یادداشت فنی: تحلیل استاتیکی و دینامیکی تنش-کرنش در سدهای خاکی با استفاده از نرم افزار آباکوس (مطالعه موردی: سد خاکی آزادی)

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه آیت‌الله العظمی بروجردی(ره)،

2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد آب و سازه‌های هیدرولیکی، دانشگاه آیت‌الله العظمی بروجردی(ره).

3 گروه مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی دانشگاه ایت الله العظمی بروجردی(ره)

چکیده

چکیده
تحلیل لرزه‌ای سدهای خاکی و سنگریزه‌ای، عموماً با دو روش شبه استاتیکی و دینامیکی انجام می‌گیرد. هرچند که روش شبه استاتیکی با کاربرد آسان و فرضیات ساده، ایمنی سد را ارائه می‌دهد؛ اما بعضاً ممکن است به نتایج غیر ایمن و غیر اقتصادی منجر گردد. در مطالعه حاضر از قاعده میرایی رایلی در محاسبات تنش و کرنش سد خاکی آزادی پس از پایان مرحله ساخت و در حالت تراوش پایدار و از دو تحلیل استاتیک و دینامیک به صورت غیر خطی استفاده شده است. همچنین از مدل رفتاری ساده الاستوپلاستیک مبتنی بر معیار موهر-کولمب در نرم‌افزار آباکوس استفاده شده است. مقایسه نتایج تحقیق نشان می‌دهد که در هر دو تحلیل بیشترین کرنش هسته سد آزادی در بالای هسته و بیشترین تنش در هنگام زلزله در قسمت کف اتفاق افتاده است. همچنین تنش در حالت دینامیکی نسبت به استاتیکی در جهت σxx 49%، در جهت σxy 30% و در جهت σyy 28% بیشتر است. در تراز کف حداکثر تنش پوسته %29، در تراز میانی %68 و در تراز بالا %72 بیشتر از هسته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of static and dynamic stress-strain analysis in earth dams (Case Study: Azadi Earth Dam)

نویسندگان [English]

  • ahmadreza mazaheri 1
  • mostafa zeinolebadi rozbahani 2
  • behrang beiranvand 3
1 1Assistant Prof., Dept. of Civil Engineering, University of Ayatollah ozma Borujerdi
2 M.Sc. Graduate, Dept. of Civil Engineering, Water and Hydraulic Structures, University of Ayatollah ozma Borujerdi.
3 Ms. Graduated, Water Engineering and Hydraulic Structures, Ayatollah Boroujerdi University
چکیده [English]

Seismic analysis of earth and pebble dams is generally carried out in two quasi-static and dynamic methods. Although the quasi-static method with easy application and simple assumptions provides barrier safety, it can sometimes lead to unsafe and uneconomical results. In the present study, the Riley attenuation rule is used in stress and strain calculations of the Azadi dam and both nonlinear static and dynamic analysis are used. Also, a simple elastoplastic behavior model based on the Mohr-Coulomb criterion in Abaqus software has been used. Comparison of the results showed that in both analyzes the maximum strain of Azadi dam core was above the core and the highest stress occurred during the earthquake in the bottom. Also, dynamic stress is higher than static in σxx direction 49%, σxy% 30 direction and σyy% 28 direction. At the floor level, the maximum crustal stress is 29% higher in the middle level, 68% higher and in the upper level 72% higher than the core.

کلیدواژه‌ها [English]

  • ABAQUS
  • Static analysis
  • Dynamic analysis
  • Stress
  • Strain
طرح سد مخزنی آزادی، 1382. مطالعات مرحله دوم، لرزه‌خیزی و مهندسی زلزله مهندسین مشاور آبدان فراز، شرکت سهامی آب منطقه‌ای غرب
ABAQUS Theory Manual, version 6.11-3., 2011. Dassault Systems.
Ambraseys, N. N., and Sarma, S.K., 1967. The response of earth dams to strong earthquakes, Geo-Technique, 7: 18l-213.
Bandini, V., Biondi, G., Cascone, E., Rampello, S., 2015. A GLE-based model for seismic displacement analysis of slopes including strength degradation and geometry rearrangement. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 71:128–142.
Elia, G., Amorsi, A., Chan, A.H.C., Kavadas, M.J., 2011. Numerical Prediction of  the  Dynamic  Behavior  of  two  Earth Dams  in  Italy  Using  a  Fully  Coupled  Nonlinear Approach,   International   Journal   of Geomechanics, 11: 504-518
Huang, L.J., 2014. Seismic Response Analysis of Earth Dam s Embanked with Soil based Controlled Low Strength Material s Using Finite Element Method, International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, 4: 159-165
Mukherjee, S., 2013. Seismic slope stability analysis of earth dam: some modern practices, International Journal of Recent advances in Mechanical Engineering (IJMECH), 2: 41-50
Panulinova, E., and Harabinova, S., 2014. Methods for analyzing the stability of an earthen dam slope, advanced materials research, 969: 245-248.
Sarma, S. K., 1975. Seismic stability of earth dams and embankments. Géotechnique, 25: 743.761
Tsai, P., Hsu, S., Lai, J., 2009. Effects of core on dynamic responses of earth dam, ASCE, Geotechnical special publication, 197: 8-13.
Tsompanakis, Y.D., Lagaros, N.N., Psarropoulos, P.C., Georgopoulos, E., 2009. Simulating the seismic response of embankments via artificial neural networks. Soil dynamics and earthquake Engineering, 29: 782-798.
Wang, Z.L., Makdisi, F.I., and Egan, J., 2006. Practical applications of a nonlinear approach to analysis of earthquake-induced liquefaction and deformation of earth structures. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 26: 231–252.
Zienkiewicz, O.C., 1977. The finite element method, McGraw Hill, London.