بررسي اثرات رسوب در مخزن بر سطح آسيب لرزه اي سد بتني وزني تحت زمين لرزه‌هاي حوزه نزديك و دور

Investigation of Sediment in the reservoir on Seismic Damage of Concrete Gravity Dam in the Near-Fault and Far-Fault Ground Motions

در مقاله حاضر تاثير رسوبات انباشته شده در مخزن بر پاسخ ديناميكي غيرخطي سد بتني وزني تحت زمين زلزله‌هاي حوزه نزديك و حوزه دور از گسل با استفاده مدل عددي مورد مطالعه قرار گرفته است. تاثير رسوبات در مخزن به عنوان يكي از عوامل موثر بر پايداري سدهاي بتني وزني همواره مطرح مي‌باشد، لذا تلاش گرديده است تاثيرآن با لحاظ دو ارتفاع مختلف رسوب در مخزن مورد مطالعه گيرد. همچنين جهت بررسي دقيق‌تر موضوع شتاب‌نگاشت‌هاي حوزه نزديك و دور در سه زلزله متفاوت بر سازه سيستم سد - مخزن - فونداسيون اعمال گرديده است. مدل آسيب پلاستيك بتن(CDP) كه شامل رفتار سخت شوندگي و نرم شوندگي كرنشي بتن مي‌باشد در تحليل ديناميكي غيرخطي بكار رفته است. بعنوان مطالعه موردي تحليل ديناميكي غيرخطي و آناليز خرابي لرزه‌اي سد بتني وزني شفارود واقع در استان گلستان تحت زمين لرزه‌هاي حوزه دور و نزديك با همراه لحاظ اثرات رسوبات در مخزن مورد ارزيابي قرار گرفته است. انديس خرابي كلي بعنوان يكي از پارامترهاي پاسخ لرزه‌اي سازۀ سد مورد بررسي، ارائه گرديده است. نتايج بدست آمده از تحليل سد بتني وزني تحت تاثير هر يك از زمين لرزه‌هاي حوزه نزديك و دور به همراه دو ضخامت متفاوت رسوبات در مخزن مورد مقايسه قرار گرفته است. نتايج بدست آمده از تحليل حاكي از تاثير قابل ملاحظه رسوبات انباشته شده در مخزن سد در زمين لرزه‌هاي حوزه نزديك بر رفتار ديناميكي سد بتني وزني مي‌باشد بطوريكه در اين شرايط تخريب بدنه سد افزايش يافته و جابجايي تاج سد كاهش مي‌يايد. ولي در حالت كلي براساس نتايج حاصل نمي توان نظر كلي در خصوص تاثير رسوبات بر ميزان پاسخ سد وسطح آسيب بدنۀ آن ارائه نمود بسته به هندسۀسازۀ سد و نوع شتاب اعمالي پاسخ هر سدي مي تواند متفاوت باشد.

Sediment in the dam’s reservoir has a significant role on mitigation of dynamic response of concrete gravity dams and also the seismic response of dams in near-field motion can be considerably different from those observed in the far field and the near-fault ground motions can cause considerable damage during an earthquake. This paper presents results of a study aimed at evaluating the sediment effects in the near-fault and far-fault ground motions on nonlinear dynamic response and seismic damage of concrete gravity dams including dam-reservoir-foundation interaction. For this purpose, 3 as-recorded earthquake records which display ground motions with an apparent velocity pulse are selected to represent the near-fault ground motion characteristics. The Shafaroud gravity dam, which is selected as a numerical application, is subjected to a set of as-recorded near-fault and far-fault strong ground motion records and three different level of sediment are assumed. Results show that in the near-fault horizontal earthquake with assuming 2 m sediment height a 3.67% reduction and with 8 m sediment height a 10.33% reduction in dam crest displacement are obtained but in far-fault ground motion reservoir sediment do not have a sable pattern effect on dam’s response. Therefore, any dam must be evaluated for sediment effects on its dynamic response individually.