت مؤلفه افقی و قائم زلزلهTaft98شکل 4-28- حداکثر تنش کششی پاشنه، در طول سد با 6/0 m= تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft99شکل 4-29- حداکثر تنش کششی پاشنه، در طول سد با 55/0 m= تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft99شکل 4-30- حداکثر تنش کششی پاشنه، در طول سد با 7/0 m= تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro. 100شکل 4-31- حداکثر تنش کششی پاشنه، در طول سد با 65/0m= تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro. 100شکل 4-32- حداکثر تنش کششی پاشنه، در طول سد با 6/0m= تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro. 101شکل 4-33- حداکثر تنش کششی پاشنه، در طول سد با 55/0m= تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro. 101فصل اول–مقدمه و کلیات تحقیق 1-1- مقدمهاز آنجا که آب مايهی حيات در زندگی بشر میباشد، جهت ذخيرهسازی برای استفاده بهينه از آن روشهای مختلفی بكار گرفته میشود كه ساخت سد از جمله مهمترين ابزار جهت ذخيره آن بشمار میرود. سدها در جوامع صنعتی بناهای مهمی محسوب میشوند چرا که علاوه بر ذخيره آب،مصرف شرب و کشاورزی، جهت توليد انرژی نیز از آن میتوان استفاده کرد.در ابتدای صنعت سدسازی، سدها كوچك بوده که با پيشرفت علم و تكنولوژی، سدها بزرگ و حجم مخزن پشت سد نيز افزايش يافته است بنابراین تخريب سدهای بزرگ در زمان زلزله ميتواند موجب خسارات عظيمی به مناطق پاییندست سد شود لذا با پيشرفت علوم مهندسی در تحليل سازه سد، سعي بر ساخت سدهايی با ابعاد بهينه، اقتصادی و ايمن شده است. از طرفی بالا رفتن عمر سدها میتواند موجب کاهش عملکرد مناسب آنها گردد ضمن اینکه با بالا رفتن استانداردهای ایمنی، داشتن برنامههای مختلف و وسیع نوسازی و مقاومسازی ضرورت ارزیابی ایمنی این سازهها اجتناب ناپذیر میگردد.1-2- بیان مسئله سدهای بتنی وزنی به دليل ساختمان ساده، سهولت در ساخت، ايمنی، در هر ارتفاع دلخواه و در شرايط مختلف طبيعی از جمله در شرايط سخت زمستانی به طور وسيعی در دنيا مورد توجه قرار گرفتهاند. سدهای بتنی وزنی در محلهایی که دارای پی مستحکم باشند،احداث میشوند.در سدهای بتنیوزنی عمده پایداری سد ناشی از وزن سد بوده و ممکن است درصدی از وزن آب نیز به منظور افزایش پایداری کمک گرفته شود. نام سدهای وزنی از كلمه Gravity به معنی ثقل و سنگينی گرفته شده است كه دليل آن نيز مقاومت و پايداری اين نوع سدها در برابر نيروهای اصلی مؤثر، يعنی فشار افقی آب در اثر وزن سازه میباشد.امروزه با توجه به پيشرفت علوم در طراحی سازه سد و به دليل نياز به افزايش ارتفاع در برخی از سدها يا عدم مقاومت كافی برخی سدهای بتنی وزنی در برابر نيروهای مختلف از جمله نيروی زلزله و نيروی زير فشار لزوم مقاومسازی اين سازهها اجتنابناپذير میباشد. همچنین بسیاری از سدهای قدیمی موجود براساس ضوابط قدیمی تحلیل و طراحی گردیدهاند که با توجه به محدودیتهای تغییر ضوابط آییننامه، ضرورت بازنگری در سدهای بتنی موجود اجتنابناپذیر میباشد که در این میان ممکن است بعضی سدها ضوابط آییننامه را اقنا ننموده و نیاز به ترمیم و یا بهسازی داشته باشند. این ترمیم و یا بهسازی میتواند با استفاده از کابل پستنیده صورت بگیرد. تكنيك پس تنیدگی يكی از راهكارهای مقاومسازی جهت كاهش زيرفشار و حذف تنشهای كششی در سدها میباشد که در اینصورت لزوم تعیین فاصله بهینه بین کابلهای پستنیده اجتنابناپذیر میباشد.روشهای گوناگونی جهت تحلیل این سازه ارائه شده که به طور عمده این روشها را میتوان به دو دسته تحلیلی و عددی تقسیم کرد.در روش تحلیلی اساس حل بر روابط منطقی و دقیق میباشد، بهطوریکه با تعیین معادله حاکم بر رفتار سد و مخزن، این معادله را میتوان با روابط ریاضی به طور مستقیم حل نمود. این روش اولین بار در سال 1933 میلادی توسط وسترگارد[1][40] مطرح شد که با ارائه روش جرم افزوده نگاه جدیدی از درک هیدرودینامیکی وارد برسد ارائه نمود.پس از وسترگارد ، چوپرا[2] [14] و محققین دیگر روشهای مختلفی را جهت حل تحلیلی معادلات حاکم بر سد و مخزن ارائه نمودند، که به آن پرداخته میشود.حل دقیق وسترگارد و حتی محققین بعد از آن همراه با فرضهای ساده شوندهای بود، که در صورت عدم در نظر گرفتن آنها و اعمال شرایط حقیقی به ویژه در هنگام اعمال نیروی زلزله، مسئله را بسیار پیچیده و غیرقابل حل مینمود. با توجه به پیچیدگی روش حل تحلیلی تحت شرایط حقیقی و یا پیشرفت تکنولوژی ، محققین روشهای عددی را جهت حل این مسئله مورد مطالعه قرار دادند. این روشها با حجم عملیاتی بالا متکی بر سرعت کامپیوترها در انجام حل تکراری یک الگوریتم مشخص میباشند.تحلیل سدها به روش عددی با توجه به وجود سیال بهعنوان محیط مخزن، برخلاف سازههای معمول دارای پیچیدگیهای خاصی است. روشهای مختلفی جهت مدل ریاضی سیال ارائه شده است که میتوان این روشها را به سه گروه عمده تقسیم نمود: روش اول جرم افزوده است که در این روش سیال بهصورت یک جرم اضافی به بدنه سد اضافه شده و همراه با سد ارتعاش میکند. روش دوم ، روش اویلری است که در این روش به بررسی تاریخچه زمانی متغیر یک نقطه پرداخته میشود. روش سوم، روش لاگرانژی است که به بررسی متغیر مشخص در نقاط دلخواه میپردازد.
تعیین فواصل بهینه کابلها در سدهای بتنی وزنی پستنیده word
فهرست مطالبعنوان صفحهفصل اول – مقدمه و کلیات تحقیق.. 11-1- مقدمه. 21-2- بیان مسأله. 21-3- اهداف تحقیق. 41-4- تعریف. 51-5- فرضیات تحقیق. 61-6- نوآوریهای تحقیق. 61-7- ساختار پایاننامه. 6 فصل دوم – ادبیات و پیشینه تحقیق. 82-1- مقدمه. 92-2- روشهای تحلیلی. 92-2- 1-تحليل مدل سد-مخزن بدون در نظر گرفتن اثر اندر کنش 102-2- 1-1-بررسي روش وسترگارد. 122-2-2- حل چوپرا. 132-2-3- اثر اندرکنش سد و مخزن. 142-3-روشهای عددی. 142-3-1- روش اويلري-لاگرانژي. 152-3-2- روش لاگرانژي- لاگرانژي. 152-3-3- ارزیابی روشهای اویلری و لاگرانژی در مدلسازی مخزن 162-4- توسعه و کاربرد پیش تنیدگی. 182-4-1- اصول پیشتنیدگی. 192-4-1- 1-روش پیش کشیدگی. 202-4-1-2- روش پس کشیدگی. 202-4-2- توسعه روش پس کشیدگی. 202-4-2-1- سیستم چسبنده. 212-4-2-2- سیستم غیر چسبیده. 222-5- پس تنيدگي در سدها. 232-5-1- مقدمه. 232-5-2- مواد پس تنیدگی. 242-5-3- فواصل کابلها. 252-5-4- صرفهجویی در حجم بتن. 262-5-5- تعيين مقدار نيروي پس تنيدگي در كابلها. 262-5-6- پس تنيدگي در سدهاي بتني وزني. 292-5-7- بررسی پس تنيدگي در سدهاي بتني وزني توسط محققین. 36 فصل سوم – روش تحقیق. 403-1- مقدمه. 413-2- روشهای عددی برای تحلیل دینامیکی. 423-2- 1- ارزیابی روشهای تحلیل دینامیکی. 433-2-2- مدلسازي زلزله جهت انجام تحليل ديناميكي در نرمافزار Ansys........ 443-2-2- 1-روش نيومارک. 453-3-مدلسازی سیستم سازه و سیال به روش اجزای محدود مبتنی بر نرمافزار Ansys473-3-1- مقدمه. 473-3-2- مدلسازی محیط مخزن به روش اجزای محدود. 483-3-2-1- المانهای سیال متکی بر تغییر مکان. 493-3- 2-2-Fluid80. 503-3-3- مدلسازی سازه سد به روش اجزای محدود. 523-3-3-1- المان Solid65. 523-3-3-2- رفتار المان Solid65 در حالت کلی. 543-3-3-3- رفتار خطی بتن. 553-3- 4- مدلسازی کابلها با المان Link10. 553-3-5- مدلسازی صفحه سر کابل با المانShell181. 563-3-6- مدلسازی اندرکنش مخزن و سازه به روش اجزای محدود. 573-3-6-1--مدل سازی اندرکنش مخزن و سیال به روش لاگرانژی. 583-3-7- مدلسازی اندرکنش سد و کابلهای پس تنیدگی. 583-4- مدلسازی اثر نیروی پس تنیدگی در Ansys583-5- تعیین سطح مقطع کابل. 59 فصل چهارم – تحلیل عددی و ارائه نتایج. 614-1- مقدمه. 624-2- شتاب نگاشتها. 624-3- کنترل صحت مدلسازی. 644-3-1- روش مدلسازی........ 654-3-2- تغییر مکان هیدروستاتیک در مخزن. 654-3-3- فشار هیدروستاتیک در مخزن. 674-3-4- بررسی تأثیر عرض کف در تحلیل استاتیکی. 674-3-4-1- سیستم سد-پی. 684-3-4-2- سیستم سد-پی-مخزن-کابل. 694-3-5- ارتعاش سد هارمونیک. 704-3-6- آنالیز سد Pine Flat........ 714-3-6-1- مشخصات هندسی و فرضیات در نظر گرفته شده برای سد Pine Flat724-3-6- 2- آنالیز مودال و تعیین ضرایب میرایی سیستم سد-پی-مخزن 724-3-6-3- آنالیز دینامیکی سد Pine Flat734-4- نتایج تحلیل دینامیکی مدل سد پستنیده تحت اثر زلزله 754-4-1- اثر پستنیدگی بر تغییر مکان افقی تاج سد به روش اعمال نیروی ترکیبی........ 754-4-2- اثر پستنیدگی بر تغییر مکان افقی تاج سد به روش اعمال دما 814-4-3- اثر میزان حجم مخزن بر تغییر مکان افقی تاج سد. 884-4- 4- بررسی تاثیر پستنیدگی بر تنش کششی و تغییر مکان در سد 904-5- فاصله مناسب کابلها در سد پستنیده. 974-5- 1-روشاستفاهازچندکابلدرتعیینفاصلهمناسب. 974-5-2-روشاستفادهازیککابلدرتعیینفاصلهمناسب........ 102 فصل پنجم – نتیجه گیری. 1105- 1- مقدمه. 1115-2- نتایج........ 1115-3- پیشنهادات....... 113 منابع:. 114عنوان صفحهجدول 4-1- مشخصات مصالح سد بتنی وزنی پستنیده در تحلیل خطی 64جدول 4-2- پریود و فرکانس ارتعاش آزاد سیستم سد-پی-مخزن. 73جدول 4-3-میزان نیروی پستنیدگی وارد شده به کابل و صفحه(MN) 75جدول 4-4- پاسخ افقی تاج سد تحت شیبهای پاییندست مختلف در زلزله Taft80جدول 4-5-پاسخ افقی تاج سد تحت شیبهای پاییندست مختلف در زلزله Elcentro 80جدول 4-6- پاسخ افقی تاج سد تحت شیبهای پاییندست مختلف در زلزله Taft86جدول 4-7- پاسخ افقی تاج سد تحت شیبهای پاییندست مختلف در زلزله Elcentro 86جدول 4-8- نتایج تغییر مکان افقی تاج سد پستنیده به روش ترکیبی(cm) 87جدول 4-9- نتایج تغییر مکان افقی تاج سد پستنیده به روش اعمال دما(cm) 87جدول 4-10- پاسخ افقی تاج سد تحت ارتفاعهای مختلف مخزن در زلزله Taft89جدول 4-11-پاسخ افقی تاج سد تحت ارتفاعهای مختلف مخزن در زلزله Elcentro 89جدول 4-12-میزان نیروی پستنیدگی وارد شده به کابل و صفحه 90جدول 4-13-حداکثر تنش کششی (kPa) تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft95جدول 4-14-حداکثر تغییر مکان افقی تاج سد (cm) تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft95جدول 4-15- حداکثر تنش کششی (kPa) تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro 96جدول4-16-حداکثر تغییر مکان افقی تاج سد (cm) تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro. 96جدول 4-17- حداکثر تنش کششی در شیبهای پایین دست 55/0 و 6/0 تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft103جدول 4-18- حداکثر تنش کششی در شیبهای پایین دست 65/0 و 7/0 تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft104جدول 4-19- حداکثر تنش کششی در شیبهای پایین دست 55/0 و 6/0 تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro. 105جدول 4-20-حداکثر تنش کششی در شیبهای پایین دست 65/0 و 7/0 تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro. 106جدول 4-21- درصد کاهش تنش کششی و تغییر مکان افقی در شیبهای پایین دست مختلف تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft107جدول 4-22- درصد کاهش تنش کششی و تغییر مکان افقی در شیبهای پایین دست مختلف تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro. 108 فهرست اشکالعنوان صفحهشکل 1-1-مدل سد-پی-مخزن-کابل سد بتنی وزنی پستنیده. 5شکل 2-1- مدل سد و مخزن مورد استفاده وسترگارد. 11شکل 2-2-تغییرات فشار سهموی وسترگارد. 12شکل 2-3-کابلهای پستنیدگی. 25شکل 2-4- سد بتنی وزنی پستنیده. 27شکل 2-5-سدهای مقاومسازی شده. 31شکل 2-6-سدهای مورد مطالعه. 33شکل 2-7-رشتههای کابل مورد استفاده در سد منجیل جهت پستنیده کردن. 33شکل 2-8-نصب کابلهای پستنیده بر روی سد Ink. 35شکل 2-9- مقطع سد بهسازی شده Ink. 36شکل 3-1-رابطه فشار و کرنش حجمی در آب. 49شکل 3-2-مشخصات هندسی المان Fluid80. 51شکل 3-3-المان بتن Solid 65. 52شکل 3-4-هندسه ترک و تنشها. 53شکل 3-5-المان Link10. 56شکل 3-6-المان Shell181. 57شکل 3-7- نمودار تنش-کرنش فولاد پر مقاومت. 60شکل 4-1- به ترتیب شتاب نگاشت مؤلفه افقی زلزله Taft ؛ شتاب نگاشت مؤلفه قائم زلزله Taft ؛ شتاب نگاشت مؤلفه افقیزلزله Elcentro ؛ شتاب نگاشت مؤلفه قائم زلزلهElcentro. 63شکل 4-2- مدل اجزای محدود سیستم سد-پی-مخزن. 66شکل 4-3- مقایسه نتایج تغییر مکان تئوری و نرمافزار Ansys سیال مخزن در سیستم سد-پی-مخزن. 66شکل 4-4- مقایسه فشار هیدرودینامیکی مخزن و Ansys سیال مخزن در سیستم سد-پی-مخزن. 67شکل 4-5-مقایسه تنش قائم کف سد در حالت تئوری و نرمافزار Ansys در سیستم سد-پی با عرض کف 50 متر. 68شکل 4-6-مقایسه تنش قائم کف سد در حالت تئوری و نرمافزار Ansys در سیستم سد-پی با عرض کف 70 متر. 69شکل 4-7- مقایسه تنش قائم در کف سد در حالت تئوری و نرمافزار Ansys در سیستم سد-پی-مخزن-کابل با عرض کف سد 50 متر. 69شکل4-8- مقایسه تنش قائم در کف سد در حالت تئوری و نرمافزار Ansys در سیستم سد-پی-مخزن-کابل با عرض کف سد 70 متر. 70شکل4-9- پاسخ فشار در المان پاشنه سد صلب تحت مؤلفه افقی شتاب هارمونیک 71شکل4-10- مقطع هندسی مدل سد Pine Flat72شکل4-11- مدل اجزای محدود سیستم سد-پی-مخزن Pine Flat74شکل4-12- پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد Pine Flat با در نظر گرفتن پی انعطافپذیر تحت شتاب نگاشت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft74شکل4-13-پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد Pine Flat به ترتیب تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Taftو تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزلهElcentro در شیب 78/0m= . 76شکل 4-14- پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد Pine Flat به ترتیب تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Taftو تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزلهElcentro در شیب 7/0m=. 77شکل 4-15- پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد Pine Flat به ترتیب تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Taftو تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزلهElcentro در شیب 65/0m=. 78شکل4-16- پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد Pine Flat به ترتیب تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Taft و تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Elcentro در شیب 6/0 m=. 79شکل4-17- پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد PineFlat به ترتیب تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Taft و تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Elcentro در شیب 65/0 m=. 82شکل4-18- پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد PineFlat به ترتیب تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Taft و تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Elcentro در شیب 7/0 m=. 83شکل4-19- پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد PineFlat به ترتیب تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Taftو تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزلهElcentro در شیب 65/0m=. 84شکل4-20- پاسخ تغییر مکان افقی تاج سد PineFlat به ترتیب تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزله Taftو تحت اثر مؤلفههای افقی و قائم زلزلهElcentro در شیب 6/0m=. 85شکل4-21- مقایسه میانگین تغییر مکان افقی تاج سد در شیبهای پاییندست مختلف به دو روش ترکیبی و اعمال دما. 88شکل 4-22- به ترتیب تنش قاتم در پاشنه سد تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft و تغییر مکان افقی تاج سد تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft در 7/0m=. 91شکل 4-23- به ترتیب تنش قاتم در پاشنه سد تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft و تغییر مکان افقی تاج سد تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft در 65/0m=. 92شکل 4-24- به ترتیب تنش قاتم در پاشنه سد تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft و تغییر مکان افقی تاج سد تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft در 6/0m=. 93شکل 4-25- به ترتیب تنش قاتم در پاشنه سد تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft و تغییر مکان افقی تاج سد تحت اثر مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft در 55/0m=. 94شکل 4-26- حداکثر تنش کششی پاشنه، در طول سد با 7/0 m= تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft98شکل 4-27- حداکثر تنش کششی پاشنه، در طول سد با 65/0m= تحت مؤلفه افقی و قائم زلزلهTaft98شکل 4-28- حداکثر تنش کششی پاشنه، در طول سد با 6/0 m= تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft99شکل 4-29- حداکثر تنش کششی پاشنه، در طول سد با 55/0 m= تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Taft99شکل 4-30- حداکثر تنش کششی پاشنه، در طول سد با 7/0 m= تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro. 100شکل 4-31- حداکثر تنش کششی پاشنه، در طول سد با 65/0m= تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro. 100شکل 4-32- حداکثر تنش کششی پاشنه، در طول سد با 6/0m= تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro. 101شکل 4-33- حداکثر تنش کششی پاشنه، در طول سد با 55/0m= تحت مؤلفه افقی و قائم زلزله Elcentro. 101فصل اول–مقدمه و کلیات تحقیق 1-1- مقدمهاز آنجا که آب مايهی حيات در زندگی بشر میباشد، جهت ذخيرهسازی برای استفاده بهينه از آن روشهای مختلفی بكار گرفته میشود كه ساخت سد از جمله مهمترين ابزار جهت ذخيره آن بشمار میرود. سدها در جوامع صنعتی بناهای مهمی محسوب میشوند چرا که علاوه بر ذخيره آب،مصرف شرب و کشاورزی، جهت توليد انرژی نیز از آن میتوان استفاده کرد.در ابتدای صنعت سدسازی، سدها كوچك بوده که با پيشرفت علم و تكنولوژی، سدها بزرگ و حجم مخزن پشت سد نيز افزايش يافته است بنابراین تخريب سدهای بزرگ در زمان زلزله ميتواند موجب خسارات عظيمی به مناطق پاییندست سد شود لذا با پيشرفت علوم مهندسی در تحليل سازه سد، سعي بر ساخت سدهايی با ابعاد بهينه، اقتصادی و ايمن شده است. از طرفی بالا رفتن عمر سدها میتواند موجب کاهش عملکرد مناسب آنها گردد ضمن اینکه با بالا رفتن استانداردهای ایمنی، داشتن برنامههای مختلف و وسیع نوسازی و مقاومسازی ضرورت ارزیابی ایمنی این سازهها اجتناب ناپذیر میگردد.1-2- بیان مسئله سدهای بتنی وزنی به دليل ساختمان ساده، سهولت در ساخت، ايمنی، در هر ارتفاع دلخواه و در شرايط مختلف طبيعی از جمله در شرايط سخت زمستانی به طور وسيعی در دنيا مورد توجه قرار گرفتهاند. سدهای بتنی وزنی در محلهایی که دارای پی مستحکم باشند،احداث میشوند.در سدهای بتنیوزنی عمده پایداری سد ناشی از وزن سد بوده و ممکن است درصدی از وزن آب نیز به منظور افزایش پایداری کمک گرفته شود. نام سدهای وزنی از كلمه Gravity به معنی ثقل و سنگينی گرفته شده است كه دليل آن نيز مقاومت و پايداری اين نوع سدها در برابر نيروهای اصلی مؤثر، يعنی فشار افقی آب در اثر وزن سازه میباشد.امروزه با توجه به پيشرفت علوم در طراحی سازه سد و به دليل نياز به افزايش ارتفاع در برخی از سدها يا عدم مقاومت كافی برخی سدهای بتنی وزنی در برابر نيروهای مختلف از جمله نيروی زلزله و نيروی زير فشار لزوم مقاومسازی اين سازهها اجتنابناپذير میباشد. همچنین بسیاری از سدهای قدیمی موجود براساس ضوابط قدیمی تحلیل و طراحی گردیدهاند که با توجه به محدودیتهای تغییر ضوابط آییننامه، ضرورت بازنگری در سدهای بتنی موجود اجتنابناپذیر میباشد که در این میان ممکن است بعضی سدها ضوابط آییننامه را اقنا ننموده و نیاز به ترمیم و یا بهسازی داشته باشند. این ترمیم و یا بهسازی میتواند با استفاده از کابل پستنیده صورت بگیرد. تكنيك پس تنیدگی يكی از راهكارهای مقاومسازی جهت كاهش زيرفشار و حذف تنشهای كششی در سدها میباشد که در اینصورت لزوم تعیین فاصله بهینه بین کابلهای پستنیده اجتنابناپذیر میباشد.روشهای گوناگونی جهت تحلیل این سازه ارائه شده که به طور عمده این روشها را میتوان به دو دسته تحلیلی و عددی تقسیم کرد.در روش تحلیلی اساس حل بر روابط منطقی و دقیق میباشد، بهطوریکه با تعیین معادله حاکم بر رفتار سد و مخزن، این معادله را میتوان با روابط ریاضی به طور مستقیم حل نمود. این روش اولین بار در سال 1933 میلادی توسط وسترگارد[1][40] مطرح شد که با ارائه روش جرم افزوده نگاه جدیدی از درک هیدرودینامیکی وارد برسد ارائه نمود.پس از وسترگارد ، چوپرا[2] [14] و محققین دیگر روشهای مختلفی را جهت حل تحلیلی معادلات حاکم بر سد و مخزن ارائه نمودند، که به آن پرداخته میشود.حل دقیق وسترگارد و حتی محققین بعد از آن همراه با فرضهای ساده شوندهای بود، که در صورت عدم در نظر گرفتن آنها و اعمال شرایط حقیقی به ویژه در هنگام اعمال نیروی زلزله، مسئله را بسیار پیچیده و غیرقابل حل مینمود. با توجه به پیچیدگی روش حل تحلیلی تحت شرایط حقیقی و یا پیشرفت تکنولوژی ، محققین روشهای عددی را جهت حل این مسئله مورد مطالعه قرار دادند. این روشها با حجم عملیاتی بالا متکی بر سرعت کامپیوترها در انجام حل تکراری یک الگوریتم مشخص میباشند.تحلیل سدها به روش عددی با توجه به وجود سیال بهعنوان محیط مخزن، برخلاف سازههای معمول دارای پیچیدگیهای خاصی است. روشهای مختلفی جهت مدل ریاضی سیال ارائه شده است که میتوان این روشها را به سه گروه عمده تقسیم نمود: روش اول جرم افزوده است که در این روش سیال بهصورت یک جرم اضافی به بدنه سد اضافه شده و همراه با سد ارتعاش میکند. روش دوم ، روش اویلری است که در این روش به بررسی تاریخچه زمانی متغیر یک نقطه پرداخته میشود. روش سوم، روش لاگرانژی است که به بررسی متغیر مشخص در نقاط دلخواه میپردازد.