پایان نامه رایگان درباره شبیه سازی، دینامیکی

دانلود پایان نامه ارشد

آنکه از المان مثلثی پانزده گره ای برای توده خاک استفاده شده لذا المان لایه میانی، به صورت ده گره ای تعریف می شود و دارای پنج نقطه گوس می باشد. در اصل لایه میانی به منظور اعمال اثر جداشدگی و لغزش خاک نسبت به بدنه سد، تعریف می گردد. المان لایه میانی براساس قانون اصطکاک موهر-کولمب عمل می کند و پارامترهای آن توسط یک ضریب کاهنده (Rinter ) به پارامترهای مکانیکی خاک وابسته می باشد. رفتار لایه میانی به صورت الاستوپلاستیک می باشد یعنی براساس معیار موهر-کولمب زمانی رفتار لایه میانی الاستیک است که تغییر فرمهای کوچک در لایه میانی رخ بدهد. رفتار پلاستیک زمانی رخ می دهد که لغزش دائمی میان خاک و سازه رخ بدهد. این دو حالت به فرم زیر خلاصه می شود.

13.6

به ترتیب زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی لایه میانی می باشد. براساس ضریب کاهنده Rinter مشخصات لایه میانی را می توان به فرم زیر بدست آورد.

14.6
براساس معیار تنش برشی کولمب ، مقاومت کششی لایه میانی به فرمتعریف می شود. در این رابطه مقاومت کششی خاک می باشد. مقدار Rinter، برای بیان اندر کنش میان خاک با سازه با جنسهای مختلف در مراجع گوناگون آمده است. ولی به طور یک تخمین می توان آنرا برابر با در نظر گرفت. در زمانی که رفتار لایه میانی الاستیک باشد، نیز می توان انتظار حرکت نسبی به موازات لایه میانی Slipping و حرکت نسبی عمود بر لایه میانی Gapping or Over laping ، را داشت. برای اندازه گیری این جابجایی های نسبی می توان از روابط زیر استفاده کرد:

15.6

، مدول برشی لایه میانی، ، مدول الاستیسیته لایه میانی در آزمایش تک محوره ، ، ضخامت مجازی لایه میانی که به صورت پیشنهادی مقدار واحد در نظر گرفته می شود. ، سختی نرمال لایه میانی الاستیک، ، سختی برشی لایه میانی الاستیک می باشد. مدول برشی و مدول الاستیسیته لایه میانی به فرم زیر تعریف می شود.

16.6

4.6 نتایج مدلسازی سد زیرزمینی

در این قسمت به بررسی نتایج مدلسازی بدنه سد زیر زمینی با جنسهای مختلف در توده خاک با پارامترهای مختلف می پردازیم. در مدلسازی ها توسط نرم افزارPLAXIS ، از مرزهای قائم و افقی به منظور شبیه سازی رفتار سازه استفاده می شود. با توجه به مدلسازی های مختلف برای سه حالت ، w، فاصله مرز قائم از بدنه سد و H ، ارتفاع سد می باشد، این نتیجه استنباط گردید که در حالت w=2H ، گسترش تنش افقی در اثر بارگذاری بحرانی، جابجایی توده خاک و بدنه سد نتایج مطلوبی را نشان می دهد. در اکثر مسائل ژئوتکنیک ( به غیر از حالت تحلیل دینامیکی)، در نرم افزار PLAXIS ، از شرایط مرزی استانداردStandard fixities ، استفاده می گردد. در این حالت مرزهای قائم فاقد جابجایی در راستای افقی (ux=0) می باشند. همچنین مرز افقی در پایین محیط مدلسازی کاملاً محدود می باشد یعنی جابجایی در راستاهای افقی و قائم برابر با صفر می باشد (ux=0 , uy=0). به منظور بررسی نتایج مدلسازی لازم است برخی از پارامترهای خاک به اختصار با علایم نشان داده شوند. به عنوان مثال شش حالت زاویه اصطکاک داخلی از به اختصار به صورت تا نشان داده می شود. مدول الاستیسیته خاک از 60000- 20000 به صورت تا ، وزن مخصوص اشباع و غیر اشباع در هر حالت به صورت تا ، () ، و ارتفاع بدنه با H نشان داده می شود. به منظور بررسی تاثیر ابعاد مش بر نتایج تنش و کرنش ها، مدلسازی بر اساس ابعاد مختلف مش بندی برای حالت سپر فولادی2 با ارتفاع 30 متر و پارامتر های متوسط برای ماسه ( پارامتر های متوسط با توجه به جدول 1.6 ) انجام گردید و این نتایج در جدول 5.6 نشان داده شده است. مشاهده می شود که با تغییر ابعاد مش تفاوت چندانی در نتایج حاصل نمی شود. با توجه به این نتایج در مدلسازی های سد زیرزمینی از مش با ابعاد متوسط استفاده شده است.

جدول 5.6 تاثیر ابعاد مش
plate
very fine mesh
fine mesh
medium mesh
coarse mesh
Ext. Total displacement(m)
2.45×〖10〗^(-2)
2.47×〖10〗^(-2)
2.50×〖10〗^(-2)
2.52×〖10〗^(-2)
Ext. Bending moment(kN.m/m)
484.35
487.33
490.67
494.19
Exr. In plane Shear force(kN/m)
-430.83
-431.57
-432.61
-433.77
soil

Ext. Total displacement(m)
2.45×〖10〗^(-2)
2.47×〖10〗^(-2)
2.50×〖10〗^(-2)
2.52×〖10〗^(-2)
Ext. Horizontal effective stress(kN/m2)
-309.55
-309.42
-309.33
-309.27
Ext. Vertical effective stress(kN/m2)
-630.34
-629.61
-628.55
-627.6
Ext. Shear stress(kN/m2)
49.15
48.41
47.68
46.96

1.4.6 نتایج حاصل از مدلسازی دیوار دیافراگمی
همانگونه که در قسمت قبل بیان گردید سازه سد زیر زمینی تحت اثر بارگذاری بحرانی در توده خاک ساخته می شود. نتایج حاصل از مدلسازی سازه سد توسط نرم افزار PLAXIS ، به منظور محاسبه جابجایی کل بدنه سد، ممان خمشی حداکثر ایجاد شده در بدنه و حداکثر نیروی برشی در سازه مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

1.1.4.6 جابجایی کل در حالت دیوار دیافراگمی
با توجه به نمودار شماره 1 در هر حالت زاویه اصطکاک داخلی ثابت و وزن مخصوص اشباع و غیر اشباع ثابت با افزایش مدول الاستیسیته خاک ، جابجایی کل بدنه سد کاهش می یابد. البته، این نکته قابل ذکر است که میزان تغییرات جابجایی کل کوچک است. حال زمانی که زاویه اصطکاک داخلی ثابت باشد و وزن مخصوص اشباع و غیر اشباع در یک حالت افزایش یابد، شاهد کاهش جابجایی کل در بدنه سد هستیم. این موضوع برای تمام حالات مورد بررسی قرار گرفت است. در حالت و با افزایش مقادیر ، جابجایی بدنه سد کاهش می یابد ولی در حالت جابجایی کل بیشتر از و حتی می باشد. این نتایج در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل 5.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش

در حالت ، باز هم شاهد کاهش Utotal، با افزایش ، هستیم. ولی در حالت ، به ازای ارتفاعهای 5 تا 30 متر جابجایی کل از حالت ، بزرگترمی باشد. در حالتهای ارتفاعی40 و 50 متر، جابجایی کل در حالت بزرگتر از می باشد.

شکل 6.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش

در حالت، با افزایش وزن مخصوص ، جابجایی کل سد کاهش می یابد. با مقایسه میان و، مشاهده گردید که به ازای تمام حالات ارتفاع سد ، Utotal، در حالت ، بزرگتر از، می باشد. برای ارتفاع و H=30m به ازای E1 و E2، جابجایی کل در حالت بزرگتر از می باشد. به ازای برای ، ، در حالت کوچکتر از می باشد. با مقایسه میانو به این نتیجه می رسیم که تنها برای جابجایی در حالت کوچکتر از می باشد.

شکل 7.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش
در حالت ، با افزایش، شاهد کاهش جابجایی کل سد هستیم. در حالت ، جابجایی کل ازحالات ، در حالت و H=5m درحالت، بزرگتر می باشد.

شکل8.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش
در حالت ، با افزایش ، جابجایی کل سد کاهش می یابد. در حالت ، جابجایی کل از و به ازای در حالات و بزرگتر می باشد.

شکل 9.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش
در حالت ، مشاهده گردید که به ازای ،جابجایی سد در حالت بزرگتر از ، می باشد. جابجایی سد در دو حالت و ، به ازای، برابر هستند. در حالتهای ارتفاعی 40 و 50 متر، Utotal در حالت بزرگتر از می باشد. تنها برای H=5m ، جابجایی کل در حالت بزرگتر از و می باشد.

شکل 10.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش
2.1.4.6 حداکثر ممان خمشی در حالت دیوار دیافراگمی
در حالت ، با افزایش وزن مخصوص، ممان خمشی ایجاد شده در بدنه سد کاهش می یابد. ولی در حالت ، مقدار این ممان خمشی از حالات و بزرگتر می باشد.

شکل 11.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش
در حالت ، رفتاری مشابه با حالت ، مشاهده گردید که این نتایج در شکل 12.6 نشان داده شده است.

شکل 12.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش
در حالت ، نیز رفتار مشابه با حالت، در رابطه با مقدار حداکثر ممان خمشی ایجاد شده در بدنه سد زیر زمینی مشاهده گردید. تغییرات ممان خمشی حداکثر بر اساس تغییرات وزن مخصوص در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل 13.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش
در حالت ، با افزایش مقدار ، شاهد کاهش ممان خمشی حداکثر هستیم. در حالت ، مقدار ممان خمشی حداکثر از حالات و ، برای ، بزرگتر می باشد. ولی به ازای ، ممان خمشی در حالت کوچکتر از می باشد. البته این نکته با ذکر شود که در حالت برای ، مقدار ممان خمشی و برابر است.

شکل14.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش
در حالت ، به ازای تمام مقادیر H در حالت ، ، برای و ، برای ممان خمشی کوچکتر از می باشد. در حالت ، برای ، ممان خمشی در حالت بزرگتر از می باشد ولی برای بقیه مقادیر E ، ممان خمشی در حالت بزرگتر می باشد.

شکل15.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش
در حالت ، به ازای ، ، در حالت و ، در حالت ، مقدار ممان خمشی حداکثر از کوچکتر می باشد.

شکل16.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش
3.1.4.6 نیروی برشی حداکثر در حالت دیوار دیافراگمی
در حالت ، با افزایش وزن مخصوص نیروی برشی حداکثر در سد کاهش می یابد. در حالت ، میزان نیرو از حالات و بزرگتر می باشد. این نتایج در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل 17.6 مقایسه نیروی برش حداکثر درحالت با افزایش
در حالت ، رفتار مشابه با حالت ، می باشد. این رفتار را می توان در شکل18.6 مشاهده کرد.

شکل 18.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش
در حالت ، با افزایش وزن مخصوص نیروی برشی کاهش می یابد. در حالت ، به ازای نیروی برشی حداکثر تقریباً برابر با ، می باشد. در حالت ، به ازای تمام حالات ارتفاعی، مقدار نیروی برشی حداکثر از حالات و بزرگتر می باشد.

شکل19.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش
در حالت ، با افزایش وزن مخصوص شاهد کاهش نیروی برشی هستیم. با مقایسه حالات و مشاهده گردید که به ازای ، مقدار نیروی برشی حداکثر در سد در این دو حالت یکسان است. ولی برای ، مقدار نیروی برشی، به غیر از حالت E1 ، در حالت بزرگتر از می باشد. در حالت نیروی برشی از بقیه حالات ، بزرگتر می باشد.

شکل20.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش
در حالت ، رفتاری مشابه با ، شاهد هستیم. تغییرات نیروی برشی حداکثر براساس افزایش ، در شکل 21.6 نشان داده شده است.

شکل21.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش
در حالت ، با افزایش، نیروی برشی حداکثر در سد کاهش می یابد. در حالت ، به ازای ، نیروی حداکثر بزرگتر از ، برای H=30m، برابر با و به ازای ، کوچکتر از ، می باشد.

شکل22.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش

با توجه به مطالب فوق می توان این نتیجه را گرفت که با افزایش مقدار زاویه اصطکاکی داخلی برای هر حالت وزن مخصوص شاهد افزایش مقادیر جابجایی کل سد، ممان خمشی حداکثر و نیروی برشی حداکثر در سد هستیم.

4.1.4.6 جابجایی کل دیوار دیافراگمی در حالت مدول الاستیسیته ثابت و افزایش وزن مخصوص
در حالت E1 ، با افزایش ، جابجایی کل سد کاهش می یابد. در حالت ، برای و به ازای ، جابجایی کل بزرگتر از، می باشد. به ازای ، در حالت ، جابجایی کوچکتر از ، می باشد. به ازای تا برای جابجایی کل در حالت بزرگتر از ، ولی برای ، جابجایی کوچکتر از می باشد. با مقایسه حالت با مشاهده گردید که در حالت و ، به ازای ، جابجایی کل بزرگتر از می باشد. برای ، جابجایی کوچکتر از می باشد. در حالات و نیز به ازای ، جابجایی کل سد در حالت بزرگتر از ، ولی برای ، کوچکتر از می باشد. در حالت و ، تنها برای H=5m، جابجایی کل در حالت بزرگتر از می باشد.

شکل 23.6 الف

شکل 23.6 ب

شکل 23.6 پ

شکل23.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت E1 با

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه رایگان درباره آب زیر زمینی، مکان یابی، مورفولوژی Next Entries پایان نامه رایگان درباره مخصوص،، 38.6، 34.6