تحلیل ترک در سدهای بتنی (به روش مکانیک شکست)

بیشتر سدهای بتنی موجود در معرض ترک خوردگی قرار دارند. این ترکها توسط عوامل مختلفی از قبیل عملیات اجرایی، عمل آوری بتن، تغییرات حجمی توده بتن، بارهای وارده و غیره ایجاد شده و گسترش احتمالی آنها ممکن است باعث کاهش کارآیی، خرابی و ناپایداری سد بتنی گردد . استفاده از علم مکانیک شکست به عنوان یک روش جدید برای تخمین پایداری و دوام سدهای بتنی، در نشریات معتبر علمی دنیا توصیه گردیده است. تحقیق حاضر با هدف بکارگیری اصول و معیارهای مکانیک شکست الاستیک خطی به بررسی نحوه گسترش ترک در بدنه و فونداسیون سد بتنی وزنی کلات (واقع در شمال استان خراسان)، تحت بدترین حالت بارگذاری شامل، حالت بارگذاری فوق العاده ناشی از وقوع زلزله در شرایط مخزن پر پرداخته است. برای این منظور از نرم افزارهای ABAQUS_v610.1, ZENCRACK_v7.7 و به روش اجزا محدود و تحلیل غیرخطی استفاده شده است. سپس معیارهای مکانیک شکست الاستیک خطی شامل فاکتور شدت تنش و تنش پیرامونی حداکثر برای ترکهای موجود در نقاط مختلف بدنه و فونداسیون سد محاسبه شده و به کمک آنها پایداری ترکهای اولیه، جهت انحراف و نحوه گسترش آنها تعیین گردید. نتایج نشان داد که تحت بار زلزله در مدت زمان 10 ثانیه، بیشترین تنش های کششی و فشاری، در بازه زمانی 2/32 تا 4/26 ثانیه رخ میدهد. بر اساس نتایج بدست آمده رشد ترک در تمامی نواحی واصل به جناحین سد به صورت صفحه ای است که فقط در راستای محورهای طولی و عرضی گسترش یافته است، اما با دور شدن از جناحین و به سمت مرکز سد، رشد ترک از شکل صفحه ای خارج شده ودرراستای محور قائم (هم جهت و خلاف جهت این محور)نیز گسترش یافته است.

Keywords:

سد بتنی , فاکتور شدت تنش , گسترش ترک , مکانیک شکست , جریان باران , چقرمگی