بررسی پاسخ لرزه‌ای غیر‌خطی سد‌های بتنی قوسی موجود تحت ورودی زلزله کالیبره شده حاصل از روش دیکانوولوشن

در این مقاله اثرات ورودی زلزله کالیبره شده حاصل از روش دیکانوولوشن در بستر پی بر روی پاسخ خطی و غیر‌خطی سدهای بتنی قوسی مورد بررسی قرار گرفته است. غیر‌خطی، ناشی از لغزش و باز و بسته شدن درزها‌ی انقباضی بدنه سد می‌باشد. دریاچه تراکم‌پذیر فرض شده و با روش المان محدود و شرایط مرزی مناسب مدل گردیده است. برای جلوگیری از انعکاس امواج منتشر‌شده به داخل پی از شرایط مرزی ویسکوز استفاده شده است. سد شهید عباسپور به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده و آنالیز در دو گام صورت می‌گیرد: نخست آنالیز دیکانوولوشن انجام می‌شود که دامنه و محتوی فرکانسی زلزله اعمالی به بستر مدل پی را به‌گونه‌ای تنظیم می‌کند که پاسخ شتاب مطلوب در سطح مشترک پیسد به دست آید و با زلزله میدان آزاد مطابقت داشته باشد سپس، پاسخ سیستم سدپیدریاچه تحت زلزله کالیبره شده اعمالی در بستر پی محاسبه می‌گردد. نتایج روش دیکانوولوشن موجود انطباق خیلی خوبی را بین پاسخ بازتولید شده در نقاط مختلف دره تحت زلزله کالیبره شده و مولفه‌های افقی زلزله میدان آزاد نشان می‌دهد. از یک روش دیکانوولوشن اصلاح شده‌ای برای زلزله قائم استفاده شده است که همگرایی بهتری را برای زلزله‌های فرکانس ‌بالا نتیجه می‌دهد. نوآوری این مقاله بررسی اثرات ورودی زلزله کالیبره شده حاصل از روش دیکانوولوشن علاوه بر اثرات غیرخطی درزهای انقباضی و پی جرمدار بر پاسخ سیستم سدپیدریاچه می‌باشد. بر اساس نتایج ، مدلسازی درزهای انقباضی باعث کاهش تنش کششی به محدوده مجاز تنش در نواحی میانی تاج سد و تکیه گاه های نزدیک تاج سد شده است.

Nonlinear Seismic Response of an Existing Concrete Arch Dam Subjected to Deconvolved Earthquake Input

In the present paper, the effects of deconvolved earthquake input on the linear and nonlinear seismic response of an existing arch dam in a 3D space are investigated. nonlinearities originate from the opening/slipping of the vertical contraction joints within the dam body. The reservoir -structure interaction is taken into account by the finite element method with the appropriate boundary conditions. The reservoir was assumed to be compressible. The Shahid Abbaspour arch dam was selected for the case study. Finally, the viscous condition at the farend boundary of the foundation is used to model the radiation effect. A quasi elastic damping model is utilized. The stiffness and mass proportional damping, equivalent to 10% of the critical damping based on the 2Hz and 6Hz frequencies of the dam foundation system, is applied to the structure. Three components of the 1994 Northridge earthquake as maximum credible earthquake are selected as the free field ground motions. The analysis is carried out in two steps. First a deconvolution analysis is performed to adjust the amplitude and frequency contents of an earthquake ground motion applied at the base of the foundation to achieve the desired output ground acceleration at the damfoundation interface at the different points. Then the calibrated base acceleration history is applied to the foundation base of the damreservoirfoundationsystem to perform the seismic analysis. Based on the results, spectra of the response at the damfoundation interface at different points match very closely with the spectra of the horizontal free field ground motions. However, the existing deconvolution procedure does not produce appropriate results for high frequency ground motion records. To overcome such limitation, a modified procedure has been used for vertical earthquake which has led to better convergence. In existing procedure, a correction factor for each frequency is computed using the ratio of the Fourier amplitudes of the reproduced ground acceleration at the damfoundation interface and freefield ground acceleration signals in a given iteration. The acceleration signal applied at the base of the foundation model is modified using the correction factor for each frequency. In modified procedure, Instead of adjusting the Fourier amplitudes, the response spectra at different frequency are adjusted. It is worth mentioning that the main novelty of the present investigation, is that it takes into account the effects of deconvolved earthquake input in addition to both the joints nonlinearity. According to the analyses, modeling vertical contraction joints leads to a decrease in the maximum value of stensile stress levels through the dam body by 6%. The extreme values of joints opening/sliding experienced by the contact elements located on the upstream face along the crest are 6.3mm and 18.1mm, respectively. The maximum values for joints sliding occurred in vicinity of the abutments. Also, maximum values of joint opening/sliding along the height of the dam body experienced by the contact elements located between the central cantilever and the adjacent ones on the upstream face occurred in crest of the dam body. However, to achieve more realistic results, other factors such as the spatial variation in ground motion, should be considered.