بررسي تاثير مولفه پيچشي زلزله روي رفتار لرزه اي سدهاي بتني دو قوسي با استفاده از مدل اجزاي محدود

The Effect of Torsional Component of Earthquake on Seismic Response of Arch Dams Using Finite Element Model

در اين مقاله به تاثير مولفه پيچشي بر روي پاسخ لرزه اي سد دو قوسي پرداخته مي شود. براي انجام آناليز از نرم افزار Ansys كه مبتني بر روش اجزاي محدود مي باشد، استفاده شده و تاثير اندركنش سد، مخزن و فونداسيون در مدل لحاظ شده است. با توجه به رفتار و هندسه سدهاي دو قوسي، مدل سازي به صورت سه بعدي انجام گرفته و براي حل معادلات ديناميكي استخراج شده نيز از روش Newmark كه يك روش ضمني و پايدار از لحاظ عددي مي باشد، استفاده شده است. به عنوان يك مطالعه موردي، آناليز لرزه اي سد قوسي ماروپوينت مورد توجه قرار گرفته است. براي بررسي تاثير مولفه پيچشي، در ابتدا با اعمال زمين لرزه الستنرو، مدل تهيه شده براي دو حالت اعمال مولفه هاي انتقالي تنها و اعمال مولفه هاي انتقالي و پيچشي به صورت توام مورد تحليل قرار گرفته و نتايج حاصل با هم مقايسه شده است. نتايج حاصل از تحليل، تاثير مولفه پيچشي را در افزايش پاسخ ها نشان مي دهد. در ادامه براي بررسي شدت زلزله و محتواي فركانسي آن، مدل مورد نظر تحت اعمال مولفه هاي انتقالي و پيچشي زلزله تفت قرار گرفته و نتايج مورد بررسي قرار گرفت. نتايج به دست آمده براي اين حالت تاثير كاهشي مولفه پيچشي را در پاسخ لرزه اي نشان مي دهد. در نتيجه مي توان گفت كه مولفه پيچشي با توجه به شدت زلزله و محتواي فركانسي آن مي تواند پاسخ لرزه اي را افزايش يا كاهش دهد. بنابراين براي طراحي ايمن سدهاي قوسي لازم است كه با انتخاب شتاب نگاشت هاي مناسب زمين لرزه، اثرات مولفه پيچشي را مورد توجه قرار داد.

This study has been conducted to evaluate the effects of torsional component of earthquake on seismic response of concrete arch dams. Ansys software based on finite element method was used for analysis and interaction effect is considered in models. Due to the geometry and behaviour of arch dams, a three-dimensional modelling was carried out in time domain and Newmark time integration scheme was developed to solve the time-discretized equations which are an unconditionally stable implicit method. The Morrow Point arch dam was selected as a case study for dynamic analysis. At first, the model was analysed due to El Centro earthquake for two cases of applying and no applying of torsional component of earthquake and the results are evaluated. Consider to obtained results, it is revealed that the torsional component of El centro earthquake can have the amplification effect on response of dam model. To show the effect of the frequency content of the torsional component and its power amplitude, the Taft earthquake was applied on the model. For this case, obtained results show that the responses are reduced due to applying torsional component. It can be concluded that the seismic response of arch dams could be increased or decreased, depending on the power amplitude and frequency content of the torsional component of earthquake. Finally, it should be mentioned that the effect of torsional component of earthquake must be considered with selecting of appropriate accelerograms for safety design of arch dams