رفتار لرزهای 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.
ایمنی لرزهای و ترمیم سدهای بزرگ
سدهای بزرگ به اولین سازههایی تعلق دارند که بطور اصولی در برابر زلزلههای از سال ۱۹۳۰ طراحی و ساخته شدهاند و ایمنی لرزهای این سدها ناشناخته است. ایمنی و پایداری سدها در مقابل زلزله با توجه به شرایط زمین شناسی و تکتونیکی منطقه از موارد مهم طراحی سدها محسوب میشود.
زلزلهها از عمدهترین پدیدههای تاثیر گذار بر روی سازهها هستند و مهندسان معیارهای طراحی را در راستای مقابله با اثرات آن بکار میگیرند. به لحاظ درجه ایمنی خاص برای سدهای بزرگ (هم از نظر حجم زیاد سرمایه گذاری و هم از نظر تامین ایمنی ساکنین و تأسیسات پایین دست آن)، لازم است که طرح سدهای بزرگ، بزرگترین زلزله قابل باور را در تحلیل مخاطرات و بررسی احتمالات با صرفه نظر از میزان زمان بازگشت آن در طراحی وارد نماید.
بطور کلی انتظار می رود هر سدی که خوب ساخته شود در مقابل زلزله معمولی و متوسط برای مثال با شتاب۰/۲ گرم و یا بیشتر بدون هیچگونه تخریبی مقاومت کند. حقیقتی که سدهای بزرگ در زمان رخداد زلزلهها خراب شدهاند و اینکه بسیاری از زندگیها را از میان برده است، شاید عقیدهای باشد برای اینکه سدها خوب طراحی و اجرا شوند و ایمن در برابر زلزلهها باشند.
عملکرد سدهای بزرگ در زلزله
در ابتدا باید به این موضوع پی برد که در هنگام زمین لرزه چه قسمتهایی از یک سد بیشتر آسیب پذیر است و سپس به مقاوم سازی آن پرداخت. از مطالعه زلزلههای پیشین و اثرات آنها در سدها میتوان طرح برنامه مقاوم سازی را تنظیم نمود. زلزلهها خطراتی در پی دارند که شامل تکان زمین، حرکات گسل، سقوط اجرام به داخل مخزن و ایجاد موج در آن میشود. تکانهای زمین (بیشتر مد نظر مهندسان) همه عضوهای سازه سد را از قبیل سد، فونداسیون، وسایل هشدار دهنده، سازههای وابسته، تجهیزات الکترومکانیک و هیدرومکانیک و غیره تحت تاثیر قرار میدهد. بنابراین تمام این عناصر باید برای ایستادگی و ایمنی در برابر زلزله بررسی و دوباره طراحی و مقاوم سازی شوند.
ارزیابی ایمنی لرزهای
برای ارزیابی سدهای موجود دو موضوع مورد استفاده قرار میگیرد. اول اینکه وقتی یک زلزله قوی اتفاق افتاده است و تجهیزات اندازه گیری، حرکات و تکانهای قوی را ثبت کردهاند و یک بازدید پس از زلزله بعضی صدمات را آشکار کرده است و دوم اینکه وقتی ضوابط آیین نامه طرح لرزهای تغییر میکند و یک روش نوین جایگزین میشود. در سدهای بتنی، مراحل پایه برای ارزیابی دوباره ایمنی لرزهای به ترتیب زیر هستند.
- مشخص کردن پارامترهای مهم ارزیابی ایمنی در برابر زمین لرزه.
- برآورد مشخصات دینامیکی بتن و فونداسیون.
- مدل کردن درزها در هر کجا که ضروری است.
- تحلیل دینامیکی دو یا سه بعدی مدل اجزا محدود سیستم سد -مخزن -فونداسیون.
- آنالیز دینامیکی پایداری بلوک بتنی صرف نظراز درزها و یا ترکها.
- آنالیز دینامیکی پایداری فونداسیون.
- استفاده از آیین نامه ایمنی لرزهای بر پایه نتایج آنالیز زلزله