بررسی تاثیر ضخامت های مختلف رسوب بر رفتار لرزه ای سد بتنی غلتکی ژاوه در ترازهای ارتفاعی متفاوت مخزن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

2 فارغ‌التحصیل دکتری، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران.

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

چکیده

سدهای بتنی جزو سازه­های مهم بوده و ارزیابی ایمنی آن­ها از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این میان وجود رسوبات ته‌نشین‌شده در مخازن سدها یکی از عوامل تأثیرگذار بر پاسخ لرزه‌ای این سازه‌ها محسوب می‌شود. از این رو در این تحقیق سعی بر بررسی جامع تأثیر رسوب بر رفتار دینامیکی سد بتنی غلتکی شده است بدین منظور سد بتنی غلتکی ژاوه به عنوان مطالعه موردی در نظرگرفته شده است. برای مدلسازی و آنالیز از روش اجزای محدود و نرم­افزار ANSYS استفاده شده است. آنالیز با در نظرگرفتن ضخامت‌های مختلف رسوب از 2 تا 20 متر و سه تراز مختلف مخزن شامل 50، 70 و 100 درصد انجام شده است. بیشینه تغییرمکان افقی، تنش‌های اصلی اول و سوم در نواحی پاشنه و پنجه مورد تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد که افزایش ضخامت رسوب و تراز آب می‌تواند بسته به شرایط، منجر به افزایش یا کاهش مقادیر تنش و جابجایی شود. برای ترازهای50 و 70 متری حضور رسوبات تاثیر چندانی بر پاسخ سازه ندارند. برای حالت مخزن پر حضور رسوبات در ضخامت­های کم و تا 7 متری مقادیر پاسخ­ها را افزایش داده و پس از آن کاهش می­دهد که در این میان بیشترین افزایش پاسخ برای حالت رسوب 2متری اتفاق می­افتد. مقدار تغییرات بیشینه تنش اصلی اول برای ضخامت رسوب 2، 5 و 7 متری نسبت به حالت بدون رسوب در پاشنه سد برای مخزن پر به ترتیب برابر با 19.06، 14.65 و 5.20 درصد است. این یافته‌ها ضرورت در نظر گرفتن شرایط واقعی رسوب در تحلیل‌های لرزه‌ای سدهای بتنی را برجسته می‌سازد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigating the Effect of Different Sediment Thicknesses on the Seismic Behavior of the Javeh Concrete Roller Dam at Different Reservoir Elevation Levels

نویسندگان [English]

  • Majid Pasbani Khiavi 1
  • Ehsan Teymouri 2
  • Amirmohammad Irannejad 3
1 Professor, Faculty of Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
2 Ph.D. Graduated, Faculty of Engineering, University of Zanajn, Zanjan, Iran.
3 Msc. Student, Faculty of Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
چکیده [English]

Concrete dams are critical infrastructures, and their seismic safety assessment is of great importance. Among various influencing factors, the presence of sediment in dam reservoirs can significantly affect the seismic response of these structures. This study aims to investigate the impact of sediment on the dynamic behavior of concrete roller-compacted dams, using the Javeh Dam as a case study. Finite element analysis was performed using ANSYS software, with sediment layers ranging from 2 to 20 meters and reservoir levels set at 50%, 70%, and 100%. Key parameters evaluated include maximum horizontal displacement and the first and third principal stresses at the heel and toe of the dam. The results indicate that sediment thickness and water level can either increase or decrease stress and displacement depending on the specific conditions. At 50% and 70% reservoir levels, sediment presence had minimal influence on structural response. However, under full reservoir conditions, sediment thicknesses up to 7 meters increased stress and displacement values. Beyond 7 meters, these values began to decrease. Specifically, for sediment thicknesses of 2, 5, and 7 meters under full reservoir conditions, the first principal stress at the dam heel increased by 19.06%, 14.65%, and 5.20%, respectively, compared to the no-sediment case. These findings emphasize the importance of accounting for actual sediment conditions in seismic analysis and design of concrete dams to ensure structural integrity and safety.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Roller Compacted Concrete dam
  • Reservoir Sediment
  • Seismic analysis
  • Interaction
  • Reservoir level

مراجع

[1]          Fenves GL, Chopra AK. Effects of Reservoir Bottom Absorption on Earthquake Response of Concrete Gravity Dams. Earthquake Engineering & Structural Dynamics. 1983; 14(5): 587–605. doi: 10.1002/eqe.4290110607
[2] Zhao C, Xu TP, Valliappan S. Seismic response of concrete gravity dams including water-dam-sediment-foundation interaction. Computers & Structures. 1995; 54(4): 705-715. doi: 10.1016/0045-7949(94)00367-C
[3] Sarkar DK, Paul L, Stempniewski L. Influence of Reservoir and Foundation on the Nonlinear Dynamic Response of Concrete Gravity Dams. ISET Journal of Earthquake Technology. 2007; 44: 377-389. 
[4]          Kalateh F, Gamatlo A. Investigation of Sediment in the reservoir on Seismic Damage of Concrete Gravity Dam in the Near-Fault and Far-Fault Ground Motions. Journal of Structural and Construction Engineering. 2020; 7(2): 130-150. doi: 10.22065/jsce.2018.121313.1488 [In Persian]
[5]          Kalateh F, Gamatlo A, Kheyri M. Investigating the Reservoir Sediment Effects on Seismic Damage of Concrete Gravity Dams Using Nonlinear Incremental Dynamic Analysis (NIDA). Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering. 2024; 48: 1947-1963. doi: 10.1007/s40996-024-01466-x
[6] Maleki M, Ghodousi M, Moradloo AJ. Effect of sedimentary layers on the seismic response of concrete dams. Hydrogeology. 2024; 8(2): 137-143. doi: 10.22034/hydro.2024.52496.1288
[7] Yan Y, Li Z, Zhang W, Wei Y, Wang W, Liu B. Study on the influence of layered sediment on seismic responses of concrete dam with ADINA. 4th International Symposium on Traffic Transportation and Civil Architecture (ISTTCA), Suzhou, China 2021, 691-697. doi: 10.1109/ISTTCA53489.2021.9654576 
[8] Pasbani Khiavi M, Ghorbani MA, Seyfi, L. Investigation of the effect of sediment inertia on the seismic response of concrete gravity dams using finite element modeling. Iranian Journal of Dams and Hydropower Plants. 2015: 2(5): 65-73. [In Persian]
[9] Bayraktar A, Akkose M, Adanur S.  The effects of sediment on earthquake response of concrete gravity dams to asynchronous ground motion. Journal of Hydraulic Research. 2010; 43(6): 710-719. doi: 10.1080/00221680509500391
[10] Teymouri E, Abbasi S. Impact of reservoir height and internal water level on dynamic behavior of cylindrical intake tower under loading with different frequencies. Sādhanā. 2025 Jun; 50(2): 1-23. doi: 10.1007/s12046-025-02731-z
[11] Kalateh F, Ghamatloo A. Investigation of Uplift force effects on Seismic Damage of Concrete Gravity Dam in the Near-Fault and Far-Fault Ground Motions: Case Study Shafaroud Dam. Journal of Structural and Construction Engineering. 2017; 6(1): 202-221. doi: 10.22065/jsce.2017.93011.1271
[12] Akkose M, simsek E. Non-linear seismic response of concrete gravity dams to near-fault ground motions including dam-water-sediment-foundation interaction. Applied Mathematical Modelling. 2010; 34(11): 3685-3700. doi: 10.1016/j.apm.2010.03.019
[13] Huda AM, Jaafar MS, Noorzaei J, Waleed, AT, Mohammed TA. Modelling the Effects of Sediment on the Seismic Behaviour of Kinta Roller Compacted Concrete Dam.  Pertanika J. Sci. & Technol. 2010; 18 (1); 43-59. 
[14] Kartal ME. Three-dimensional earthquake analysis of roller-compacted concrete dams. Natural Hazards and Earth System Sciences. 2012; 12: 2369-2388. doi: 10.5194/NHESS-12-2369-2012
[15] Kartal ME, Karabulut M. Earthquake performance evaluation of three-dimensional roller compacted concrete dams. Earthquakes and Structures. 2018; 14(2): 167-178. doi: 10.12989/eas.2018.14.2.167
[16] Chakrabarti P, Chopra AK. Hydrodynamic effects in earthquake response. Journal of Structural Division. 1974; 100(6): 1211-1221. doi: 10.1061/JSDEAG.0003801
[17] Fenves G, Chopra AK. Effects of reservoir bottom absorption and dam-water-foundation rock interaction on frequency response functions for concrete gravity dams. Earthquake Engineering and Structural Dynamic. 1985; 13(1): 13-31. doi: 10.1002/eqe.4290130104
[18] Sommerfeld A. Partial Differential Equations in Physics. Vol. 1, Academic Press, New York, 1949.
[19] Hajhoseyni J, Moradlou J. Comparison of near-filed and far-filed earthquakes on nonlinear response of concrete gravity dams. Journal of Civil and Environmental Engineering. 2015 Feb 20; 44(77): 25-38. [In Persian]
ارسال نظر در مورد این مقاله
CAPTCHA Image

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار