تحلیل لرزه‌ای غیرخطی سدهای بتنی وزنی با در نظر گرفتن اثر جرم فونداسیون

در سراسر جهان سدها جزء سازه‌های مهم و حیاتی تلقی شده که حفظ پایداری و عملکرد صحیح آن‌ها در طول دوره بهره‌برداری از مسائل دارای اهمیت در مهندسی سازه‌ها محسوب می‌شود. تامین این پایداری نیازمند صرف دقت و توجه بیشتر در مراحل تحلیل، طراحی و ارزیابی مجدد این سازه‌ها می‌باشد. سیستم مورد بررسی در تحلیل این سازه حیاتی، شامل سه محیط بدنه سد، مخزن و فونداسیون بوده که دارای رفتار و ماهیتی متفاوت نسبت به یکدیگر هستند و علاوه‌بر این، در محل تماس مرزهای خود با محیط مجاور، دارای اندرکنش نیز می‌باشند. وجود چنین شرایطی، تحلیل و بررسی این سازه‌ها را دشوار نموده و طراحان را به سمت ساده نمودن شرایط مدلسازی سوق می‌دهد که از جمله آن می‌توان به استفاده از فونداسیون‌های بدون‌جرم اشاره کرد. اما در سال‌های اخیر پژوهش‌های مختلف نشان داده‌اند که چنین فرضی می‌تواند پاسخ‌های سیستم را بسیار بیشتر از آنچه در واقعیت رخ می‌دهد برآورد نماید و این امر بر لزوم در نظر گرفتن جرم فونداسیون در مدل های عددی تاکید دارد. علاوه‌بر این، مواردی از آسیب و شکست رخ داده در سدهای بتنی وزنی نشان داده‌اند که به هنگام وقوع زلزله و وارد شدن رفتار بتن به محدوده غیرخطی، بروز ترک و در نتیجه آن آسیب و شکست در بدنه سد امری محتمل خواهد بود؛ لذا در چنین شرایطی در نظر گرفتن رفتار غیرخطی بتن ضروری به نظر می‌رسد. در این راستا پژوهش‌های مختلف و متنوعی طی سال‌های گذشته در زمینه تحلیل غیرخطی سدهای بتنی وزنی صورت گرفته است. در این مقاله نیز به منظور بررسی اثر جرم فونداسیون بر پاسخ‌های سازه، با تعریف فونداسیون به صورت جرم‌دار و اختصاص شرط مرزی انتهای دور به مرزهای کوتاه شده آن، به تحلیل سیستم‌های سد- مخزن- فونداسیون پرداخته شده است. در این بررسی، سیستم مورد نظر تحت‌اثر بار زلزله قرار گرفته و پاسخ‌های سازه به این بارگذاری که تنها به بدنه سد اعمال گردیده، در دو حالت خطی و غیرخطی استخراج شده‌اند. نتایج نشان‌دهنده اثر مستقیم جرم فونداسیون بر پاسخ‌های سازه به بار زلزله هستند، به طوریکه مدلسازی فونداسیون به صورت جرم‌دار که به حالت واقعی آن نزدیک‌تر است، توانایی کاهش پاسخ‌های سیستم را خواهد داشت که این امر می‌تواند کاهش هزینه‌های اقتصادی طراحی سدهای جدید و ارزیابی مجدد سازه‌های موجود را به همراه داشته باشد.