Yakın ve uzak-fay yer hareketine maruz beton ağırlık barajların yapısal performansına boyut etkisinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, baraj-su-zemin etkileşimi dikkate alınarak yakın ve uzak-fay yer hareketine maruz beton ağırlık barajların yapısal performansına boyut etkisi incelenmiştir. Bu amaçla, Uluslararası Büyük Barajlar Komitesi (ICOLD) tarafından karşılaştırmalı analizler için tavsiye edilen baraj kesiti kullanılmıştır. USACE (U.S. Army Corps of Engineers)'de yer alan hasar kriterlerine göre beş farklı yüksekliğe sahip beton ağırlık barajın yapısal performansı değerlendirilmiştir. Barajların yapısal performansına göre, lineer olmayan analizlere gerek olup olmadığına karar verilmiştir. Yakın ve uzak-fay yer hareketine maruz bu baraj kesitlerinin lineer elastik dinamik analizleri, adım-adım integrasyon tekniği kullanılarak gerçekleştirilmiştir. İntegrasyon için zaman adımı 0.0025 saniye alınmış ve Rayleigh sönüm sabitleri, %5 sönüm oranı kabul edilerek hesaplanmıştır. Barajların lineer-elastik dinamik analizleri, sıvı-yapı sistemlerinin davranışını belirleyebilecek şekilde yenilenen NONSAP yapı analiz programı ile gerçekleştirilmiştir.Bu tez beş bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, yakın-fay yer hareketi ile ilgili literatür araştırması, tezde kullanılan yapısal performans kriteri ve lineer-elastik malzeme modeli, Lagrange sıvı sonlu eleman ve direkt integrasyon yöntemleri ile ilgili formülasyonlar verilmektedir. İkinci bölümde, Uluslararası Büyük Barajlar Komitesi (ICOLD) tarafından karşılaştırmalı analizler için tavsiye edilen baraj kesiti tanıtılmış ve baraj-su-zemin sistemine ait sonlu eleman modeli verilmiştir. Lineer-elastik dinamik analiz ile ilgili ayrıntılar da bu bölümdedir. Üçüncü bölüm, gerçekleştirilen analizlerden elde edilen bulgular ve bunların irdelenmesinden oluşmaktadır. Dördüncü bölümde ise, bu tez çalışmasından çıkarılan sonuçlar ve öneriler verilmektedir. Beşinci bölüm, tezde yararlanılan kaynaklara ayrılmıştır.Anahtar Kelimeler:Beton ağırlık baraj, yakın-fay yer hareketi, uzak-fay yer hareketi, yapısal performans, lineer-elastik dinamik analiz

In this thesis, size effects on structural performance of concrete gravity dams subjected to near and far-fault ground motions are investigated including dam-water-foundation interaction. For this purpose, a benchmark problem proposed by ICOLD (International Committee on Large Dams) is chosen as a numerical application. Structural performance of the dam having five different heights is evaluated according to damage criterions in USACE (U.S. Army Corps of Engineers). It is decided according to their structural performance if non-linear analysis of the dams requires or not. The linear elastic dynamic analyses of the dams to near and far-fault ground motions are performed using the step-by-step integration technique. The integration time step is 0.0025 sec. The Rayleigh damping constants are calculated assuming 5% damping ratio. The program NONSAP modified for fluid-structure systems with the Lagrangian fluid finite element is employed in the response calculations.This thesis consists of five chapters. In the first chapter, a literature survey associated with near-fault ground motion, structural performance criteria and linear-elastic material model used in this thesis is given in detail. This chapter also contains formulations associated with Lagrangian fluid finite elements and solution techniques used in the thesis. In the second chapter, a benchmark problem chosen as a numerical application and proposed by ICOLD (International Committee on Large Dams) is defined. In addition, finite element model of dam-water-foundation rock interaction systems prepared for the selected benchmark problem are introduced. Third chapter contains the findings obtained from the linear-elastic dynamic analyses. The conclusions and recommendations deduced from the analyses are given in chapter four. Finally, the references are presented in the fifth chapter.Keywords:Concrete gravity dam, near-fault ground motion, far-fault ground motion, structural performance, linear-elastic dynamic analysis