تاثیر شدت و محل آسیب در بدنه سد بتنی قوسی بر روی خصوصیات مودی سازه

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد واحد تهران مرکزی، تهران، ایران

2 استادیار دانشکده فنی مهندسی دانشگاه آزاد تهران مرکزی

3 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد رودهن، تهران، ایران

4 عضو هیات علمی ، گروه مهندسی عمران، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

چکیده

شناسایی خرابی‌های سازه‌ای با روش‌های ارتعاش-مبنا به دلیل ماهیت غیرمخربی آن، بسیار مورد توجه می‌باشد. این موضوع در مورد سدهای بتنی قوسی از اهمیتی دوچندان برخوردار است. عدم شناسایی خرابی‌های موضعی در این ابر سازه ها و گسترش آن‌، ایجاد خرابی های کلی و ناگهانی و به دنبال آن تحمیل خسارات عمده جانی و مالی را درسطح ملی و جهانی درپی خواهد داشت. این مطالعه، به بررسی اثرات خرابی بر روی ویژگی‌های مودال در سدهای بتنی قوسی می‌پردازد. برای این منظور، مدل اجزا محدود یک سد بتنی قوسی، با سناریوهای مختلف خرابی شامل: 9 محل مختلف و 3 سطح از خرابی به همراه تغییر در ویژگی‌های مودال سیستم قبل و بعد از وقوع خرابی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج پارامترهای مودال سازه سالم و سیستم‌های دارای آسیب نشان می‌دهند که فرکانس‌های طبیعی سیستم حساسیت کمتری نسبت به شکل مودهای سیستم در برابر خرابی دارند. همچنین، خرابی های موجود در قسمت‌های بالایی و میانی اثر بیشتری را بر روی تغییرات مشخصات مودال سیستم نسبت به مناطق پایینی از بدنه سد می‌گذارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the Effect of Intensity and Location of Damage on Modal Characteristics in Concrete Arch Dams

نویسندگان [English]

  • Amir Meysam Giahi 1
  • Jafar Asgari Marnani 2
  • Hassan Ahmadi 3
  • Mohammad Sadegh Rohanimanesh 4
1 Department of Civil Engineering, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran
3 Department of Civil Engineering, Rudehen Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
4 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Dams are among the most important and largest engineering structures used to supply potable and agricultural water, hydro-power and prevention of seasonal floods. Human experience has shown than where damage occurs in these megastructures, there would be incompensable financial, environmental and fatal losses. Therefore, the issue of safety and proper performance of dams are the vital importance both in terms of designing the new structures or health monitoring of the old structures.



This subject is more particular importance in the case of concrete arch dams; since, in the absence of identification of small and minor damages, with the growth and spread of structural damages a general failure may be occurred in these infrastructures with considerable human and financial losses. Nevertheless, concrete arch dams have been less broadly considered in the investigation, and the most of the researches have included simple structures with a low-degree-of-freedom. Therefore, the main objective of this paper is to study the effects of structural damages (including the intensity and location) on the modal properties of these engineering systems. For this purpose, the modal characteristics of the structure, such as the natural frequencies and the shape-modes, are initially computed using finite element model on a concrete arch dam. Considering different scenarios for damage including: nine different locations (on different vertical and horizontal locations). The modal characteristics of the system would be then determined before and after the occurrence of damage.



In the presented research, the effects of damages at three levels of arch dam body on the modal parameters of the system, are investigated. The comparison of the structural modal parameters of the intact and damaged states show that, firstly, the natural frequencies of the system have less sensitivity than mode-shapes of the system, and also the damages in the top and middle have more effective than the corners zones on the modal features of the arc-dam body.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Health monitoring
  • Concrete arch dam
  • Modal characteristics
  • Intensity and location of damage
  • natural frequency