طراحی بهینه ابعاد سد بتنی وزنی تحت بار دینامیکی زلزله با نرم افزار CADAM

بهینه سازی ابعاد سد بتنی وزنی در کاهش هزینه های اجرایی نقش بسزایی دارند، هندسه سدهای بتنی وزنی از شیب بالادست، شیب پایین دست، عرض کف و ارتفاع سد تشکیل می شوند که نهایتا وزن سد به این پارامترها وابسته است. در این تحقیق قصد بر آن استکه با استفاده از نرم افزار CADAM 2003 و با در نظر گرفتن بار دینامیکی زلزله، بهینه ترین ابعاد سد بتنی وزنی مشخص گردد. در مدل سازی انجام شده با استفاده از نرم افزار CADAM تمامی نیروهای استاتیکی وارد بر سد از جمله نیروی آب، رسوبات کف مخزن و فشارهای هیدرواستاتیکی زلزله به صورت دقیق محاسبه و از نیروی برخورد یخ به بدنه سد و همچنین پدیده لبریز شدن آب از روی بدنه سد صرف نظر شده است و زهکش ها براساس استاندارد USBR 1987 تعریف گردیده اند. در این تحقیق برای بهینه سازی سدهای بتنی وزنی، وزن سد با حجم بتن مصرفی را به عنوان تابع هدف در نظر می گیریم که قیود آن ارضای شرایط پایداری سد در برابر لغزش، واژگونی و کنترل تنش در بدنه سد می باشد. این مهم با در نظر گرفتن نیروی زلزله و با تحلیل حالت دینامیک زلزله براساس مدل ارایه شده توسط Chopra(1988) در دو حالت ماکزیمم و محتمل (پایدار) در جهت افق و قایم انجام شده است. نتایج حاصل از طراحی و تحلیل حدود یکصد نمونه سد با متغیرهای نتفاوت طراحی و با سه نوع بارگذاری متفاوت Sesmic#1، flood، usual، نشان دهنده کاهش قابل توجه وزن سد در حالت بهینه به نسبت مقطع اولیه سد می باشد. در این تحقیق بهینه سازی 5 نمونه سد هر کدام با بیش از 20 مقطع با پارامترهای متغیر متفاوت طراحی گردیده که موجب کاهش وزن سد با تامین شرایط پایداری در مقابل لغزش و واژگونی شده و نتیجه گیری کلی تحقیق بیان می کند که در قطع بهینه استخراج شده جهت پنج مدل سد بتنی وزنی پاین فلت، ریچارد، نمونه اول، نمونه دوم و نمونه سوم در شرایط تغییرات (فرمول در متن اصلی مقاله) به ترتیب 4%-8/5%-11%-13% و 10% کاهش وزن به نسبت قطع اصلی حاصل گردیده است که دامنه تغییرات (m=L2/L1) و (ارتفاع سد/عرض کف سد)=b/h با ارقام جدول دکتر بیرامی تایید می گردد.

کلیدواژه ها:

بهینه سازی ، سد بتنی ، CADAM ، زلزله ، بارگذاری ، وزن سد