Kemer barajların lineer ve lineer olmayan iki ve üç boyutlu statik ve dinamik analizi

Abstract

ÖZET Bu çalışmada, kemer barajların lineer ve malzeme bakımından lineer olmayan statik ve dinamik analizi incelenmektedir. Lineer olmayan iki boyutlu analizler için, elasto-plastik malzeme modeli ve Drucker-Prager akma yüzeyi, üç boyutlu analizler için ise, eğri tanımlama (curve description) modeli kullanılmaktadır. Bu çalışma ile, kemer barajlar için lineer ve lineer olmayan analizler arasındaki farklar ortaya konulmaktadır. Analizler iki ve üç boyutlu gerçekleştirilip, iki boyutlu analizlerin kemer barajlar için yeterli olup olmayacağı araştırılmaktadır. Uygulama amacı ile, 1968 yılında İngiltere'de düzenlenen `Kemer Barajlar` sempozyumunda önerilen 5 tip kemer baraj içerisinden, çift eğrilikli olan 5. tip kemer baraj seçilmiştir. Analizler, NONSAP ve SAP90 programlan ile gerçekleştirilmiştir. Bu yüksek lisans tez çalışması, beş bölümden oluşmaktadır. Birinci bölüm, kemer barajların tarihi gelişimi, daha önce yapılan çalışmalar, kemer barajlara etki eden kuvvetler ve yapı malzemesinin lineer olmayan davranışı ile malzeme modellerinin tanıtımından oluşmaktadır. Ayrıca, lineer ve lineer olmayan sistemlerin statik ve dinamik analizi için kullanılan adım-adım (step-by-step) çözümün formülasyonu verilmektedir. İkinci bölümde, seçilen kemer barajın iki ve üç boyutlu sonlu eleman modeli tanıtılmakta ve yapılan çalışmalardan bahsedilmektedir. Üçüncü bölümde, elde edilen analiz sonuçlan değerlendirilmektedir. Dördüncü bölümde ise, çalışmadan çıkartılan sonuçlar ve öneriler verilmektedir. Anahtar Kelimeler: Statik Analiz, Dinamik Analiz, Lineer Analiz, Lineer Olmayan Analiz, Elasto-Plastik Malzeme Modeli, Drucker-Prager Akma Yüzeyi, Eğri Tanımlama Modeli, Sonlu Eleman, Değiştirilmiş Newton-Raphson İterasyonu, Baraj-Zemin, Baraj-Rezervuar. VII

SUMMARY LINEAR AND NONLINEAR TWO AND THREE DIMENSIONAL STATIC AND DYNAMIC ANALYSIS OF ARCH DAMS In this work, linear and nonlinear static and. dynamic analysis of arch dams are performed. For the two dimensional nonlinear analysis, elasto-plastic material model and Drucker-Prager yield surface are used whereas curve description model is utilised for the nonlinear three dimensional both static and dynamic analyses. The differences between linear and nonlinear analysis of arch dams are examined. The two and three dimensional analysis are compared in order to check the validity of the former. For the numerical example, type 5 arch dam is selected as was suggested in the symposium on Arch Dams, London, 1968. The programs NONSAP and SAP90 are employed in the response calculation. This thesis consist of four chapters. In the first chapter, the historical development of arch dams, the previous works, the forces subjected to arch dams, nonlinear behavior of material, and material models are mentioned. The formulation of step-by-step solution is given for both linear and nonlinear static and dynamic analyses. In the second chapter, two and three dimensional finite element model of the selected arch dam are introduced. In the third chapter, the results obtained from the analysis are evaluated. In the fourth chapter, the conclusions and suggestions drawn from this work are presented. Keywords : Static Analysis, Dynamic Analysis, Linear Analysis, Nonlinear Analysis, Elasto-Plastic Material Model, Drucker-Prager Yield Surface, Curve Description Model, Finite Element, Modified Newton-Raphson Iteration, Dam-Foundation Interaction, Dam-Reservoir Interaction. VIII