نام پژوهشگر: مجید حقانی

ارزیابی روشهای تخمین فشار هیدرودینامیکی وارد بر دریچه سازه های هیدرولیکی متصل به مخزن درهنگام زلزله به روش المان محدود
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1389
  مجید حقانی   محمد تقی احمدی

هیچ سدی را نمی توان یافت که از لحاظ ایمنی، به کارایی قابل اطمینان و امن کوچکترین سازه های هیدرولیکی جانبی آن بستگی نداشته باشد. اصلی ترین سازه های جانبی که کنترل جریان آب درون مخازن سدها را بعهده دارند دریچه ها می باشند. بروز زلزله موجب پیدایش امواجی در مخزن پشت سد و آب درون مخزن می گردد و فشارهایی بیش از فشار هیدرواستاتیکی را به سد و جداره مخزن وارد می سازد که فشار هیدرودینامیکی نامیده می شود. دریچه ای که بر روی بدنه سد نصب می گردد بدلیل انعطاف پذیری بیشتر نسبت به بدنه سد نوساناتی، جدا از نوسانات کلی بدنه سد در هنگام زلزله خواهد داشت. جمله مذکور را می توان فلسفه طراحی سازه هایی به نام سازه های ثانویه نامید. رفتار دریچه های مذکور بعلت وجود سیال در مجاورت آن که باعث کاهش فرکانس طبیعی ارتعاشی می گردد در هنگام زلزله پیچیده تر است. فشار هیدرودینامیک بعنوان یکی از نیروهای طراحی دریچه ها مطرح بوده و معمولا در آیین نامه های طراحی سازه های هیدرولیکی از رابطه وسترگارد که البته برای محاسبه فشار هیدرودینامیک بر روی بدنه سد صلب بدست آمده برای محاسبه فشار هیدرودینامیک وارد بر دریچه استفاده می گردد. وسترگارد ضریب بدون بعد 0.875 را در رابطه خود برای محاسبه فشار هیدرودینامیکی ارائه کرده است. در تحقیق حاضر به کمک مدلسازی عددی سیستم سد و مخزن و دریچه و با استفاده از روش المان محدود ابتدا نشان می دهیم ضریب موجود برای فرکانس هایی از دریچه – مخزن ( ) که در ناحیه تشدید طیف طبقه در تراز دریچه قرار می گیرند، اکثرا کمتر از مقادیر واقعی بوده والبته بسته به شرایط مسئله این ضریب بدون بعد بین 0.25 الی 2.5 برای حالات مختلف متغیر است. در ادامه نیز پارامترهای تاثیر گذار در جواب مسئله بررسی شده و محدوده اعتبار روش موجود بیان گردیده است. در نهایت به کمک طیف طبقه زلزله در تراز دریچه که در طراحی سیستم های ثانویه ساختمانها مورد استفاده قرار می گیرد و نیز پارامتر شتاب طیفی در تراز دریچه که بر اساس فرکانس غالب دریچه و مخزن محاسبه می گردد، بر مبنای تحلیل های صورت گرفته و توزیع نرمال داده های بدست آمده رابطه موجود به نحو واقع بینانه برای طراحی های آینده اصلاح شده و ضریب بدون بعد جدیدی برای دریچه های مستطیلی لغزنده در تراز های مختلف طراحی دریچه های متصل به بدنه سد پیشنهاد گردیده است.