پایان نامه رایگان درباره شبیه سازی

دانلود پایان نامه ارشد

عنوان نمونه برای دیوار آبند به ارتفاع H=50m ، مقادیر 3H , 2H , H برای w انتخاب گردید. با توجه به مطالعات صورت گرفته نتایج زیر برای محاسبه مقدار w بدست آمد:
1- تنش فشاری ناشی از فشار هیدرواستاتیک آب در محیط خاک (خاک اشباع) بر سد، در مرز قائم پایین دست سد در مقایسه با فشار افقی ناشی از وزن خاک (مولفه افقی نیروی وزن) قابل مقایسه نیست.
2- مقادیر تنش کششی ناشی از فشار هیدرواستاتیک آب در محیط خاک بر سد، در مرز قائم بالا دست سد در مقایسه با مقادیر تنش فشاری حاصل از وزن توده خاک قابل مقایسه نیست.
3- در توده خاک زمانی که دو حالت اولیه بارگذاری با هم ترکیب شوند (وزن توده خاک و فشار جانبی ناشی از فشار هیدرواستاتیک آب) تنش کششی در توده خاک چندان قابل توجه نمی باشد.
با توجه به مطالب بالا و آنالیز سازه سد برای ارتفاع H=50 m و ضخامت بدنه t=0.8 m ، گسترش تنش افقی در توده خاک بر اساس دو حالت اولیه بارگذاری و برای حالت های w=3H , w=2H , w=H، در شکل های 5 .5 و 5 .6 نشان داده شده است. بر اساس این اشکال می توان دید که w=2H ، برای این حالت مناسب تر می باشد. این نتایج را می توان به بقیه حالات ارتفاعی و ضخامتها تعمیم داد. سطح سنگ بستر به عنوان شرط مرزی افقی در نظر گرفته می شود. این شرط مرزی در نرم افزارSTAAD، به صورت یک سری گره که به صورت افقی در یک راستا قرار گرفته اند تعریف می شود. این گره ها مانع حرکت افقی و قائم توده خاک می شود و از لغزش توده خاک بر روی سنگ بستر جلوگیری شود. به همین دلیل نیروی راستای افقی تکیه گاه ها (نیروی برشی پای سد) نباید از ظرفیت برش در پای دیوار که در جدول 5 .5 آمده است، بیشتر باشد.

شکل 5 .5 تنش افقی ایجاد شده در توده خاک، برای دیوار با ارتفاع H= 50 m و W=50,100 and 150 (Khairy et al., 2009)

شکل 5 .6 تنش افقی ایجاد شده در توده خاک ناشی از فشار هیدرواستاتیک آب، برای دیوار با ارتفاع H= 50 m و W=50,100 and 150 (Khairy et al., 2009)

2.2.5 نتایج بدست آمده حاصل از آنالیز سد زیرزمینی
در این قسمت نتایج بدست آمده از تحلیل سد زیرزمینی مکه مقدس توسط Khairy و همکاران در سال 2009 شامل تنش افقی موثر، تنش قائم موثر و نیروی برشی پای سد در اثر بارگذاری بحرانی ناشی از ترکیب فشار جانبی خاک و نیروی هیدرواستاتیک آب توسط نرم افزار STAAD PRO. ، با نرم افزار PLAXIS، مقایسه می شود.

1.2.2.5 تنش افقی موثر
تنش های افقی ایجاد شده در توده خاک و بدنه سد تحت اثر بارهای بحرانی (وزن توده خاک و فشار هیدرواستاتیک) برای تمام حالات در اشکال 7.5 تا 12.5 نشان داده شده است. در تمام حالات ذکر شده تمام تمرکز بر روی مساحتی از دیوار است که حداکثر تنش افقی به آن اعمال می شود. بر اساس نتایج بدست آمده و آنالیز حالات مختلف حداکثر تنش افقی تقریبا در ارتفاع دیوار رخ می دهد. در خصوص مدلسازی توسط نرم افزار PLAXIS، ذکر این نکته ضروری می باشد که، به علت آنکه بدنه سد به صورت یک جنس غیر متخلخل Non-porous، تعریف شده است، نمی توان تنش های بوجود آمده در بدنه سد را نشان داد. در این حالت فشار آب حفره ای برای بتن پلاستیک در نظر گرفته نمی شود. این رفتار معمولاً در مصالحی که رفتار الاستیک خطی از آنها انتظار می رود، استفاده می شود و کاربرد آن در مدلسازی بتن به عنوان یک عنصر سازه ای، در نرم افزارهای مدلسازی خاک و سنگ نظیرPLAXIS ، می باشد. در مدلسازی سد زیرزمینی مکه مقدس مقدار ضریب کاهنده (Rinter.) که بیانگر اثر اندرکنش میان خاک و سازه سد می باشد برابر با 9/0در نظر گرفته شده است.

PLAXIS
شکل 7.5 الف

STAAD

شکل 7.5 مقایسه تنش موثر افقی در PLAXIS با STAAD در حالت ارتفاع 30 متر
و ضخامت 60 سانتی متر

PLAXIS

STAAD
شکل 8.5 مقایسه تنش موثر افقی در PLAXIS با STAAD در حالت ارتفاع 30 متر
و ضخامت 80 سانتی متر

PLAXIS

STAAD
شکل 9.5 مقایسه تنش موثر افقی در PLAXIS با STAAD در حالت ارتفاع 50 متر
و ضخامت 80 سانتی متر

PLAXIS
شکل 5.10 الف

STAAD
شکل 10.5 مقایسه تنش موثر افقی در PLAXIS با STAAD در حالت ارتفاع 50 متر
و ضخامت 1 متر

PLAXIS

STAAD
شکل 11.5 مقایسه تنش موثر افقی در PLAXIS با STAAD در حالت ارتفاع 70 متر
و ضخامت 1 متر

PLAXIS

شکل 12.5 مقایسه تنش موثر افقی در PLAXIS با STAAD در حالت ارتفاع 70 متر
و ضخامت 1.2 متر

2.2.2.5 تنش قائم موثر
با افزایش ارتفاع دیوار تنش قائم در دیوار و توده خاک تحت اثر بارگذاری بحرانی افزایش می یابد همچنین با افزایش ضخامت سد تنش موثر قائم کاهش می یابد. در این حالت نیز مساحتی برابر با ارتفاع دیوار بیشترین تنش قائم اعمال می شود. نتایج مقایسه تنش قائم موثر توسط دو نرم افزار در اشکال زیر نشان داده شده است.

PLAXIS

STAAD
شکل 13.5 مقایسه تنش موثر قائم در PLAXIS با STAAD در حالت ارتفاع 30 متر
و ضخامت 60 سانتی متر

PLAXIS
شکل 14.5 الف

STAAD
شکل 14.5 مقایسه تنش موثر قائم در PLAXIS با STAAD در حالت ارتفاع 30 متر
و ضخامت 80 سانتی متر

PLAXIS

STAAD
شکل 15.5 مقایسه تنش موثر قائم در PLAXIS با STAAD در حالت ارتفاع 50 متر
و ضخامت 80 سانتی متر

PLASIX

STAAD
شکل 16.5 مقایسه تنش موثر قائم در PLAXIS با STAAD در حالت ارتفاع 50 متر
و ضخامت 1 متر

PLAXIS
شکل 17.5 الف

STAAD
شکل 17.5 مقایسه تنش موثر قائم در PLAXIS با STAAD در حالت ارتفاع 70 متر
و ضخامت 1 متر

PLAXIS

STAAD
شکل 18.5 مقایسه تنش موثر قائم در PLAXIS با STAAD در حالت ارتفاع 70 متر
و ضخامت 1.2 متر
در جداول 4.5 و 5.5 نتایج حاصل از مقایسه PLAXIS با STAAD PRO.، نشان داده شده است. در این جداول مقادیر حداکثر تنش موثر افقی در خاک، تنش موثر قائم در خاک و نیروی برشی پای سد تحت اثر بارگذاری بحرانی به نمایش در آمده است. مقادیر نیروی برشی پای سد از آنچه که در جدول 3.5 نشان داده شده است کوچکتر می باشند، که این موضوع بیانگر پایداری و عدم لغزش سد می باشد. برای تمام ارتفاع ها، با افزایش ضخامت دیوار به علت افزایش صلبیت دیوار توزیع نیروی مقاومMobilized Passive Pressure ، روی سطح سد بهتر صورت می گیرد. این امر بیانگر مناسب بودن محدوده در نظر گرفته شده برای ضخامت سد می باشد. همچنین در آنالیز تراوش نیز افزایش ضخامت دیوار آبند موثر خواهد بود.

جدول 4.5 نتایج حاصل از تحلیل سد زیرزمینی مکه مقدس توسط PLAXIS
Wall Height
H=30 m
H=50 m
H=70 m
Wall Thick.
t=0.6 m
t=0.8 m
t=0.8 m
t=1 m
t=1 m
t=1.2 m
Shear Force (KN/m)
142
134.38
413.10
400.43
855.12
808.31
Ext. horizontal effective stress (KN/m²)
-334.19
-324.92
-563.43
-562.73
-788.11
-780.37
Ext. vertical effective stress (KN/m²)
-549.17
-546.19
-918.73
-916.60
-1290
-1290

جدول 5.5 نتایج حاصل از تحلیل سد زیرزمینی مکه مقدس توسط STAAD
Wall Height
H=30 m
H=50 m
H=70 m
Wall Thick.
t=0.6 m
t=0.8 m
t=0.8 m
t=1 m
t=1 m
t=1.2 m
Shear Force (KN/m)
104.4
100.7
254.1
255.4
648.6
623.4
Percentage Difference with
PLAXIS
26%
25%
38%
36%
24%
23%
Ext. range of horizontal effective stress (KN/m²)
(negative)
297-320
300-323
487-526
498-537
723-779
721-777
Ext. range of vertical effective stress (KN/m²)
(negative)
515-580
537-597
996-1110
953-1090
1360-1610
1370-1620

فصل ششم

آنالیز سد زیرزمینی در محیط ماسه با پارامتر های
مقاومتی مختلف

به منظور مدلسازی سد زیرزمینی در توده خاک، می توان از مدلهای مرسوم نظیر مدل الاستو پلاستیک، مدل موهر-کولمب (M.C model)، یا مدل خاک سخت شونده (H.S model) استفاده کرد. این مدلها کاربردهای فراوانی در شبیه سازی مسائل ژئوتکنیک دارند. در این فصل از این دو نوع مدل برای شبیه سازی رفتار سد زیرزمینی در توده خاک با پارامترهای مختلف مقاومتی استفاده شده است. به همین دلیل در ادامه توضیحات مختصری در رابطه با این دو نوع مدل ارایه می گردد.

1.6 مدل موهر- کولمب

مدل موهر کولمب یکی از پر کاربردترین مدلها حالت الاستوپلاستیک یا Elastic perfectly-plastic ، می باشد. در این مدل علاوه بر استفاده از پارامترهای الاستیک نظیر مدول را الاستیک (E) و ضریب پواسن ()، پارامترهای پلاستیک نظیر چسبندگی (C)، زاویه اصطکاک داخلی و زاویه اتساع نیز اعمال می شود. زاویه اتساع با استفاده از آزمایش سه محوره در حالت زهکشی شده استاندارد قابل محاسبه است. شرایط تسلیم (Yield condition)، در مدل موهر-کولمب شامل سه عامل تسلیم (Yield function) ، می باشد، که براساس تنش های اصلی به فرم زیر نوشته می شوند (Brinkgreve, 1994).
1.6a
1.6b
1.6c

تمام عامل های تسلیم تشکیل یک مخروط شش ضلعی در فضای تنش های اصلی را می دهند، این مخروط در شکل 1.6 نشان داده شده است. اگر چسبندگی وجود داشته باشد فاصله بین راس مخروط و مبداء صفحه تنش اصلی برابر با خواهد بود (Brinkgreve, 1994).

شکل 1.6 سطح تسلیمYield surface در فضای تنش های اصلی برای
مدل موهر- کولمب

در شکل 1.6 هر چند زاویه اصطکاک داخلی بزرگتر باشد شکل شش ضلعی به مثلث نزدیکتر می شود. یعنی اگر باشد، سطح تسلیم شبیه یک مثلث می باشد. در مدل الاستوپلاستیک علاوه بر عاملهای تسلیم(f) ، عامل پتانسیل پلاستیک نیز مطرح می شوند. براساس این عامل می توان نرخ تغییرات کرنش پلاستیک را به فرم زیر بدست آورد (koiter, 1960).

2.6

عامل های پتانسیل پلاستیک (g) به فرم زیر تعریف می شوند:

3.6

با استفاده از شرط پایداری Prager، می توان نرخ ضرایب پلاستیک در مدل موهرکولمب بدست آورد.
4.6
در نتیجه داریم:
5.6

در مدل موهر-کولمب بردارهای کرنش پلاستیک را می توان در صفحه π به شکل زیر نشان داد (Brinkgreve, 1994).

شکل 2.6 بردارهای کرنش پلاستیک در صفحه π

2.6 مدل خاک سخت شونده (Isotropic Hardening)

برخلاف مدل موهر– کولمب، سطح تسلیم در مدل خاک سخت شونده تنها وابسته به فضای تنشهای اصلی نمی باشند بلکه بر اثر کرنش پلاستیک نیز این سطح گسترش می یابد. سخت شوندگی دارای دو نوع اصلی می باشد که به صورت سخت شوندگی برشی و سخت شوندگی فشاری شناخته می شوند. سخت شوندگی برشی به منظور مدل کردن کرنش های برگشت ناپذیر(irreversible strains)، ناشی از بارگذاری انحرافی مورد استفاده قرار می گیرد و سخت شوندگی فشاری به منظور مدل کردن کرنش های پلاستیک برگشت ناپذیر ناشی از بارگذاری تحکیمی و بارگذاریIsotropic ، مورد استفاده قرار می گیرد. مدل خاک سخت شونده یکی از مدلهای پیشرفته به منظور شبیه سازی رفتار خاکهای مختلف مانند خاکهای نرم و خاکهای سخت، مورد استفاده قرار می گیرد. در ابتدای بارگذاری انحرافی، درخاک شاهد کاهش سختی و همزمان با این کاهش، کرنشهای پلاستیک برگشت ناپذیر در خاک گسترش می یابد. در حالت آزمون سه محوری زهکشی شده، مشاهده می شود که رابطه میان کرنش محوری و تنش انحرافی (q) به صورت یک هذلولی تخمین زده می شود.

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه رایگان درباره هیدرولیک، شبیه سازی، دانه بندی Next Entries پایان نامه رایگان درباره آب زیر زمینی، مکان یابی، مورفولوژی