بررسی عددی اثر عدم تزریق و ضخامت درز بر تنش های وارده در سد بتنی قوسی همراه با درزهای انقباضی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان ،لاهیجان ، ایران

2 گروه مهندسی عمران، دانشگاه ازاد اسلامی واحد لاهیجان،لاهیجان،ایران

چکیده

با توجه به نقش مهم و حیاتی سدها در صنعت و اقتصاد کشورها و فاجعه آمیز بودن شکست احتمالی آنها بررسی ایمنی این سازه های عظیم از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. لذا در تحقیق حاضر که موضوع آن بررسی اثر تزریق ناقص درزهای انقباض بر روی سدهای بتنی دو قوسی کارون ۴ به عنوان مورد مطالعاتی بوده است. برای تحلیل عددی سد کارون ۴ از نرم افزار المان محدود6.12 ABAQUS استفاده گردید.در این تحقیق سه مدل عددی مدلسازی و مورد تحلیل قرار گرفت بطوریکه در مدل خطی ، بدنه سد به صورت کاملاً یکپارچه و همگن بوده است و در دو مدل غیرخطی ، درزهای انقباضی موجود در بدنه سد با دو نوع متفاوت و پرکاربرد درنظرگرفته شده است . نتایج نشان داد که عدم تزریق درز باعث افزایش قابل توجه تنش‌های حداکثر اصلی در بالادست سد شده است به طوریکه قسمت اعظمی از بالادست سد که در ابتدا به فشار کار می‌کرد به کشش افتاده است. تنش‌های کششی در تکیه‌گاه بالادست و تاج پایین دست سد نیز افزایش یافته است. از طرفی میزان تنش‌های فشاری عمودی بین سطوح تماس در صورت عدم تزریق درز به مقدار قابل توجهی افزایش یافته است که این تنش‌ها در مجاورت تراز قطع تزریق تقریباً به دو برابر اولیه افزایش پیدا کرده است بطوریکه تنش‌ها در بین بلوکهای صفر و یک که حداکثر آن در تزریق کامل برابر با 13/5 مگاپاسگال می‌باشد با عدم تزریق به 3/11 مگاپاسگال در این نقطه افزایش پیدا کرده است . نتایج نشان داد که با افزایش ضخامت درز و در صورت عدم تزریق درز بر مقادیر تنش های حداکثر اصلی، تنش-های حداقل اصلی، جابجایی‌های سد و نیروی فشاری عمودی بین سطوح تماس به مقدار قابل توجهی افزوده می شود. همچنین مدل کردن درزها در تحلیل غیرخطی باعث افزایش جابجایی‌هایی سد به میزان 6 میلی‌متر در مدل درز بدون کلید برشی و به میزان 3 میلی-متر در مدل درز با کلید برشی نسبت به تحلیل خطی شده است. بطور کلی می توان بیان کرد که عدم تزریق درز در سطوح فوقانی سد، در صورتی که ارتفاع تزریقات ناقص و همچنین ضخامت سطوح درز کم باشد ایمنی سد تحت بارهای استاتیکی زیاد تحت تاثیر قرار نمیگیرد ولی زمانی که ارتفاع این تزریقات ناقص و همچنین میزان فاصله بلوکهای مجاور افزایش یابد ممکن است ایمنی سد در برابر بارهای استاتیکی به خطر بیافتد. بنابراین لازم است، در تزریق درزهای انقباضی سدهای بتنی قوسی دقت کافی به عمل آید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Study of the Effect of No Injection and Joint Thickness on the Stresses in the Arched Concrete Dam with Shrinkage Joints

نویسندگان [English]

  • Mohammadreza Kiaei Jamali 1
  • alireza mardookhpour 2
1 Civil Engineering Department, Lahijan Branch, Islamic Azad University, Lahijan,Iran
2 department of civil engineering,islamic azad university,lahijan branch,iran
چکیده [English]

Considering the important and vital role of dams in the industry and economy of countries and the catastrophic nature of their possible failure, the safety of these huge structures is of special importance. Arched, Karun 4 double arched concrete dam has been selected as a case study. ABAQUS 6.12 finite element software was used for numerical analysis of Karun 4 dam. In this research, three numerical models were modeled and analyzed so that in the linear model, the dam body was completely integrated and homogeneous, and in two nonlinear models, the contraction joints in the dam body with two different and widely used types were considered. The results show that the lack of injection of the joint has caused a significant increase in the maximum stresses upstream of the dam so that most of the upstream of the dam, which was initially working under pressure, has been stretched. Tensile stresses in the upstream support and downstream canopy of the dam have also increased. On the other hand, the amount of vertical compressive stresses between the contact surfaces in the absence of seam injection has increased significantly that these stresses in the vicinity of the injection stop level has almost doubled to the original level. Blocks zero and one, the maximum of which in full injection is 13.5 MPa, has increased to 11.3 MPa at this point without injection. The results show that by increasing the joint thickness and if the joint is not injected, the values of maximum stresses, minimum stresses, barrier displacements and vertical compressive force between the contact surfaces are significantly increased.

کلیدواژه‌ها [English]

  • No Injection
  • Joint Thickness
  • Stress
  • Arched concrete Dam
  • Shrinkage joint
1- Abrishami, J., Wahab Rajaei, N. (2010), Concrete dams design and construction. Fourth edition of Mashhad: Astan Quds Razavi Publications. (in persian)
2- Chuhan, Z., Jianwen, P. & Jinting, W. (2009), “Influence of Seismic Input Mechanisms and Radiation Damping on Arch Dam Response", Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Volume 29, pp. 1282-1283.
3- Yao, X. W., Elnashai, A. S. & Jiang, J. Q. (2012), “Analytical Seismic Fragility Analysis of Concrete Arch Dams”, 15 WCEE, Lisboa.
4- Hariri-Ardebili, M. A., Mirzabozorg, H. & Kianoush, M. R. (2013), "Seismic Analysis of High Arch Dams Considering Contraction-Peripheral Joints Couplcd Effects”, Central European Journal of Engineering, 3(3), pp. 549-564.
5- Ferdowsi, A. Etc. (2011), "The effect of accurate modeling of rock support sections of arched dams on the interactive behavior of the reservoir dam system", 10th Iran Hydraulic Conference, November, University of Guilan, Guilan (in persian)
6- Ahmadi, M. T., Ahmadi, T. (2012), "Analysis of concrete arch dam failure with large displacements", 9th International Congress of Civil Engineering, May 19-21, Isfahan University of Technology, Isfahan. (in persian)
7- Mostafaei, H, Behnamfar, F (2022) Wedge Movement Effects on the Nonlinear Behavior of an Arch Dam Subjected to Seismic Loading, International Journal of Geomechanics, 22(3)
8- Gauron,O et al (2018) Forced-Vibration Tests of the Daniel-Johnson Multiple-Arch Dam, International Conference on Experimental Vibration Analysis for Civil Engineering Structures ,DOI: 10.1007/978-3-319-67443-8_34
9- Kadri,M (2019) THREE-DIMENSIONAL NONLINEAR SEISMIC RESPONSE OF OUED FODDA CONCRETE GRAVITY DAM CONSIDERING CONTACT ELEMENTS AT DAM-RESERVOIR INTERACTION INTERFACE, Asian Journal of Civil Engineering, 18(6):977-992
10- Tatsuo,N (2017) THE STATIC BEHAVIORS AND NUMERICAL PREDICTION ON DISPLACEMENT OF AN EXISTING ARCH DAM, Proceedings of International Structural Engineering and Construction 4(1) , DOI: 10.14455/ISEC.res.2017.194
11- Zhang,L ,. Hanyun,Zh,. Hu.Sh (2014) Failure patterns of shear keys and seismic resistance of a gravity dam with longitudinal joints , Journal of Earthquake and Tsunami 08(01), DOI: 10.1142/S1793431114500043
12-  Iran Water and Power Resources Development Company. (2004), "Final Stage Studies (Second Stage), Report on Supplementary Analysis of Dam Body and Abutments. (in persian)
13- Mr. Dehkordi, A. (2011), "The effect of executive joints on the seismic behavior of arched concrete dams", Master Thesis, Urmia University. (in persian)
14- Mahab Ghods Consulting Engineering Company. (2011), "Precision tools and behavior of Karun 4 dam and power plant", Report No. 33. (in persian)
  • تاریخ دریافت: 15 آبان 1400
  • تاریخ بازنگری: 15 اسفند 1400
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401
  • تاریخ اولین انتشار: 17 فروردین 1401