Beton ağırlık barajların evler ve lagrange yaklaşımları kullanılarak dinamik analizi

Abstract

ÖZET Bu tezde, beton ağırlık barajların, baraj-rezervuar ve baraj -rezervuar-temel etkileşimleri dikkate alınarak Euler ve Lagrange yaklaşımlarıyla dinamik analizlerinin yapılması amaçlanmaktadır. Bu nedenle, önce Lagrange formülasyonuna dayalı iki ve üç boyutlu sıvı elemanlar geliştirilerek bilgisayar dilinde kodlanmakta ve SAP-IV genel amaçlı yapı analiz programına uyarlanmaktadır. Sözü edilen elemanların doğruluğu, analitik çözümleri bilinen çeşitli problemler üzerinde denenmektedir. İki boyutlu Lagrange sıvı elemanlar kullanılarak baraj-rezervuar sisteminin statik ve modal analizi yapılmaktadır. Sıvı sıkışabilirliğindeki değişimin modal dağılım üzerindeki etkisi ayrıca incelenmektedir. Aynı sıvı elemanlarla baraj-rezervuar ve baraj-rezervuar-temel sistemlerinin deprem etkisi altındaki dinamik davranışları modların süperpozisyonu yöntemiyle belirlenmekte; temel ve rezervuarın baraj davranışı üzerindeki etkileri irdelenmektedir. Bunun yanında, baraj-rezervuar ve baraj-rezervuar-temel sistemleri için sıkışamaz sıvı, baraj-rezervuar sistemi için sıkışabilir sıvı kabulüne dayalı Euler çözümleri de elde edilmektedir. Bu çözümler Lagrange çözümleriyle karşılaştırılmaktadır. Üç boyutlu Lagrange sıvı elemanlarla sadece baraj-rezervuar sisteminin statik ve deprem analizleri yapılmaktadır. Deprem etkisindeki çözümler, Wilson- 8 adım adım integrasyon tekniği ile belirlenmektedir. Üç boyutlu çözümlerle karşılaştırmak amacıyla bulunan iki boyutlu çözümlerde de bu integrasyon tekniği kullanılmaktadır. Anahtar Kelimeler : Dinamik Analiz, Beton Ağırlık Baraj, Sıvı- Yapı Etkileşimi, Euler Formülasyonu, Lagrange Formülasyonu, Sonlu Eleman, İndirgenmiş İntegrasyon, Modal Analiz, Baraj-Rezervuar, Baraj-Rezervuar-Temel. vı

SUMMARY DYNAMIC ANALYSIS OF CONCRETE GRAVITY DAMS USING THE EULERIAN AND THE LAGRANGIAN APPROACHES In this thesis, it is purposed to perform the dynamic analysis of concrete gravity dams, considering dam-reservoir and dam-reservoir-foundation interactions, using the Eulerian and Lagrangian approaches. Therefore, the two and three dimensional fluid elements based on the Lagrangian formulation are firstly improved and programmed, and incorporated into a general- purpose structural analysis program SAP-IV. The accuracy of these elements is tested on the various problems whose analytical solutions are known. The static and modal analyses of the dam-reservoir system are performed using the two dimensional Lagrangian fluid elements. The effects of the variation of fluid compressibility on the modal distribution are also studied. The earthquake responses of the dam-reservoir and dam-reservoir-foundation systems are computed by the mode superposition method using the same fluid elements. The effects of foundation and reservoir on the response of the dam are studied. In addition, the Eulerian solutions, based on incompressible fluid assumption for dam- reservoir and dam-reservoir-foundation systems as well as compressible fluid assumption for dam-reservoir system, are obtained. These results are compared with those of the Lagrangian solutions. The three dimensional Lagrangian fluid elements are used only in the static and the earthquake analyses of the dam-reservoir system. The comparison between the earthquake analysis obtained by using both three and two dimensional fluid elements are performed. In both solution, Wilson- 6 step by step integration technique is employed. Key Words : Dynamic Analysis, Concrete Gravity Dam, Fluid-Structure Interaction, Eulerian Formulation, Lagrangian Formulation, Finite Element, Reduced Integration, Modal Analysis, Dam-Reservoir, Dam-Reservoir-Foundation. vn