مهندسی عمران مدرس، جلد ۲۰، شماره ۳، صفحات ۱۸۹-۲۰۱
عنوان فارسی تحلیل لرزه‌ای غیر‌خطی سدهای بتنی وزنی با استفاده از مدل‌های المان محدود توسعه یافته و پلاستیک خسارت
چکیده فارسی مقاله مقاله حاضر به بررسی و مقایسه گسترش ترک در سدهای بتنی وزنی با استفاده از دو مدل المان محدود توسعه یافته و پلاستیک خسارت می­پردازد. مدل اول بر مبنای استفاده از روش المان محدود توسعه یافته با درنظر گرفتن معیار مکانیک شکست خطی بدون لحاظ کردن اثر نرم‌شوندگی کرنش در نوک ترک و مدل دوم بر پایه‌ی رفتار غیرخطی بتن در ناحیه نرم‌شوندگی کرنش و پارامتر خسارت متناظر با آن می­باشد. بر اساس فرمول­بندی بدست آمده بر مبنای این دو مدل پروفیل گسترش ترک با دو مدل رفتاری در نمونه­های مختلف صحت سنجی شده است. سپس، گسترش ترک در سد وزنی کوینا تحت زلزله­ی 1962 کوینا با در نظر گرفتن اندرکنش سد و مخزن مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می­دهد با توجه به اینکه بتن سد رفتار نیمه تردی از خود نشان می‌دهد، پروفیل ترک در دو مدل تا حدی متفاوت می‌باشد. اما بدلیل محدود بودن ناحیه پلاستیک نوک ترک در قیاس با ابعاد سد بتنی وزنی، خطای حاصل از حذف قسمت نرم‌شوندگی کرنش بر پروفیل ترک قابل چشم پوشی است.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله واژگان کلیدی، مدل المان محدود توسعه یافته،مدل ‌پلاستیک خسارت بتن،سدهای بتنی وزنی،مکانیک شکست خطی،اندرکنش سد و مخزن
عنوان انگلیسی Nonlinear Seismic Analysis of Concrete Gravity Dams Using Extended Finite Element method and Plastic Damage Model
چکیده انگلیسی مقاله The present paper investigates and compares the crack propagation in concrete gravity dams using two models of linear fracture mechanics and plasticity damage concrete. The first model is based on linear concrete behavior using the extended finite element method without considering the effect of strain softening on the crack tip while the second model is based on the nonlinear concrete behavior and the strain softening in tension with damage parameter. According to two different algorithms and based on two models, several benchmark examples are reviewed and the results compared with those reported in the literature. Then, path of the crack growth in Koyna gravity dam due to a seismic excitation of Koyna earthquake in 1962 has been performed by considering the dam-reservoir interaction. The results show that due to low compressive stresses during analysis of concrete gravity dams, consideration of compressive nonlinear behavior has no effect on crack initiation and almost is the same for two models. However because of crack opening and closing with tapping the crack faces together in extended finite element model, the compressive stress will be more than the allowable stress of concrete. Crack initiation at downstream and upstream face occurred at angle of 90 and zero degrees respectively, which in both models, the numerical results are in agreement with the experimental model. The crack in the extended finite element model grows faster such that the crest block of dam in this model is separated from the dam body, earlier than the concrete plastic damage model. Also the values of dam crest displacement and hydrodynamic pressure in the reservoir in extended finite element model with linear elastic fracture mechanic are more than the other model, which can be attributed to the linear and nonlinear behavior of concrete in extended finite element and concrete plastic damage model respectively. In the extended finite element model, due to using linear fracture mechanic, the maximum principal stress in the cracked elements reaches the values greater than the maximum tensile strength, but in the concrete plastic damage model as soon as the stress reaches a tension limit value, elements are damaged and the stress is reduced. In both models, the crack located at the slope change area, propagates with the downward slope from downstream dam face and connects to the crack at upstream face which is growth horizontally. Because of laboratory sample dimension and boundary condition of dam-reservoir compared with actual manner, neither of two crack profiles covered the experimental model, accurately. But it is shown that the crack profiles in the extended finite element model are more consistent with experimental results. Finally, the results show that the crack profile are slightly different in the two models because of quasi brittle behavior of the dam concrete, which can be attributed to the small fracture process zone of the crack tip in comparison with the dimension of the concrete gravity dams such that by removing strain softness part, the error in the amount of additional computation can be neglected.    
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله Keywords, Extended finite element method,Concrete gravity dam,Linear fracture mechanic,Concrete plastic damage,Dam reservoir interaction
نویسندگان مقاله مجید حقانی | Majid Haghani
Babol Noshirvani University of Technology
دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

بهرام نوائی نیا | Bahram Navayi Neya
Babol Noshirvani University of Technology
دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

محمد تقی احمدی | Mohammad Taghi Ahmadi
Tarbiat Modares University
دانشگاه تربیت مدرس

جواد واثقی امیری | javad Vaseghi Amiri
Babol Noshirvani University of Technology
دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

نشانی اینترنتی http://mcej.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-15481-2&slc_lang=fa&sid=16
فایل مقاله فایلی برای مقاله ذخیره نشده است
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده پژوهشی اصیل (کامل)
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات