Seismic optimization of concrete gravity dams using probabilistic analysis

Ghaedrahmati, Arash and Pasbani Khiavi, Majid and Ghorbani, Mortaza Ali (2017) Seismic optimization of concrete gravity dams using probabilistic analysis. Masters thesis, university of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (بهینه¬سازی لرزه¬ای سد بتنی وزنی با استفاده از تحلیل احتمالاتی)
Arash Ghaedrahmati.pdf

Download (420kB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

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. Therefore, hydrodynamic dampers with different materials was used on the upstream of the dam body to reduce the effect of the dam and reservoir interaction on seismic response. The use of hydrodynamic dampers, in addition to reducing the hydrodynamic pressure against the dam, the economic aspect of the design is also less expensive than other designs. In this thesis, in order to increase efficiency of hydrodynamic dampers, it’s optimized dimensions through Monte Carlo probability analysis as a modern method of optimizing structures, were studied. ANSYS software that is based on finite element method is used for modeling and analysis. Flexibility of foundation is considered in modeling and 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 pine flat dams in California, is selected as a case study and EL Centro, San Fernando and North Ridge earthquakes is applied to the model. According to the obtained results from probabilistic analysis model, which shows the sensitivity of the dam seismic responses to the rubber damper dimensions, suitable range of the rubber damper dimensions to the safe and optimum design has been proposed.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: بهینه¬سازی لرزه¬ای سد بتنی وزنی با استفاده از تحلیل احتمالاتی
Persian Abstract: در طراحی سیستم¬های مهندسی، طرحی مطلوب¬تر است که علاوه بر تأمین اهداف موردنظر، هزینه کمتری نیز داشته باشد. ازاین‌رو کمینه کردن هزینه و بهینه¬سازی طرح¬های مهندسی از دیرباز در علوم مهندسی موردتوجه قرار گرفته است. ازجمله این مسائل می¬توان به مسئله ساخت سدهای بتنی وزنی اشاره کرد که با توجه به حجم زیاد بتن مصرفی در بدنه سد از اهمیت بسزایی برخوردار است. بخش زیادی از نیروی دینامیکی اعمالی بر سد ناشی از نیروی هیدرودینامیکی تولیدشده در مخزن در اثر اندرکنش سد و مخزن می¬باشد که افزایش مقدار پاسخ-های لرزه¬ای وارده بر سد را به دنبال دارد. یکی از راه¬های کاهش تأثیر اندرکنش سد و مخزن بر روی پاسخ¬های لرزه¬ای، استفاده از میراگرهای هیدرودینامیکی بر روی بدنه¬ی بالادست سد، در محل تماس سد با مخزن می¬باشد. استفاده از میراگرهای هیدرودینامیکی علاوه بر کاهش فشار هیدرودینامیکی وارده بر بدنه سد، ازنظر اقتصادی نیز دارای هزینه کمتری نسبت به سایر طرح¬ها می¬باشد. در این پایان¬نامه، در جهت افزایش بهره¬وری استفاده از میراگرهای هیدرودینامیکی، به بهینه¬سازی ابعاد آن از طریق تحلیل احتمالاتی مونت¬کارلو به‌عنوان یک روش نوین در زمینه بهینه¬سازی سازه¬ها، پرداخته شده است. برای این منظور از نرم‌افزار ANSYS که مبتنی بر روش اجزای محدود می¬باشد برای مدل¬سازی و تحلیل استفاده شده است. در مدل¬سازی، انعطاف¬پذیری فونداسیون در نظر گرفته شده و از شرط مرزی سامرفلد برای مرز دوردست قطع‌شده، استفاده شده است. مصالح سد بتنی وزنی دارای رفتار همگن و ایزوتروپیک بوده و آب مخزن به‌صورت محیطی همگن و ایزوتروپ، غیر لزج، غیر چرخشی و با تغییر مکان¬های کوچک فرض شده است. با توجه به شرایط حاکم بر رفتار سد بتنی وزنی و شکل هندسه مخزن، مسئله به‌صورت دوبعدی در نظر گرفته شده و برای انجام تحلیل لرزه¬ای از روش حل نیومارک استفاده شده است. به‌عنوان یک مطالعه موردی، سد بتنی وزنی پاین¬فلت در ایالت کالیفرنیای آمریکا انتخاب شده است و زمین¬لرزه¬های EL Centro ، San Fernando و North Ridge به مدل اعمال شده است. با توجه به نتایج حاصل از تحلیل احتمالاتی که میزان حساسیت پاسخ¬های لرزه¬ای وارده بر سد را نسبت به ابعاد میراگرلاستیکی نشان می¬دهد، محدوده¬ی مناسبی از ابعاد میراگرلاستیکی جهت طراحی ایمن و بهینه پیشنهاد داده شده است.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Pasbani Khiavi, MajidUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Ghorbani, Mortaza AliUNSPECIFIED
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: 14 Oct 2018 13:03
Last Modified: 14 Oct 2018 13:03
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/620

Actions (login required)

View Item View Item