|
پایان نامه تحلیل رفتار لرزه ای سدهای خاکی تحت اثر زلزله های حوزه نزدیک گسل
پایان نامه تحلیل رفتار لرزه ای سدهای خاکی تحت اثر زلزله های حوزه نزدیک گسل
|
|
| دسته بندی | عمران |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 9771 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 214 |
پایان نامه تحلیل رفتار لرزه ای سدهای خاکی تحت اثر زلزله های حوزه نزدیک گسل
چکیده :
با توجه به خطر لرزه خیزی بالا در ایران و وقوع متناوب زلزله های مخرب و ویرانگر در آن،بررسـی رفتـار لرزه ای سدهای خاکی از اهمیت بسیاری برخوردار است . زیرا که آسیب و تخریب یک سد تلفات مـالی و جانی هنگفتی را به دنبال خواهد داشت .به طور کلی نگاشت زلزله های ثب ت شده در یک سایت بـا توجـه به شرایط متفاوت از قبیل بزرگی زلزله ،نوع گسلش ،جهت انتشار گسیختگی و موقعیـت قرارگیـری سـایت نسبت به گسل و چشمه مولد زلزله و در نهایت مشخصات ساختگاه،تفاوتهای زیادی در ویژگی هایی مانند شدت،مدت دوام و محتوای فرکانسی دارند .که این تفاوتها م نجر به طبقه بندی زلزله های مختلف بـه دو گروه حوزه نزدیک گسل (پالس -مانند ) و حوزه دور از گسل (معمولی)گردیده است .شناخت زلزلـه هـای حوزه نزدیک و بررسی ویژگی های اینگونه زلزله ها و اثرات آنها بر روی سدهای خاکی از جمله مطالعات نوین محسوب می شود .از طرف دیگر با تو جه به گسترش ساخت سدهای نـوین خـاکی .سـنگریزه ای بـا هسته بتن آسفالتی به دلیل برخوردار بودن مزایای بالاتر نسبت به سدهای متعارف، .تحلیل رفتار لـرزه ای سدهای خاکی .سنگریزه ای با هسته بتن آسفالتی تحت اثر زلزله های حـوزه نزدیـک از اهمیـت بـسزایی برخوردار است .در تحقیق مذکو ر جهت مطالعه موردی، سد خاکی .سنگریزه ای هسته آسفالتی البرز (یکـی از گزینه های انتخابی ) به ارتفاع ٧٨ متر و به عرض تاج ١٢متر انتخاب گشته است .و جهت مطالعه رفتـار لرزه ای این سد چند نوع شتاب نگاشت از حوزه نزدیک با چند نوع شتابنگاشت از حوزه دور،با ملاک قرار دادن م عیارهای خاص مورد نظر در انتخاب شتابنگاشت ها، به سد مذکور اعمال می گردد .در این تحقیـق رفتار دینامیکی سد مورد نظر با استفاده از تحلیل عددی دو بعدی و غیر خطی و همچنین انتخـاب مـدل رفتاری سخت شوندگی برای مصالح خاکی سد توسط نرم افزار 8.2.plaxis V مبتنی بر اجزای محـ دود وبا اعمال شتابنگاشتهای حوزه نزدیک و حوزه دور انجام می گردد،و سپس نتایج حاصله با یکدیگر مقایسه و مورد تحلیل قرار خواهد گرفت .
اهداف طراحی و ساخت سدها شامل :
آبیاری زمین های زراعی،تأمین آب آشامیدنی ،تولید برق،کنترل سیلابها ، حفاظت خاک و...می باشد.
سد می تواند از نوع مخزنی یا انحرافی باشد.
سد مخزنی،آبهای موجود در فصلهای پر آب را جهت فصلهای کم آب ذخیره می سازد.
سد انحرافی، تنها سطح آب را به اندازه کافی با لا می آورد تـا آب بـه مـسیرهای مـورد نظـر (کانـال آب و...)هدایت گردد.
سدها به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند:
١)سدهای بتنی (و یا در گذشته با مصالح غیر بتن )که به صورت وزنی یا قوسی ساخته می شدند
٢)سدهای خاکی و سنگریزه ای .[٥]
تاریخچه احداث سدها
یکی از تمدنهای قدیم کـه در دوران باسـتان کارهـای هیـدرولیکی عظیمـی انجـام داده بودنـد ،رومیـان بودند.آنها در طی قرون قبل از میلاد به این امر اشتغ ال داشتند .سدها ی خاکی بـزرگ از جملـ ه سـدهای احداثی توسط رومیان بود .رومیان ابداع کننده سدهای پشت بند دار و احداث کننده سدها ی مخت لفـی از نوع قوسی و خاکی و...بوده اند .
فن سدسازی در ایران از زمان شاپور اول (پادشاه ساسـانی )(٢٤٢تـا ٢٧٢ مـیلادی )،پـس از پیـروزی بـر امپراطور روم ،سازه هایی را درنزدیکی شهر شوش پایتخت قدیمی ایران،به کمک کارگران رومـی کـه بـر روی پروژه های آبیاری در حال ساخت احداث گردید،آغاز گردید.[٦]
ویژگی های بتن آسفالتی از دیدگاه سد سازی
خصوصیات و ویژگی های ذیل ، کاربرد بتن آسفالتی را به عنوان عضو آب بند در سدهای خاکی و سنگریزه
ای مورد توجه قرار داده است :
-نفوذ پذیری کم
-مقاومت خوب در برابر بارهای وارده
-انعطاف پذیری کافی جهت هماهنگی با تغییر شکل خاکریزها بدون ترک خوردگی .
-توانایی خود ترمیمی (healing Self)به علت خواص ویـسکوالاستوپلاستیک (بطوریکـه ترکهـای ایجـاد شده در هسته ، در اثر خیزش تدریجی آسفالت و انتقال مصالح ریز به داخل ترکها ترمیم می شود.)
-مقاومت در برابر فرسایش ناشی از تراوش آب .
-حفظ مقاومت در برابر کهولت ( Aging) یا حفظ مشخصات در طول زمان .
-اتصال خوب بین لایه بتن آسفالتی و خاکریزهای اطراف .
-حساسیت کم به تغییرات آب وهوا و رطوبت (ظرفیت گرمایی بالای بتن آسفالتی امکـان اجـرای آنـرا در شرایط بد آب و هوایی نیز فراهم می سازد وبه این ترتیب زمان بیشتری برای اجـرای پـروژه در دسـترس خواهد بود.
-کارایی و تراکم پذیری خوب
- مقاومت کششی خوب
-امکان ساخت هسته های نازک (صرفه جویی در مصالح ومقرون به صرفه بودن )..............
فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
چکیده 1
مقدمه 2
فصل اول : کلیات
١-١) هدف 6
١-٢)پیشینه تحقیق 7
١-٣)روش کار و تحقیق 29
فصل دوم : آشنایی با سدهای خاکی و سدهای هسته آسفالتی
٢-١-شناختی از سدهای خاکی 32
٢-١-١-مقدمه 32
٢-٢-١-٢-تاریخچه احداث سدها 32
٢-٢-١-٣- معرفی و شناخت سدهای خاکی 34
٢-٢-١-٤-انواع سدهای خاکی 34
٢-٢-١-٥- طراحی ایمن در سدهای خاکی 37
٢-٢-١-٦-مقطع تیپ سدهای خاکی 38
٢ ٢-٢-شناخت سدهای خاکی.سنگریزه ای با هسته بتن آسفالتی 3939
٢-٢-١-مقدمه 40
٢-٢-٢- تاریخچه و روشهای ساخت
٢- ٢-٢-٣-ویژگی های بتن آسفالتی از دیدگاه سد سازی 4243
٢ -٢-٢-٤-ابعاد و موقعیت هسته و نواحی انتقالی44
٢-٢-٢-٥- دانه بندی بتن آسفالتی45
٢-٢-٢-٦- اصول طراحی و روش های اجرای هسته های بتن آسفالتی 49
٢-٢-٢-٧-روش اجرای هسته آسفالتی 51
٢-٢-٨ - نمونه هایی از سدهای ساخته شده با هسته آسفالتی
فصل سوم :روش های تحلیل پایداری سدهای خاکی در برابر زلزله
٣-١-مقدمه ٥٣
٣-٢-پایداری استاتیکی ٥٤
٣-٢-١- روش های تحلیل پایداری شیب 56
٣-٢-١-١-تحلیل پایداری با روش دایرة لغزش 58
٣-٢-١-٢-روش لغزش بلوکی 59
٣-٢-١-٣-روش اجزای محدود 59
٣ ٣-٣- روش های تحلیل دینامیکی سدهای خاکی و تأثیر زلزله بر سدهای خاکی 60
٣-٣-١-مقدمه ٦٠
٣-٣-٢-آثار زلزله بر سدهای خاکی جهان 61
٣-٣-٣-روشهای تحلیل دینامیکی(لرزه ای)سدهای خاکی ٦٤
٣-٣-٣-١-تحلیل شبه استاتیکی 64
٣-٣-٣-١-١-بررسی رفتار سد با فرض الاستیک ناهمگن ٦٦
٣-٣-٣-١-٢-بررسی رفتار سد خاکی با فرض جسم غیر الاستیک ناهمگن 67
٣-٣-٣-٢-روش های ساده جهت تخمین تغییر شکل های ماندگار 70
٣-٣-٣-٢-١-روش نیومارک 70
٣-٣-٣-٢-٢-روش سارما ٧٢
٣-٣-٣-٢-٣-روش ماکدیسی و سید 72
٣-٣-٣-٢-٤-مقایسه روش های مختلف ٧٣
٣-٣-٤-روش های تعیین پاسخ دینامیکی سدهای خاکی ٧٣
٣-٣-٤-١-روش خطی معادل 74
٣-٣-٤-١-١-تعیین مدول برشی و ضریب میرایی 76
٣-٣-٤-٢-روش غیر خطی ساده شده 76
٣-٣-٤-٣-روش غیر خطی کامل ٧٧
٣-٤-روش اجزای محدود 80
فصل چهارم :کلیاتی از پدیده زلزله و شناخت زلزله های حوزه نزدیک گسل
٤-١-مقدمه 85
٤-٢-مشخصات دینامیکی خاک ها 87
٤-٢-١-سرعت امواج زلزله 87
٤-٢-٢-میرایی 87
٤-٢-٣-فرکانس 88
٤-٢-٤-مدول سختی 88
٤-٢-٥-مدول برشی دینامیکی 89
٤ -٣-پارامترهای حرکت زمین 89
٤-٣-١-پارامترهای دامنه 89
٤-٤-٤- شناخت زلزله های حوزه نزدیک گسل 90
٤-٤-٤-١-پیشینه پژوهش 90
٤- ٤-٤-٢-روند تکامل تدریجی آئین نامه های طرح لرزه ای 90
٤-٤-٣-ضوابط آئین نامه های مختلف دربارة طراحی سازه های نزدیک گسل در برابر زلزله 91
٤-٤-٤-٤-بررسی اثر شرایط ساختگاهی بر بیشینه شتاب سطح زمین در حوزه نزدیک 92
٤ ٤-٤-٤-١-عوامل مؤثر بر حرکت لرزه ای زمین 92
٤-٥- اصول شناخت زلزله های حوزه نزدیک گسل 93
٤-٥-١-تعریف زلزله های حوزه نزدیک 94
٤-٥-٢-مدت تکان قوی 95
٤-٦- اصول اساسی و مشخصات زمین لرزه های نزدیک گسل 95
٤-٦-١-مشخصات زمین لرزه نزدیک گسل 96
٤-٦-١-١-جهت پذیری 97
٤-٧-١-٢-اثر تغییر مکان ماندگار 102
٤-٧-١-٣-اثر فرا دیواره 103
٤-٧-١-٤-اثر مؤلفه قائم 104
٤-٧-٢- حرکات زمین منبع ضربان مانند (پالسگونه )و بدون ضربان(بدون پالس ) 104
٤-٧-٣-دامنه های زلزله در نزدیکی گسل 106
٤-٧-٣-١-عوامل مؤثر بر دامنه های زلزله در نزدیکی گسل 107
٤-٧-٣-١-١-اثرات فاصله منبع لرزه ای تا سایت بر دامنه های زمین لرزه 107
٤-٧-٣-١-٢-تأثیر فاصله از گسل روی دامنه های شتاب 108
٤-٧-٣-١-٣-مقایسه نسبت دامنه های زمین لرزه های نزدیک و دور از گسل 108
٤-٧-٣-١-٤-اثرات جهت گسیختگی گسل ها بر روی دامنه ها 109
٤-٧-٣-١-٥-اثرات دیگر عوامل بر دامنه های زمین لرزه 109
٤-٧-٤-عوامل مؤثر بر مدت زمان زلزله 109
٤-٧-٤-١-اثرات فاصله سایت از منبع لرزه ای بر مدت زمان زلزله 110
٤-٧-٤-٢-اثر شرایط خاک محل بر مدت زمان زلزله 110
٤-٧-٤-٣-تأثیر جهت گسیختگی گسل روی مدت زمان زمین لرزه قوی 111
٤-٧-٤-٤-اثرات سایر عوامل بر مدت زمان زلزله 111
٤-٧-٥-عوامل مؤثر بر حرکت لرزه ای زمین 111
٤-٧-٥-١-اثر بزرگی بر حرکت لرزه ای زمین 111
٤-٧-٥-٢-اثر مکانیسم ایجاد زلزله بر حرکت لرزه ای زمین 112
فصل پنجم :معرفی نرم افزار PLAXIS و شناخت مدل های رفتاری خاکی
٥-١-مقدمه 114
٥-٢-قابلیت های نرم افزار پلاکسیس 114
٥-٣- کلیات مدل کردن برنامه Plaxis 118
٥-٤-معادلات تعادل و حل آنها در نرم افزار پلاکسیس 120
٥-٤-١-معادله اساسی رفتار دینامیکی 120
٥-٤-٢- حل معادلات دینامیکی تعادل 122
٥-٤-٣-بکار بستن طرح انتگرال در PLAXIS 123
٥-٤-٤-سرعتهای موج 124
٥-٤-٥-مرحله زمانی بحرانی 124
٥-٤-٦-مرزهای مدل 125
٥-٤-٦-١-مرزهای جاذب 125
٥-٤-٦-٢-تنش های اولیه و افزایش های تنش 125
٥-٥-مدلهای رفتاری مصالح قابل کاربرد در نرم افزار پلاکسیس 126
٥-٥-١-رفتار الاستوپلاستیک 126
٥-٥-١-١ مقدمه 126
٥-٥-١-٢-رفتار تک محوری یک ماده الاستوپلاستیک خطی کامل 127
٥-٥-١-٣- رفتار تک محوری یک ماده الاستوپلاستیک خطی با سخت شوندگی و نرم شوندگی 127
٥-٥-٢ -رفتارهای مشابه در مهندسی ژئوتکنیک 128
٥-٥-٣-گسترش به فضای کلی تنش و کرنش 129
٥-٥-٤- مدلهای الاستوپلاستیک 130
٥-٥-٤-١- مدلهای مورد بررسی در مطالعه رفتار مصالح 131
٥-٥-٥- مدل رفتاری سخت شوندگی مورد استفاده در تحلیل 133
٥-٥-٥-١- رفتار سهموی برای آزمایش بارگذاری سه محوری استاندارد 134
٥-٥-٥-٢- تقریب سازی هذلولی با مدل رفتاری سخت شوندگی 135
٥-٥-٥-٣- کرنش حجمی پلاستیک برای حالت تنش سه محوری 138
٥-٥-٥-٤- پارامترهای مدل رفتاری سخت شوندگی خاک 139
٥-٥-٥-٥- سختی مدولی E5r0ef,Eoreefd و توان m 140
٥-٥-٥-٦- پارامترهای پیشرفته 141
٥-٥-٥-٧- قطع اتساع 141
٥-٥-٥-٨- کلاهک سطح تسلیم در مدل رفتاری سخت شوندگی 142
فصل ششم : بررسی و تحلیل اثر زلزله های حوزه نزدیک گسل بر روی سد خـاکی (هـسته آسفالتی )146
٦-١-مقدمه 147
٦-٢-موقعیت و مشخصات سد البرز 149
٦-٣-مدلسازی سد در برنامه پلاکسیس149
٦-٣-١-هندسه و زون بندی سد149
٦-٣-٢-اندازه المان ها (نوع مش بندی )150
٦-٣-٣-ابعاد فونداسیون در مدل و بررسی کارایی مرزهای جاذب151
٦-٤-خصوصیات مصالح مورد استفاده در سد و مناسب جهت تحلیل 151
٦-٤-١-مشخصات دانه بندی طرح
٦-٤-٢- نتایج آزمایشات سه محوری 152
٦-٤-٣- پارامترهای مصالح بدنه سد برای مدل HS 153
٦-٤-٤- مدل رفتاری هذلولی Chang and Duncan مورد استفاده برنامه Feadam 154
٦-٤-٥- پارامترهای مصالح بدنه سد برای مدل HS 156
٦-٤-٦- ارزیابی مدل 157
٦-٤-٧- تعیین پارامترهای میرایی مصالح 159
٦-٤-٧-١- آنالیز مقدار ویژه 160
٦-٥- تقریب پی بدون جرم برای آنالیز دینامیکی 161
٦-٦- انتخاب زلزله برای تحلیل دینامیکی 162
٦-٦-١-مشخصات شتابنگاشت های واقعی حوزه نزدیک و دور مورد استفاده در آنالیز دینامیکی 163
٦-٦-٢ -نمایش تاریخچه زمانی شتابنگاشت حوزه نزدیک اعمالی 165
٦-٦-٣-نمایش تاریخچه زمانی شتابنگاشت های حوزه دور اعمالی 166
٦-٧-آنالیز استاتیکی 167
٦-٨-آنالیز دینامیکی وتحلیل خروجی نتایج حاصل ه از آنالیزهای لرزه ای شتابنگاشت های حـوزه دور
و نزدیک گسل 169
٦-٨-١-نحوه انجام آنالیز دینامیکی 169
٦-٨-١-١- استفاده از مدل الاستوپلاستیک HS 170
٦-٨-١-٢- بارگذاری و شرایط تکیه گاهی 170
٦-٨-٢-بررسی خروجی های آنالیز مربوط به زلزله های حوزه دور و نزدیک PGA آیین نامه ای 170
٦-٨-٢-١-مقایسه نتایج تغییر مکان آنالیز دینامیکی حوزه دور و نزدیک 171
٦-٨-٢-٢-مقایسه نتایج شتاب ها برای زلزله هایحوزه دور و نزدیک 177
٦-٨-٢-٣-مقایسه نتایج تنش و کرنش ها برای زلزله هایحوزه دور و نزدیک 181
٦-٨-٣-مقایسه خروجی های زلزله های دارای دو شتابنگاشت حوزه نزدیک و دور 187
٦-٨-٣-١-مقایسه نتایج تغییر مکان ها برای حوزه دور و نزدیک زلزله Kocaeli: 187
٦-٨-٣-٢-مقایسه نتایج شتاب ها برای حوزه دور و نزدیک زلزله Kocaeli 190
٦-٨-٣-٣-مقایسه نتایج تنش و کرنش حوزه های نزدیک و دور زلزله Kocaeli 191
٦-٨-٣-٤-مقایسه نتایج تغییر مکانها برای حوزه دور و نزدیک زلزله prieta Loma 195
٦-٨-٣-٥-مقایسه نتایج شتاب ها برای حوزه دور و نزدیک زلزله prieta Loma 196
٦-٨-٣-٦- مقایسه نتایج توزیع تنش ها و کرنشها برای حوزه دور و نزدیک زلزله 197
Loma
٦-٨-٤-تحلیل رفتار لرزه ای سد در اثر زلزله های حوزه نزدیک با PGA بالا 199
فصل هفتم : نتیجه گیری و پیشنهادات
نتیجه گیری 204
پیشنهادات 205
