تحلیل دینامیکی سد بتنی وزنی با در نظر گرفتن اندرکنش سد و مخزن (مطالعه موردی: سد بتنی وزنی کوینا)

امروزه ساخت و احداث سدها به‌منظور جمع‌آوری و نگهداری آب رودخانه‌ها برای مصارف آشامیدن، کشاورزی، صنعت امری اجتناب‌ناپذیر است. بااین‌وجود سدها، سازه‌های عظیمی هستند که خطرات بالقوه‌ای را برای جامعه پایین‌دست خود به همراه دارند و شکست آن‌ها می‌‌تواند فاجعه‌آمیز باشد. تحلیل دینامیکی سدهای بتنی به‌دلیل وجود مخزن، نسبت به سازه‌های متعارف از پیچیدگی بیشتری برخوردار است. این پیچیدگی عمدتاً ناشی از اندرکنش سد و مخزن در شرایط لرزه‌ای است. در این پژوهش پاسخ لرزه‌ای سدهای بتنی وزنی با استفاده از نرم‌افزار المان محدود abaqus در شرایط مختلف پر، نیمه‌پر و خالی بودن مخزن موردبررسی قرارگرفته است. بدین منظور سد بتنی وزنی کوینا با مشخصات هندسی و فیزیکی مشخص با اعمال رکوردهای زمین‌لرزه کوبه مورد تحلیل قرارگرفته است. نتایج حاصل از آنالیز المان محدود نشان می‌دهد مقادیر تنش‌های اصلی در حالات مختلف آنالیز بسیار قابل‌توجه است. عمده این تنش‌ها در محل تغییر شیب پایین‌دست (تراز 66.5 متر) رخ‌داده و موجب تمرکز تنش در این قسمت شده‌اند. همچنین بر اساس نتایج با افزایش تراز مخزن بر میزان نوسان جابه‌جایی‌ها و نیز مقدار آن‌ها افزوده می‌شود. این مسئله ناشی از اندرکنش سد و مخزن و تاثیر نوسان فشار هیدرودینامیک مخزن در منحنی تاریخچه زمانی جابه‌جایی تاج سد می‌باشد. به‌طورکلی در شرایط پر بودن مخزن سطح تنش‌ها و جابه‌جایی‌ها نسبت به سایر حالات بیشتر است.

dynamic analysis of concrete gravity dam considering dam-reservoir interaction: case study of koyna dam

today, construction of dams to collect and store river water for different consumption purposes including drinking, agriculture, and industry is inevitable. nevertheless, dams are colossal structures that pose potential dangers to their downstream community and their failure can be catastrophic. dynamic analysis of concrete dams is more complex than that of conventional structures due to the presence of a reservoir. this complexity mainly results from the dam-reservoir interactions in seismic conditions. in this study, the seismic response of concrete gravity dams was investigated using abaqus finite element software in different conditions of full, half-full, and empty reservoir. to this end, koyna concrete gravity dam with specific geometric and physical characteristics was analyzed by applying kobe earthquake records. the results from finite element analysis showed that the values ​​of the main stresses in different modes of analysis were considerably significant. most of these stresses occurred at the site of the downstream slope change (level of 66.5 m), thus causing stress concentration in this area. furthermore, according to the results, upon increasing the reservoir level, the amount and intensity of displacement fluctuations would increase, mainly due to the dam-reservoir interactions and effect of fluctuations in the hydrodynamic pressure of the reservoir in the time curve of the displacement in the crown of dam. in general, in case the reservoir is full, the levels of stress and displacement would be higher than those in other modes.