مهندسی عمران مدرس، جلد ۱۱، شماره ۴، صفحات ۲۹-۴۱

عنوان فارسی تحلیل پیشرفته ی اثر حرارت محیطی و هیدراسیون سیمان در یک سد بتن غلتکی با در نظر گرفتن فرایند ساخت
چکیده فارسی مقاله بتن ماده ای است که ذاتا" در برابر کشش، ضعیف است و به دلیل تغییر حجم ناشی از تغییر دما، در آن تنش های کششی ظاهر می شود که در حالات بحرانی سبب بروز ترک می شود. به همین دلیل موضوع تنش های حرارتی و ترک های ناشی از آن در سدهای بتن غلتکی اهمیت ویژه ای دارد. از ویژگی هایی که در بررسی این مسئله بسیار مهم است ولی کمتر به آن توجه شده، لحاظ کردن تغییرات ضریب هدایت حرارتی و مدول الاستیسیته بتن نسبت به دما، تغییرات مقاومت بتن لایه ها نسبت به عمر آن ها، مدل سازی میزان تولید حرارت هیدراسیون سیمان به صورت متغیر با زمان، مدل سازی برنامه زمانی اجرای سد و در نظر گرفتن شرایط مرزی همرفت و تابش برای سطوح شامل تابش خورشیدی است. این پژوهش از موارد نادری است که در آن سعی شده به همه این ویژگی ها افزودن بر مسئله ی اثر حرارت محیطی، به طور هم زمان توجه شود تا با اعتماد بیشتری بتوان در مورد ساخت ایمن و اقتصادی این نوع سدها تصمیم گرفت. سرعت های مختلف اجرا، شروع اجرا در فصول گرم و سرد سال و توقف اجرا در ماههای سرد و گرم سال، پیش سرد کردن مصالح به عنوان پارامترهای مؤثر در نظر گرفته شده است. برای مدل سازی و تحلیل گذرا و همراه اندرکنش انتقال حرارت و توسعه تنش از نرم‌افزار المان محدود (انسیس 1/6) به گونه ای ویژه بهره گرفته شده است. از نتایج این پژوهش می توان به پایین بودن راندمان پیش سرد کردن، مؤثر بودن وقفه در ماههای گرم سال در کنترل ترک حرارتی و تأثیر ناچیز وقفه در ماه های غیر از فصل گرما در توزیع نهایی دما و بیشینه ی دمای بدنه سد اشاره کرد . همچنین اگر از یخ زدگی مصالح جلوگیری شود، شروع بتنریزی و اجرا در زمستان، نسبت به فصول دیگر مناسبتر است. بحرانیترین زمان شروع اجرای بتن ریزی،فصل گرما است.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله

عنوان انگلیسی Advanced Analysis of Ambient and Cement Hydration Thermal Effects on a RCC Dam Considering Construction Schedule
چکیده انگلیسی مقاله Mass concretes including roller-compact concrete are materials with poor tensile behavior. When subjected to shrinkage or heat in their very early ages such concretes may easily crack. Thus for controlling and minimizing the risk of thermal cracks, it is crucial to study the effects of such parameters as the rate of concrete pouring in construction layers, seasons of start, pause of construction, and the extent of pre-cooling of concrete materials. Therefore, thermal stresses and probable cracks should be controlled based on a sound construction schedule. In practice, most cases are dealt with using a simple one-dimensional analysis pertaining only internal concrete evolution and thus disregarding the surface concrete story. At the same time, the induced surface stresses are not accounted for in such analyses. However, as a minimum requirement, a two dimensional model of the dam body across its vertical section is needed to account for the main effects mentioned above. Despite that many analyses have been carried out by others so far, in this research, concrete thermal conductivity coefficient is considered as a function of concrete temperature throughout a transient heat conduction analysis. The material is assumed as isotropic in both thermal and mechanical senses. The topology of model as well its top boundaries are continuously updated according to the construction schedule. Furthermore, accounting for the dam construction schedule, heat generation due to both ambient and cement hydration phenomena, as well as inclusion of convection and radiation boundary conditions due to solar effects are considered. In addition, when dealing with stress analyses and safety evaluation against cracks, the dependencies of concrete elasticity modulus on time and temperature, and concrete compressive as well as tensile strengths on time (i.e., the ages of layers) are all considered. Indeed, the thermal analyses are carried out after performing each single layer. Also after every 10 layers are performed, a full stress analysis is conducted under the current thermal and gravity loads. Safety factors are calculated considering the material properties and strength available at the same instance in each layer. To study the effect of these parameters on heat generation, and the subsequent thermal stresses in the body of RCC dam, "THA-DAN" dam in Thailand was chosen as a benchmark introduced by ICOLD. This dam has been built of 160 layers of 30 centimeter thickness. Program ANSYS-6.1 was employed in a special manner to allow such a coupled transient Abstracts 140 analysis for both thermal and stress parts. Initially, a basic verification of calculated temperatures versus the measured ones (as provided by ICOLD) was done for the layered construction at the dam site. The results of this study showed that maximum hydration temperature occurs at the layers poured in the hottest season. The efficiency of pre-cooling techniques is rather low, because by each 5˚C pre-cooling, only 1˚C drop in the temperature of internal concrete and 0.3 MPa drop in tensile stresses are gained. Tensile stresses are concentrated on the free surfaces of the concrete as well as on the ground interface due to constraints. This happens at a 3-4 meter thick layer there due to the high thermal gradients. Inclusion of gravity load in the stress analyses helps reducing the tensile stresses, particularly near the ground. Furthermore, if the frost of concrete materials could be avoided, winter would be the most efficient season for starting the construction. The most critical case is to start the construction in summer. Elongated construction pause in hot seasons is very effective for controlling the thermal cracks, although it has only negligible effect in cold season on the final distribution of heat and the maximum temperatures induced in the dam body. It is interesting to notice that the lower is the speed of concrete pouring, the cooler the core concrete becomes. At lowest speeds the warm core approaches to the ground surface. Although the above observations were found through a single dam being investigated, but they could also be mostly true for most of the gravity type RCC dams.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله

نویسندگان مقاله نادر حیدری |


محمد تقی احمدی | mohammad taghi



نشانی اینترنتی http://mcej.modares.ac.ir/article_1809_acf564c0a0de4e2fcdff8ddeab0cb8e0.pdf
فایل مقاله اشکال در دسترسی به فایل - ./files/site1/rds_journals/1242/article-1242-225619.pdf
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات