مدل سازی و تحلیل توأمان ترمو-مکانیکی در بدنه سد سیمره با استفاده از نرم افزار flac 3d

سد سیمره از جمله سدهای بتنی دو قوسی کشور می باشد که به منظور تأمین انرژی برق آبی، کنترل و تنظیم جریان های سطحی رودخانه و تأمین حقابه های پایین دست بر روی رودخانه سیمره احداث شده است. به دلیل دبی کم آب رودخانه سیمره، آبگیری سد مدت زمان زیادی را می طلبد. همین امر باعث ایجاد اختلاف دما میان بخشی از بدنه که زیر تراز ایستابی مخزن قرار گرفته و دمای آن تقریباً معادل دمای آب مخزن است با قسمتی از بدنه که بالای تراز ایستابی بوده و دمای آن تحت تأثیر دمای محیط و تابش نور خورشید است، می شود. به دلیل این اختلاف دما، توزیع حرارتی در بدنه به صورت یکسان نبوده و کرنش های حرارتی و در نتیجه این کرنش ها، تنش های حرارتی حاصل می گردد. در مواقعی اگر مقدار این تنش ها بیش از حد مجاز تنش تعریف شده برای سد باشد سبب بروز پدیده پوسته شدن برای بتن بدنه و ایجاد ترک می گردد. در صورتی که آبگیری سد سریعاً صورت گیرد این اختلاف دما بسیار ناچیز بوده و قابل چشم پوشی می باشد. در این تحقیق با استفاده از کد نویسی، سد سیمره و محیط اطراف آن در نرم افزار flac 3d به دو روش حل یک جای بدنه و حل آن بصورت لایه های افقی مجزا شبیه سازی و نتایج با یکدیگر مقایسه شدند. به منظور تطابق مدل عددی با شرایط واقعی، کلیه مراحل ساخت سد شامل تعادل اولیه کوله ها تحت تأثیر تنش های ثقلی، بارگذاری ثقلی ناشی از بدنه و آبگیری سد در مدل عددی لحاظ شده است. در شبیه سازی عددی، برای بدنه مدل رفتاری الاستیک و برای کوله ها و پی سد مدل رفتاری پلاستیک موهر-کلمب به کار برده شده است. در گام بعد به منظور تحلیل های هیدرو مکانیکی و ترمو-هیدرو- مکانیکی، تنش-های هیدرولیکی ناشی از آب مخزن به صورت بار گسترده به بدنه سد وارد شده و بعد از اعمال شرایط مرزی حرارتی و مکانیکی مدل حل شده است. نتایج تحلیل هیدرو- مکانیکی و ترمو-هیدرو- مکانیکی در قالب شکل های تنش و نمودارهای جابجایی بدنه نمایش داده شده و نتایج تحلیل های عددی با داده های برداشت شده توسط کشیدگی سنج ها مقایسه شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، در حالتی که بدنه به صورت لایه ای ساخته شده و حل گردد نسبت به حالتی که مجموع بدنه یکباره حل گردد کاهشی 30 درصدی در تنش ها رخ می دهد. با وارد کردن بارهیدرولیکی در ترازهای مختلف تقریبا 18 درصد بر میزان تنش های کششی نسبت به حالت بدون آب مخزن افزوده می شود. طبق نتایج، کمترین تنش کششی زمانی روی می دهد که ارتفاع آب مخزن کمتر از 80 متر و بیشتر از 140 متر است. با اعمال توزیع حرارتی 25 درصد بر تنش های کششی نسبت به حالت هیدرو- مکانیکی آن افزوده می شود. در مجموع تنش-های کششی ایجاد شده بیشتر از تنش مجاز کششی در نظر گرفته شده می باشد و احتمال وقوع ترک های کششی در قسمت مرکزی بدنه و روی محور سد زیاد است. جابجایی کلی سد مطابقت خوبی با نتایج به دست آمده از ابزار دقیق دارد.