تحلیل پاسخ‌ واژگونی برج‌های آبگیر آزاد-ایستا تحت پالس‌های لرزه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در این مقاله به بررسی پاسخ واژگونی و حرکت گهواره‌ای برج‌های آبگیر آزاد-ایستا تحت پالس‌های لرزه‌ای پرداخته شده است. برج آبگیر سد بریونز برای این مطالعه انتخاب شده است. برج آبگیر در دو حالت آزاد-ایستا و مهارشده مدل‌سازی شده که در حالت آزاد-ایستا سه شرایط اصطکاکی مختلف میان کف برج آبگیر و پی زیر آن در نظر گرفته شده است. این شرایط اصطکاکی شامل: 1 -ضریب اصطکاک0/58 ،2 -ضریب اصطکاک1/73 ،و3 -ضریب اصطکاک بی نهایت است. برج آبگیر بصورت سه‌بعدی در سه حالت خشک، مستغرق و نیمه مستغرق مدل‌سازی شده اند. اندرکنش آب و سازه بوسیله رفتار اویلری-الگرانژی درنظر گرفته شده است. به منظور صحت سنجی مدل‌سازی از مقایسه نتایج بلوک های صلب و انعطاف‌پذیر بدست آمده توسط سایر محققین و نتایج حاصل شده توسط نرم افزار تجاری مورد استفاده یعنی آباکوس استفاده شده است. پاسخ های واژگونی برج آبگیر که شامل: تغییر مکان نسبی نوک برج، لغزش و بازشدگی کف برج می‌باشند، تحت پالس‌های لرزهای از نوع سینوسی، با سه زمان تناوب 0/5 ،1 و1/5 ثانیه و شدت0/2 تا 1 برابر شتاب زمین استخراج و تحلیل شده است. نشان داده شده است که وجود آب اطراف بلوک تاثیر چشمگیری در پاسخ های واژگونی دارد. همچنین مقدار تنش های کششی در حالت آزاد-ایستا بیش از 50 درصد نسبت به حالت مهارشده کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Overturning response analysis of free-standing intake tower subjected to seismic pulses

نویسندگان [English]

  • Ramtin Hajirezaei
  • Mohammad Alembagheri
Tarbiat Modares University
چکیده [English]

In this paper, dynamic response of free-standing intake tower is investigated by using the Abaqus software. Briones intake tower is selected and it is modeled in two free-standing and anchored conditions that in the former state, three different frictional conditions are considered between the tower and its foundation. The friction coefficients include: 1)μ=0.58; 2)μ=1.73; 3)μ=∞. The intake towers are modeled 3D in three dry, submerged and semi-submerged states and water-structure interaction is considered by Eulerian-Lagrangian approach. In order to validate the models, the numerical responses of rigid and flexible blocks under seismic load are compared with the obtained results by other researchers. The tower overturning responses include: tower’s top relative displacement, sliding, tower’s base opening, which are extracted and analyzed under seismic pulses of sinus type, with three time periods of 0.5, 1 and 1.5 seconds, and intensities of 0.2g to 1.0g. It is shown that the presence of water around the intake tower has a significant effect on overturning responses. Also, the tensile stress in the free-standing state decreased by more than 70% compared to the anchored one.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Intake tower
  • free-standing state
  • seismic pulse
  • submerged
  • overturning response

مراجع

[1] Housner, George W. “The behavior of inverted pendulum structures during arthquakes.” Bulletin of the seismological society of America 417-403 :(1963) 53.2.
[2] Yim, Chik‐Sing, Anil K. Chopra, and Joseph Penzien. “Rocking response of rigid blocks to earthquakes.” Earthquake Engineering & Structural Dynamics 8.6 565 :(1980).
[3] Konstantinidis, Dimitrios, and Nicos Makris. “Experimental and analytical studies on the response of -4/1scale models of freestanding laboratory equipment subjected to strong earthquake shaking.” Bulletin of earthquake engineering 1477-1457 :(2010) 8.6.
[4] Vassiliou, Michalis F., Kevin R. Mackie, and Božidar Stojadinović. “Dynamic response analysis of solitary flexible rocking bodies: modeling and behavior under pulse‐like ground excitation.” Earthquake engineering & structural dynamics 1481-1463 :(2014) 43.10.
[5] Liaw, C. Y., and Anil K. Chopra. Earthquake Response of Axisymmetric Tower Structures Surrounded by Water. No. EERC25-73-. california univ berkeley earthquake engineering research center, 1973.
[6] Goyal, Alok, and Anil K. Chopra. “Hydrodynamic and foundation interaction effects in dynamics of intake towers: earthquake responses.” Journal of Structural Engineering 1395-1386 :(1989) 115.6.
[7] Sabatino, R., et al. “Nonlinear seismic assessment of lightly reinforced concrete intake towers.” Ensuring reservoir safety into the future: Proceedings of the 15th Conference of the British Dam Society at the University of Warwick from 13–10 September 2008. Thomas Telford Publishing, 2008.
[8] Ravikumara. “A study on daynamic analysis of dam intake tower and foundation.” National Institute of Technology Karnataka, India (7308-2321 :)2015.
[9] Shariatmadar, Mirhaj. “Modeling of intake towerreservoir-foundation interaction subjected to earthquake.”
[10] MAKRISĆ, N., and YS ROUSSOSĆ. “Rocking response of rigid blocks under near-source ground motions.” (1999).
[11] Makris, Nicos, and Jian Zhang. “Rocking response of anchored blocks under pulse-type motions.” Journal of engineering mechanics 493-484 :(2001) 127.5.
[12] M. Alembagheri, M.Seyedkazemi.,2013. Numerical Modeling of Concrete Gravity Dams by ABAQUS.(in Persian)
[13] Abaqus version 4-6.14. Abaqus user’s manual, dassault systemes, simulia,2014.
[14] Millan, M. A., Young, Y. L., & Prévost, J. H. (2009). Seismic response of intake towers including dam– tower interaction. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 3(38), 329-307.
[15] Goyal, A., & Chopra, A. K.(1989). Earthquake response spectrum analysis of intake-outlet towers. Journal of engineering mechanics, 7(115), 1433-1413.
[16] Spyrakos, C. C., & Xu, C. (1997). Soil-structure-water interaction of intake-outlet towers allowed to uplift. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2(16), 159-151.
[17] Xu, C., & Spyrakos, C. C. (1996). Seismic analysis of towers including foundation uplift. Engineering structures, (418), 278-271.
[18] Alembagheri, M.(2016). Dynamics of submerged intake towers including interaction with dam and foundation. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 84, 119-108.
[19] Daniell, W. E., & Taylor, C. A. (1994). Full‐scale dynamic testing and analysis of a reservoir intake tower. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 11(23), 1237-1219
[20] Williams, A. N. )1991(. Analysis of the base-excited  response of intake-outlet towers by a Green’s function approach. Engineering Structures, 1(13), 53-43.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 52، شماره 7
مهر 1399
صفحه 1817-1836

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار