21223

۲۱۲۲۳

بررسي عددي عملكرد لرزه اي سدهاي خاكي با استفاده از منحني هاي شكنندگي

كارشناسي ارشد

مهندسي ژئوتكنيك

۱۳۹۸

۱۳۹۸/۰۶/۲۴

دكتر محمد حسن بازيار

عمران

امروزه سدهاي خاكي بيش از ۷۲ درصد سدهاي جهان را شامل مي¬شوند. عواملي نظير امكان احداث بر روي پي¬هاي با صلبيت كم، امكان احداث در دره¬هاي عريض، هزينه¬ي احداث كمتر، اجراي آسان¬تر و عملكرد مناسب در برابر زلزله؛ اولويت ساخت سد در جهان را به سمت احداث سدهاي خاكي سوق داده است. درنتيجه لزوم بررسي عملكرد لرزه¬اي اين سازه¬هاي ژئوتكنيكي همواره مورد توجه محققين قرارگرفته است. يكي از مهم¬ترين شاخص¬هاي بررسي عملكرد لرزه¬اي سدهاي خاكي، ارزيابي تغييرمكان ماندگار رخ‌داده تحت تحريكات لرزه¬اي وارده مي¬باشد. از طرف ديگر به منظور بيان كمي آسيب‌پذيري اجزاي مختلف سازه-اي و يا غير سازه¬اي؛ مي¬توان احتمال وقوع يا فراگذشت از يك ميزان خسارت خاص را برحسب يك ويژگي معرف زلزله بيان نمود. تكرار اين عمليات براي مقادير مختلف فاكتور زلزله، منجر به توليد منحني¬هاي نرمال شده¬اي موسوم به منحني¬هاي شكنندگي مي¬گردد. درنتيجه به منظور بررسي عملكرد لرزه¬اي، از روش¬هاي احتمالاتي منحني¬هاي شكنندگي جهت ارزيابي تغييرمكان‌هاي ماندگار سدهاي خاكي طي تحريكات لرزه¬اي استفاده‌شده است. سدهاي خاكي اندرسون و لكسينگتون (لنيهان) در ايالت كاليفرنيا به عنوان مطالعات موردي اين پژوهش جهت ارزيابي عملكرد لرزه¬اي انتخاب‌شده‌اند. تغييرمكان ماندگار به عنوان شاخص آسيب تحليل شكنندگي انتخاب‌شده و سپس با استفاده از توصيه¬هاي آيين¬نامه¬هاي طراحي لرزه¬اي سدهاي خاكي در جهان، نشريه¬ي شماره¬ي ۶۲۴ ايران و قضاوت مهندسي، حدود كمي حالات آسيب براي مطالعات موردي تعيين گرديده¬اند. مدل¬سازي عددي مطالعات موردي توسط نرم¬افزار تفاضل محدود فلك و به‌صورت دوبعدي انجام پذيرفته است. صحت¬سنجي مدل¬ها با استفاده از نتايج ثبت‌شده توسط ابزار دقيق نصب‌شده در سدهاي مدنظر، طي تحريكات لرزه¬اي واقعي تأييد گرديده است. همچنين نتايج اين مدل¬سازي¬ها با نتايج ارائه‌شده توسط روش-هاي تخمين ماندگار مبتني بر بلوك لغزان نيومارك، مقايسه شده است. درنهايت منحني¬هاي شكنندگي مطالعات موردي بر اساس سه فاكتور معرف شدت زلزله شامل حداكثر شتاب زمين، چگالي انرژي ويژه و شدت آرياس، محاسبه و مقايسه شده¬اند. همچنين اثرگذاري انرژي زلزله بر منحني¬هاي شكست مطالعات موردي با در نظر گرفتن مباحث تحريكات حوزه¬ي نزديك و دور، مورد ارزيابي قرارگرفته است. واژه‌هاي كليدي: سدهاي خاكي، تغييرمكان¬ ماندگار، منحني¬هاي شكنندگي، تفاضل محدود، انرژي زلزله.

1398/08/04

Numerical study on seismic performance of earth dams using fragility curves

10/26/2019 12:00:00 AM

Nowadays, more than 72 percent of world’s dams consist of earth dams. Factors such as possibility of construction on low rigidity foundations, possibility of construction in wide valleys, lower cost of construction, easier implementation and proper operation against earthquakes make earth dams as priority of dam construction in the world. Therefore, investigation of seismic performance of these geostructures has always been considered by researchers. One of the most important indicators of seismic performance of embankment dams is to evaluate permanent displacements under seismic excitations. On the other hand, in order to quantify the damage of different structure or non-structure parts, the probability of occurrence of a particular damage can be expressed in terms of an earthquake indicator. The repetition of these operations for different values of the earthquake indicator leads to a curve called fragility curve. Thus, in order to investigate seismic performance, the probabilistic fragility curves methods are used to evaluate the permanent displacements of the embankment dams during seismic excitation. In this paper, the Anderson and the Lexington (Lenihan) dams, two earth dams in the state of California, have been chosen as case studies to evaluate seismic performance. Permanent displacement is chosen as an index of damage of the fragility analysis, and then by consulting the codes of earth dams' seismic design in the world, the no.624 code of Iran and engineering judgment, some of the damage limit states have been determined for case studies. Numerical modeling of case studies has been conducted by finite difference software,FLAC 2D. The models’ verifications have been confirmed by using the results of the accurate instruments installed in the dams through real seismic loading. Also accuracy of the proposed models is checked by comparing these results with those presented by permanent displacements evaluating methods based on Newmark’s sliding block. Finally, the fragility curves of case studies are calculated based on three different factors of earthquake intensity including Peak Ground Acceleration (PGA), Specific Energy Density (S.E.D) and Arias Intensity (Ia). Furthermore, the effect of earthquake energy on the fragility curve of case studies is evaluated by considering the concepts of near field and far field excitations. Keywords: Earth dams, Permanent displacements, Fragility curves, Finite difference, Earthquake energy.