‌سدهای بتنی

بررسی رفتار لرزه‌ای سدهای بتنی‌‌، به دلیل اهمیت ایمنی سد در هنگام زلزله، مورد توجه بسیاری از محققین بوده است. زیرا تخریب این سازه‌ها در اثر زلزله می‌تواند آثار سو اقتصادی و اجتماعی در پی داشته باشد. از میان سدهای زیادی که در طول تاریخ دچار شکست و خرابی شده فقط تعداد معدودی به دلیل وقوع  زلزله بوده و هیچکدام از آنها نیز سد بتنی مهمی نبوده است.

برای ارزیابی ایمنی و پایداری سدهای موجود، تعیین کفایت اصلاحات مورد نظر برای بهسازی و ارتقای سدهای قدیمی و برای ارزیابی طرح‌های پیشنهاد شده برای احداث سدهای جدید، ضروری است اثرات زلزله بر رو‌ی این سدها ارزیابی شود. پیش بینی رفتار سدهای بتنی در زمان وقوع زلزله یکی از پیچیده‌ترین و سخت‌ترین مسائل در دینامیک سازه است. ‌

‌در زمان حرکات شدید زلزله، درزهای ساختمانی قائم ممکن است بلغزد یا باز شود. بتن ترک بخورد و آب مخزن در بعضی قسمت‌ها از سطح سراب سد جدا شده‌، منجر به خلا زایی (کاویتاسیون) شود. این پدیده‌ها خطی نبوده و شبیه سازی و توضیح صحیح علل آنها بی‌نهایت مشکل است. نیروهای زلزله صرفاً به عنوان نیروهای استاتیکی تلقی شده و بارهای ثقلی ترکیب می‌شوند.

بر اساس معیارهای طراحی سنتی، ضریب اطمینان بزرگی باید در مقابل واژگونی لغزش و ایجاد تنش بیش از حد در همه حالات بارگذاری در نظر گرفته شود‌. تنش‌های فشاری باید کمتر از حد مجاز باشد. تنش کششی معمولاً مجاز نیست و اگر هم مجاز باشد احتمال ترک خوردن بتن چندان جدی گرفته نمی‌شود. تنش عامل محدود کننده‌ای در طراحی سدهای بتنی وزنی نیست.

رفتار لرزه‌ای سدهای بتنی قوسی

در آنالیز لرزه‌ای سدهای بتنی معمولاً فونداسیون بدون جرم فرض می‌شود. روش‌های جدید نشان می‌دهد که این فرض، که بعنوان یک روش استاندارد پذیرفته شده‌، تاثیر مصالح فونداسیون و میرایی تشعشعی را در پاسخ دینامیکی سد در نظر نمی‌گیرد.

با توجه به اینکه در سدهای قوسی، نیرو از طریق یک رفتار قوسی به تکیه گاه‌ها منتقل می‌شود، اندرکنش سد و فونداسیون در پاسخ لرزه‌ای این نوع از سدها بسیار مهم است. در آنالیزهای سدهای بتنی وزنی و قوسی روش‌های مختلفی برای مدلسازی تاثیر اندرکنش مخرن و فونداسیون در رفتار سازه اصلی موجود است.

شکل وابعاد فونداسیون در روش فونداسیون بدون جرم تاثیری در تغییر مکان تاج سد و تنش‌های قوسی و طره‌ای ندارد‌. در روش فونداسیون جرمدار نیز
شکل و ابعاد فونداسیون تاثیری در تغییر مکان تاج سد و تنش‌های قوسی ندارد اما تغییر شکل فونداسیون از مکعب مستطیل به نیمکره باعث افزایش تنش‌های طره‌ای شده است. افزایش شعاع فونداسیون نیز تاثیری در رفتار لرزه‌ای سد نداشته است.

برای در نظر گرفتن جرم و میرایی تشعشعی در فونداسیون سدها ‌از مدل ویسکوز، که قابل استفاده در روش مستقیم در فضای زمانی بوده، استفاده شده است. ‌با توجه به این که این مدل سازی‌ها قابل استفاده در تحلیل‌هایی است که در فضای زمان انجام می‌شود می‌توان از آنها در مدل‌های غیر خطی نیز استفاده نمود.

نتایج نشان داد که جرم فونداسیون باعث کاهش پاسخ سد بتنی قوسی می‌شود. این کاهش در تنش های طره ای خیلی بیشتر از تنش‌های قوسی و تغییر مکان تاج سد است. بنابراین طرح‌هایی که بر اساس نتایج مدل بدون جرم سد طراحی شده‌اند، طرح‌های دست بالایی هستند.از طرف دیگر شکل و ابعاد فونداسیون تاثیر زیادی در نتایج تحلیل‌ها نداشت. ‌بنابراین مدلسازی فونداسیون به ابعادی که هم اندازه با سد باشد می‌توان تاثیر سختی، جرم و میرایی تشعشعی را در مدل لحاظ نمود و نیازی به مدلسازی فونداسیون با ابعاد بزرگ نیست.