دانشگاه آزاد اسلامی رودهن

دانشکده مهندسی عمران

پایان نامه کارشناسی ارشد

 عنوان:

تعیین پارامترهای موثر بر پایداری سدهای بتنی وزنی

 با مطالعه موردی بر روی سدهای Pine Flat، Blue Stone و Folsom

 استاد راهنما:

آقای دکتر :محمد علی برخورداری بافقی

استاد مشاور:

آقای دکتر : محمد رضا توسلی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
چکیده
سدها سازه های عظیمی هستند که در صورت ایجاد خرابی در آن ها خسارات جبران ناپذیر جانی و مالی و … به وجود می آید، از این رو کنترل پایداری سدها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار می باشد. در کشور ما نیز با در نظر داشتن لرزه خیز بودن اکثر مناطق اهمیت این موضوع دو چندان می گردد. با در نظر داشتن روش های متفاوت کنترل پایداری و جنبه های مجهولی که هنوز در بحث پایداری سدها هست و همچنین پیشرفت برنامه های کامپیوتری موجود در این ضمینه در سال های اخیر، لزوم مطالعه و مطالعه بیشتر بر روی موضوع پایداری سدها به خوبی احساس می گردد. در این پژوهش نیز به مطالعه پارامترهای موثر در کنترل پایداری سدهای بتنی وزنی به صورت مطالعه موردی بر روی سه سد مهم[1]، بلو استون[2]، همچنین فولسوم[3] پرداخته می گردد. طبیعی می باشد که شناخت پارامترهای موثر در پایداری و اندازه تأثیر هر کدام از آن ها می تواند کمک شایانی در بحث طراحی سدهای جدید داشته باشد.
کلمات کلیدی: سد- پایداری- پاین فلت- بلو استون- فولسوم
فهرست مطالب
فصل اول- مقدمه                                                                                                                                                          

  • پیشگفتار              1
  • ایمنی در سدها                                                                                             2
  • پایداری سدهای بتنی وزنی 3
  • روش های مختلف واکاوی پایداری                                                                                    6
  • مروری بر مطالعات گذشته                                                                                    8
  • هدف از انجام پژوهش                                                                        12
  • ساختار پایان­نامه                                                                                             13

فصل دوم- پایداری سدهای بتنی وزنی

  • مقدمه 14
  • انواع نیروهای وارده بر سدهای بتنی وزنی 15

2-2-1- بارهای استاتیکی                                                                                               15      
   2-2-1-1- بار ناشی از وزن                                                                                             15
2-2-1-2- فشار هیدرواستاتیک                                                                                       18  
  2-2-1-3- نیروی زیرفشار                                                                                             21
2-2-1-4- بار ناشی از حرارت                                                                                         28
2-2-1-5- نیروی ناشی از رسوب                                                                                     28     
2-2-1-6- فشار یخ                                                                                                     29
2-2-1-7- فشار زیر اتمسفری                                                                                        29
2-2-2- بارهای دینامیکی                                                                                             30
2-2-2-1- نیروی زلزله                                                                                                30
2-2-2-2- نیروی هیدرودینامیک                                                                                    31
2-2-2-3- فشار باد                                                                                                     32
2-2-2-4- نیروی ناشی از امواج                                                                                      32
2-2-3- نیروی عکس العمل پی                                                                                    33
2-3- معیارهای پایداری                                                                                             34
2-4- پایداری در برابر واژگونی                                                                                      35
2-5- پایداری در برابر لغزش                                                                                        37
 
فصل سوم- آیین نامه ها و دستورالعمل های پایداری:
3-1- مقدمه                                                                                                       51
3-2- دستورالعمل ها و آیین نامه ها                                                                                  52
3-2-1- مهندسین ارتش آمریکا (USACE)                                                                                52
3-2-2-   دستورالعمل       FERC                                                                                                   63                                                    
3-2-3- دستورالعملUSBR                                                                                                     67   
فصل چهارم- مدلسازی
4-1- مقدمه                                                                                                       71
4-2- سد Blue Stone                                                                                           72
4-2-1-  هندسه سد                                                                                              74
4-2-2- مشخصات مصالح سد                                                                                  75
4-2-3- مشخصات مصالح پی                                                                                    75   
4-3- سد Folsom                                                                                                76
4-3-1-  هندسه سد                                                                                              78
4-3-2- مشخصات مصالح سد                                                                                  79
4-3-3- مشخصات مصالح پی                                                                                    79   
4-4- سد Pine Flat                                                                                              80
4-3-1-  هندسه سد                                                                                              82
4-3-2- مشخصات مصالح سد                                                                                  83
4-3-3- مشخصات مصالح پی                                                                                    83
4-5- نرم افزار CADAM                                                                                  84  
4-6- نرم افزار RSDAM                                                                         90   4-7- نرم افزار ABAQUS                                                                                              94
4-8- مشخصات مدل                                                                                                   104                                   
فصل پنجم- نتیجه­گیری و پیشنهاد
5-1- مقدمه                                                                                                       105
5-2- نتایج نرم افزارهای CADAM و  RSDAM                                                                     106
5-3- نتایج نرم افزار ABAQUS                                                                                       121
5-4- پیشنهاداتی برای تحقیقات آینده                                                                               126
مراجع                                                        127

پیشگفتار
با در نظر داشتن اهمیت آب برای حیات موجودات زنده بشر از همان آغاز به دنبال مهار کردن جنبه های مفید منابع آبی مثل تامین آب شرب و همچنین مقابله با اثرات مخرب آن مانند مهار سیلاب ها بوده می باشد. شواهد تاریخی هست که نشان می دهد سدسازی قدمتی در حدود 4000 سال پیش از میلاد دارد. همانطور که می دانیم اهداف گوناگونی سبب ساخت سدها می شوند که از آن جمله می توان مهار سیلاب ها، تامین آب شرب، کسب برق، تامین آب برای کشاورزی و صنعت، ایجاد مکان های تفریحی، جلوگیری از افت کردن تراز آب زیر زمینی و … را نام برد. سدها دارای طبقه بندی های مختلفی هستند به گونه مثال بر حسب وظیفه به کار گرفته شده به صورت: سدهای مخزنی[1]، سدهای نگهداری[2]، سدهای انحرافی[3]، سدهای باطله[4] و سدهای موقت[5] تقسیم بندی می شوند. بر حسب نوع مصالح نیز سدها به سدهای خاکی، سنگ ریزه ای، بتنی و    بتن غلتکی[6] تقسیم می شوند]1[. خود سدهای بتنی بر حسب عملکرد سازه ای به دو دسته وزنی و قوسی تقسیم می گردند. در سدهای قوسی بارهای وارده از طریق دو مکانیزم عملکرد طره ای و عملکرد قوسی به پی و تکیه گاه ها منتقل می شوند. اما در سدهای وزنی همانطور که از اسم آن ها هویدا می باشد عامل مقاوم در برابر نیروهای وارده وزن خود مصالح سد می باشد. سدهای بتنی وزنی )که در این پژوهش مطالعه می شوند( مقاومت و پایداری خود در برابر نیروهای وارده را از طریق وزن خود کسب می کنند. شکل مقطع این نوع سدها به صورت مثلثی می باشد و طبیعی می باشد که هر چه قاعده این مثلث بزرگتر باشد سد پایدار تر می باشد.
   1-2- ایمنی در سدها
بهره برداری همراه با کنترل ایمنی دو فرایند جدانشدنی و مستمر در دوره عمر سدها می باشند. با ساخت و شروع بهره برداری از ابر سازه ای زیرا سد در واقع برای جامعه پایین دست شرایط بالقوه مخاطره ای آمیزی می تواند ایجاد گردد و شکست سد پدیده ی نابهنجاری می باشد که با ایجاد سیل در پایین دست همراه بوده و  می تواند موجب خسارات مالی و جانی قابل ملاحظه ای گردد. دامنه این خسارت ها چه در بعد زمان و چه در بعد مکان بسیار گسترده بوده و حتی موجب کاهش اعتبار ملی یک کشور نیز می گردد]2[.
 با در نظر داشتن مطالب ذکر گردیده در بالا موضوع ایمنی در سدها اهمیت بسیار بالایی دارد خصوصا در کشور ما که بسیاری از نقاط سد سازی در مکان هایی با لرزه خیزی بالا قرار دارند. در واقع با در نظر داشتن هزینه بالای       سد سازی، عدم توجه کافی به ایمنی سدها می تواند موجب از بین رفتن سرمایه های ملی کشور نیز بشود.
 
   1-3- پایداری سدهای بتنی وزنی
پایداری سدهای بتنی به وسیله سه معیار مختلف تعریف می گردد، یعنی سدی که بتواند این سه معیار را که در ادامه تعریف می شوند را شامل گردد پایدار به شمار می رود. پایداری در برابر لغزش اولین معیار پایداری سدها می باشد، لغزش هنگامی ایجاد می گردد که نیروهای برشی ایجاد شده بر روی سطح لغزش، بیشتر از نیروی برشی مقاوم بر روی این سطح که ناشی از چسبندگی و اصطکاک می باشد، شوند. سطح لغزش می تواند در داخل بدنه سد، سطح تماس سد و پی و یا در داخل پی قرار داشته باشد. اما با در نظر داشتن اینکه معمولا سطح تماس پی و سد دارای مقاومت برشی کمتری نسبت به سایر نقاط می باشد یک سطح بحرانی به شمار می رود.  در این پژوهش نیز سطح لغزش بحرانی در محل تماس سد و پی در نظر گرفته می گردد.
شکل1-1. ناپایداری لغزشی
 
دومین عامل ناپایداری در سدها واژگونی می باشد. ناپایداری در برابر واژگونی نیز هنگامی به وقوع می پیوندد که مجموع لنگرهای واژگون کننده بیشتر از مجموع لنگر های مقاوم یا پایدار کننده حول نقطه چرخش سد گردند. همچنین ثابت می گردد تا زمانی که برایند نیروها در داخل مقطع قرار داشته باشد می توان اطمینان داشت که مشکلی از لحاظ واژگونی وجود ندارد.
شکل1-2. ناپایداری در برابر واژگونی
 
ایجاد تنش های بیش از حد مجاز در داخل بدنه سد و یا در داخل پی نیز به عنوان سومین و آخرین عامل ناپایداری شناخته می گردد. بر مبنای روابط مقاومت مصالحی اگر برایند نیروها در یک سوم میانی قرار بگیرد هیچ گونه تنش کششی در مقطع ایجاد نمی گردد، از نظر دیدگاه طراحی نیز با در نظر داشتن این مضوع در حالت عادی بهره گیری از سد کوشش می گردد با قرار دادن برایند در یک سوم میانی مقاطع هیچ کششی در مقاطع مختلف سد به وجود نیاید. بدین وسیله می توانیم اطمینان حاصل نماییم که با در نظر داشتن کم بودن مقاومت کششی بتن هیچ گونه ترک خوردگی در حالت بهره برداری از سد به وجود نمی آید. اما در زمان زلزله برایند نیروها به سمت پایین دست متمایل شده و با خارج شدن از داخل هسته مرکزی مقطع سبب ایجاد        تنش های کششی در داخل مقطع می گردد. با در نظر داشتن نبود مقاومت کششی کافی، این تنش های کششی ترک ها را ایجاد کرده و کمک به ناپایدار شدن سد می نمایند. همچنین در این حالت تنش فشاری در پایین دست به شدت افزایش یافته و ممکن می باشد با خرابی قسمت پنجه، سد دچار ناپایداری گردد.

تعداد صفحه : 132
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد: شبیه سازی عددی رفتار خاک تحت تراکم دینامیکی

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

دسته‌ها: عمران