Investigation of the effects of dam-reservoir interaction in concrete dams in frequency domain using probabilistic analysis

Pasbani Khiavi, Majid Investigation of the effects of dam-reservoir interaction in concrete dams in frequency domain using probabilistic analysis. University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
فایل نهایی طرح پژوهشی- دکتر پاسبانی.pdf

Download (644kB)

Abstract

Considering to the effect of reservoir on seismic performance of concrete gravity dam, the reservoir must be modeled exactly. In the design of engineering systems, it is more desirable that beside of providing the desired goals, required less cost. Therefore, minimizing cost and optimizing engineering designs have been considered in the engineering sciences in a long times. Optimization process is important in the building of concrete dams, due to the large volume of concrete was used in the dam body.Much of the dynamic force acting on the dam caused by the hydrodynamic force generated through the interaction between the dam and reservoir which increase the amount of seismic responses of the dam. In this research, in order to investigation of the effects of frequency loading the Monte Carlo probabilistic analysis is used as a modern method of optimizing structures. ANSYS software based on finite element method is used for modeling and analysis. Sommerfeld boundary condition is used for far field reservoir boundary. The water is taken as an inviscid, compressible and irrotational fluid with small displacements. According to governing equations and geometrical shape of dam, the problem is considered as a two dimensional and seismic analysis is performed by using Newmark time integration scheme. The frequency value is assigned to the model as an input variable. Then the frequency parameter effects on the results including maximum horizontal displacement of the dam crest, maximum tensile stress in the heel, maximum compressive stress in the toe and hydrodynamic pressure on the heel of dam have been studied. The ANSYS software, according to finite element method (FEM), is applied for modeling and analysis. In order to represent the effect of the dynamic loading frequency which is an important parameter in the analysis of the structures, the maximum response values are presented as sensitivity and probability curves. According to the sensitivity diagram of the hydrodynamic pressure response vs. the input frequency, it can be concluded that in the frequency of loading near to the natural frequency of reservoir, the most critical condition happens for seismic display which should be highly considered in designing of concrete dams.

Item Type: Other
Persian Title: بررسی اثرات اندرکنش سد و مخزن در سدهای بتنی در حوزه فرکانس با استفاده از تحلیل احتمالاتی
Persian Abstract: با توجه به اهمیت اثرات اندرکنش سد و مخزن بر روی نمایش لرزه¬ای سدهای بتنی لازم است در تحلیل¬های عددی به مدلسازی و اعمال شرایط تاثیر گذار در سیسـتم توجه ویژه شود. از مهم¬ترین عوامل تاثیرگذار در طراحی و تحلیل سـدهای بتنی مشخصه¬های نیروهای دینامیکی وارده در تحلیل می¬باشد که می تواند پاسخ¬ها را تحت تاثیر قرار دهد. یکی از مهمترین عوامل که ارتباط مستقیم با نمایش هیدرودینامیکی سد بتنی دارد محتوای فرکانسی بارگذاری می باشد که می تواند با توجه به فرکانس اساسی سیستم، توزیع نیروهای هیدرودینامیکی تولید شده در مخزن سد را به دلیل اندرکنش سد و مخزن، تحت تاثیر قرار دهد. در این تحقيق به بررسی تاثیر فرکانس زلزله بر روی پاسخ هیدرودینامیکی ناشی از اندرکنش سد سد بتنی وزنی و مخزن جهت دستیابی به یک مدل مناسب و پیش بینی پاسخ ها پرداخته می¬شود. از نرم¬افزار ANSYS که مبتنی بر روش اجزای محدود می¬باشد برای مدل-سازی و تحلیل استفاده می شود. در مدل¬سازی، فونداسیون به صورت صلب در نظر گرفته شده و از شرط مرزی Sommerfeld برای مرز دوردست، استفاده می¬شود. مصالح سد بتنی دارای رفتار همگن، خطی و ایزوتروپیک و آب مخزن به صورت محیطی همگن و ایزوتروپ، غیرلزج، غیر چرخشی و با تغییر مکـان¬های کوچک فرض می¬شود. برای انـجام انتگرال گیری عددی از روش حل Newmark و در تحلیل احتمالاتی مونت¬کارلو از روش نمونه ¬برداری مکعبی لاتین (Latin Hypercube Sampling)، و همچنین برای تابع توزیع آماری متغیر تعیین شده¬ی ورودی، از تابع توزیع یکنواخت (Uniform) استفاده می¬شود. با توجه به نتایج حاصل از تحلیل احتمالاتی که میزان حساسیت پاسخ¬های سد بتنی وزنی نسبت به تغییرات فرکانس با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش را نشان می¬دهد، تاثير مقدار فرکانس در اثر اعمال شتاب به صورت بارگذاری دینامیکی بر پاسخ¬های اصلی سازه بررسـی شده و ارتباط بین فرکانس بارگذاری و روند توزیع نیروی هیـدرودینامیکی ناشی از اندرکـنش مشخص می¬شود.
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Date Deposited: 07 Nov 2020 06:05
Last Modified: 07 Nov 2020 06:05
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/12033

Actions (login required)

View Item View Item