تحليل پاسخ واژگوني برج هاي آبگير آزاد-ايستا تحت پالس هاي لرزه اي

Overturning response analysis of free-standing intake towers subjected to seismic pulses

در اين مقاله به بررسي پاسخ واژگوني و حركت گهواره اي برج هاي آبگير آزاد -ايستا تحت پالس هاي لرزه اي پرداخته شده است. برج آبگير سد بريونز براي اين مطالعه انتخاب شده است. برج آبگير در دو حالت آزاد-ايستا و مهارشده مدلسازي شده كه در حالت آزاد-ايستا سه شرايط اصطكاكي مختلف ميان كف برج آبگير و پي زير آن در نظر گرفته شده است. اين شرايط اصطكاكي شامل: 1- ضريب اصطكاك2 ،0/58- ضريب اصطكاك1/73، و3- ضريب اصطكاك بي نهايت است. برج آبگير بصورت سه بعدي در سه حالت خشك، مستغرق و نيمه مستغرق مدلسازي شده اند. اندركنش آب و سازه بوسيله رفتار اويلري-لاگرانژي درنظر گرفته شده است. به منظور صحت سنجي مدلسازي از مقايسه نتايج بلوك هاي صلب و انعطاف پذير بدست آمده توسط ساير محققين و نتايج حاصل شده توسط نرم افزار تجاري مورد استفاده يعني آباكوس استفاده شده است. پاسخ هاي واژگوني برج آبگير كه شامل: تغيير مكان نسبي نوك برج، لغزش و بازشدگي كف برج مي باشند، تحت پالس هاي لرزه اي از نوع سينوسي، با سه زمان تناوب 1 ،0/5 و1/5 ثانيه و شدت 0/2 تا 1 برابر شتاب زمين استخراج و تحليل شده است. نشان داده شده است كه وجود آب اطراف بلوك تاثير چشمگيري در پاسخ هاي واژگوني دارد. همچنين مقدار تنش هاي كششي در حالت آزاد-ايستا بيش از 50درصد نسبت به حالت مهارشده كاهش يافته است

In this paper, the overturning response and the rocking motion of free-standing intake towers is investigated under seismic pulses. Briones dam’s intake tower is selected for this purpose. The intake tower is modeled in two free-standing and anchored conditions, that in the free-standing model, three different frictional conditions are considered between the bottom of the tower and the underlying foundation. The frictional conditions include the coefficients of friction as: 1) μ = 0.58; 2) μ = 1.73; 3) μ = ∞. The intake tower is modeled three-dimensionally in three dry, submerged and semi-submerged states. The water-structure interaction is considered by the Eulerian-Lagrangian approach. In order to validate the modeling, the results of rigid and flexible blocks obtained by other researchers and the results obtained by the adopted software, i.e. Abaqus, are compared. The tower overturning responses include the tower’s top relative displacement, the base sliding, and the tower’s base opening, which are extracted and analyzed under seismic sine pulses with three time periods of 0.5s, 1s and 1.5s, and intensities of 0.2g to 1g. It is shown that the presence of the surrounding water has a significant effect on the overturning responses. Also, the tensile stresses in the free-standing state decreased by more than 50% compared to the anchored one.