اثر زلزله بر گسترش ترك منفرد در سد سفيدرود با استفاده از روش المان مرزي دوگانه‌ي چند دامنه

EFFECT OF EARTHQUAKE ON DISCRETE CRACK PROPAGATION IN SEFIDRUD DAM USING MULTI REGION DUAL BOUNDARY ELEMENT METHOD IN THE TIME DOMAIN

در اين نوشتار با استفاده از رويكرد مكانيك شكست ديناميكي، اثر زلزله بر گسترش ترك در سد سفيدرود بررسي شده است، و در آن با معرفي معادلات انتگرال مرزي تغيير مكان و بردار تنش، از تركيب روش المان مرزي چنددامنه و روش المان مرزي دوگانه در فضاي زماني براي مدل‌كردن هندسه‌ي پيچيده‌ي سد پشت بنددار سفيدرود استفاده شده و گسترش ترك در پايه‌ي شماره‌ي 15 سد مذكور در اثر زلزله مورد تحليل قرار گرفته است. كاربرد هم‌زمان روش المان مرزي چنددامنه و روش المان مرزي دوگانه باعث مي شود كه مدل‌سازي قسمت هاي مختلف بدنه‌ي سد و رديابي مسير گسترش ديناميكي ترك با درنظرگرفتن مفاهيم مكانيك شكست را بتوان به‌راحتي انجام داد. همچنين با گسترش ترك، فقط المان‌هاي جديد به المان هاي قبلي اضافه مي شود كه اين امر باعث كاهش زمان و هزينه‌ي محاسباتي مي ‌شود. سناريو هاي مختلفي براي محل ترك اوليه از نظر طول و تراز آن در جدار پايين‌دست بدنه در نظر گرفته شده است. نتايج حاصل از اين تحقيق دوبعدي در همان محدوده‌ي ترك هاي مشاهده‌شده در بدنه‌ي سد در اثر زلزله قرار دارد. براي حصول تطابق كامل مسير گسترش ترك‌هاي پيش‌بيني‌شده با ترك‌هاي سد واقعي استفاده از مدل‌هاي سه‌بعدي پيشنهاد مي‌شود.

In the present study, the effect of earthquake on the crack propagation on the Sefidrud dam is presented using the concept of dynamic fracture mechanics. After the introduction of displacement and traction boundary integral equations, the dual boundary element method and multi region boundary element method are mixed to simplify the modeling of complicated configurations of buttress dams. The seismic crack propagation of buttress No. 15 of the Sefidrud dam is analyzed using the proposed mixed method. Different parts of the dam body and dynamic crack propagation can be modeled easily, with regard to simultaneous application of boundary element and multi-domain dual boundary element methods. Also, new elements are added to the previous elements in the crack growth modeling, which cause a reduction in calculation time. Seven cases, based on the level and length of initial cracks in the body of the downstream wall, are considered. The time domain analysis for stable crack conditions is considered in case A. In other cases (B, C, D, E, F and G), analyses are performed for different unstable cracks, considering crack growth and crack face contacts. The effect of initial crack length on crack propagation in the Sefidrud dam can be observed by comparison of cases B, C and D. When larger initial crack length is considered, the crack reaches the body of the upstream wall before the main shock of acceleration records. Four cases (D, E, F and G) are analyzed for comparison of initial crack levels. The results of the present study are in good agreement with the observed crack profiles of the dam after the earthquake. It is, however, worth mentioning that 3D analysis is preferred for better simulation.