1 / 44

Γ. Μπουκοβάλας (1) Αχ. Παπαδημητρίου ( 2 ) Κ. Ανδριανόπουλος (1) Κ. Αναστασόπουλος (3)

Αντισεισμικός σχεδιασμός μεγάλων χωμάτινων φραγμάτων με κριτήρια επιτελεστικότητας. Γ. Μπουκοβάλας (1) Αχ. Παπαδημητρίου ( 2 ) Κ. Ανδριανόπουλος (1) Κ. Αναστασόπουλος (3). Π .Θεσσαλίας ( 2 ). Ε . Μ.Π . (1). (3).

joshua-gay
Download Presentation

Γ. Μπουκοβάλας (1) Αχ. Παπαδημητρίου ( 2 ) Κ. Ανδριανόπουλος (1) Κ. Αναστασόπουλος (3)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Αντισεισμικός σχεδιασμός μεγάλων χωμάτινων φραγμάτων με κριτήρια επιτελεστικότητας Γ. Μπουκοβάλας(1)Αχ. Παπαδημητρίου (2) Κ. Ανδριανόπουλος (1) Κ. Αναστασόπουλος (3) Π .Θεσσαλίας(2) Ε.Μ.Π. (1) (3)

  2. Αντισεισμικός σχεδιασμός μεγάλων χωμάτινων φραγμάτων με κριτήρια επιτελεστικότητας

  3. Fujinuma Dam (Fukushima, Japan Earthq. 2011) Coihueco Dam (Chile Earthq. 2010) Ρωγμές στην στέψη, βάθους 1.9m 8 νεκροί ! Ολίσθηση πρανούς (3.3m στέψη)

  4. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ • ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ • «ΨΕΥΔΟ-ΣΤΑΤΙΚΗ» ΑΝΑΛΥΣΗ • ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ • ΝΕΑ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ • ΤΕΛΙΚΑ ΣΧΟΛΙΑ

  5. Σεισμική απόκριση μεγάλων φραγμάτων 1700 m/sec 1300 m/sec 2400 m/sec) 2200 m/sec 1500m/sec 2300 m/sec Φράγμα ΔΕΗ στον Ιλαρίωνα (αριθμητικές αναλύσεις) Vs (m/sec) Γεωμετρία & κατανομή ταχυτήτων σεισμικών κυμάτων VS 120 m

  6. Σεισμική απόκριση μεγάλων φραγμάτων Φράγμα ΔΕΗ στον Ιλαρίωνα (αριθμητικές αναλύσεις) ! Τυπικές χρονοϊστορίες επιταχύνσεων • TERZAGHI (1950) • 0.10 “significant” earthquakes • khE = 0.20 “violent” earthquakes • 0.50 “destructive” earthquakes

  7. Σεισμική απόκριση μεγάλων φραγμάτων Μέσεςχρονοϊστορίες επιταχύνσεων amax=0.22g average amax=0.60g Μέσεςμέγιστεςεπιταχύνσεις

  8. Σεισμική απόκριση μεγάλων φραγμάτων Η ευεργετική αυτή επίδραση οφείλεται στο γεγονός ότι, τα υψηλά φράγματα (π.χ. H > 30m) είναι σχετικά εύκαμπτα και επομένως η σεισμική κίνηση ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ ΣΥΓΧΡΟΝΗ σε όλο το σώμα του φράγματος: Η λ για συνήθη φράγματα (Η=30 ÷ 120m) & σεισμούς (Te=0.30 ÷ 0.60s) λ≈ (1.00 ÷ 2.00) H δηλ.

  9. Σεισμική απόκριση μεγάλων φραγμάτων Και κάτι ακόμη …… αντίθετα με την ΣΤΑΤΙΚΗ ΑΣΤΟΧΙΑπου είναι επώδυνη, η ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΣΤΟΧΙΑ μπορεί να είναι ………ανώδυνη (!), γιατί συμβαίνει πρακτικά στιγμιαία (διαρκεί λιγότερο από 1s) . [Θεώρηση “ολισθαίνοντος στερεού”,Νewmark (1965)]

  10. Σεισμική απόκριση & αστοχία μεγάλων φραγμάτων αστοχία: FSd≈ay/amax=0.40 (<< 1.0) ! σχετική ταχύτητα (σχετική) ολίσθηση ≈ 9cm [Θεώρηση “ολισθαίνοντος στερεού”,Νewmark (1965)]

  11. Σεισμική απόκριση μεγάλων φραγμάτων ΑΡΑ . . . . Η Φύση είναι με το μέρος μας …… (εκτός και εάν έχουμε ρευστοποίηση !) • και έτσι, • κάνουμε ψευδοστατικές αναλύσεις • με την “ενεργό” (όχι την μέγιστη) σεισμική επιτάχυνση: • και FSd = 1.0(σεισμικότητα) • η ενεργός επιτάχυνση μικραίνει ………… • - όσο πιο υψίσυχνη είναι η διέγερση & πιο ψηλό το φράγμα • (αλληλεπίδραση διέγερσης-φράγματος) • - όσο μεγαλώνουν οι ανεκτές μετατοπίσεις • (σχεδιασμός επιτελεστικότητας)

  12. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ • ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ • «ΨΕΥΔΟ-ΣΤΑΤΙΚΗ» ΑΝΑΛΥΣΗ • ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ • ΝΕΑ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ • ΤΕΛΙΚΑ ΣΧΟΛΙΑ

  13. cL [(W Fv )cosθ Fh sinθ] tanφ + - - FSd = (W Fv )sinθ Fh cosθ - + “Ψευδο-στατική” αναλυση …… F ah(t) v F h sliding slope W H Τ i θ Ν aV(t) ahW Fh = = khW g kh = ah/g kv = av/g avW Fv =+ = kvW g

  14. cL [(W Fv )cosθ Fh sinθ] tanφ + - - FSd = (W Fv )sinθ Fh cosθ - + “Ψευδο-στατική” αναλυση …… F ah(t) v F h sliding slope W H Τ i θ Ν aV(t) ahW Fh = = khW g kh = ah/g kv = av/g avW Fv =+ = kvW g FV……. μπορεί και να αγνοηθεί

  15. (kh,E)g z H EGA Υπολογισμός khE συναρτήσει της EGA (Εffective Ground Acceleration) • BRITISH STANDARDS • (Charles et al 1991) • khE ≈ EGA/g • EUROCODE EC-8 • khE = 0.50 ST (S EGAb/g) EGAb = eff. ground accel. at BEDROCK S = Soil Factor(1.0 ÷ 1.50) SΤ = Τopography Factor(1.0 ÷ 1.40) για βραχώδες έδαφος & Η>30m khE = (0.60 ÷ 0.80) EGA/g

  16. MARCUSON (1981) • khE = 0.33÷0.50 (amax,crest/g) amax,crest kh,Eg z H πως υπολογίζεται το amax,crest ? z/H μ Υπολογισμός khE συναρτήσει της επιτάχυνσης στην ΣΤΕΨΗ • MAKDISI & SEED (1978) • khΕ = 2/3μ (amax,crest/g) [MARCUSON→ M&S για z/H = 0.50÷0.75]

  17. Υπενθύμιση ………. πως υπολογίζεται το amax,crest ? . . . • Έτσι, εκτός και εάν έχουμε ρευστοποίηση (!), • Κάνουμε ψευδοστατικές αναλύσεις με την «ενεργό» (όχι την μέγιστη) • σεισμική επιτάχυνση: • και FSd = 1.0 (σεισμικότητα) • Η ενεργός επιτάχυνση μικραίνει ………… • - όσο πιο υψίσυχνη είναι η διέγερση • (αλληλεπίδραση διέγερσης-φράγματος) • - όσο μεγαλώνουν οι ανεκτές μετατοπίσεις • (σχεδιασμός επιτελεστικότητας) √ X X

  18. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ • ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ • «ΨΕΥΔΟ-ΣΤΑΤΙΚΗ» ΑΝΑΛΥΣΗ • ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ • ΝΕΑ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ • ΤΕΛΙΚΑ ΣΧΟΛΙΑ

  19. Αριθμητικές αναλύσεις ………. • 2Δ μη-γραμμικέςαριθμητικές αναλύσεις  ύψος φράγματος: Η = 20, 40, 80, 120m  PGA = 0.05 – 0.50g  σεισμικές διεγέρσεις: Texc = 0.14 – 0.49s  έδαφος θεμελίωσης: Vb = 250 – 1500m/s 110 αναλύσεις 1084 επιφάνειες αστοχίας • FLAC+ Ramberg Osgood

  20. Αριθμητικές αναλύσεις z1 Επίδραση βάθους z της επιφάνειας αστοχίας . . . . Deep, z2 Shallow, z1 resultant acceleration (g) resultant acceleration (g) Time (sec) Time (sec) amax,crest=0.68g z1 z2

  21. Αριθμητικές αναλύσεις Τe=0.36s kh/amax,crest=0.52 Επίδραση της δεσπόζουσας περιόδου της διέγερσης Τe . . . Τe=0.14s resultant acceleration (g) resultant acceleration (g) time (sec) time (sec) (0.42g=) amax,rest(=0.68g) kh/amax,crest=0.45 PGA=0.25g

  22. Νέα Μεθοδολογία ………. Υφιστάμενες σχέσεις (π.χ. Makdisi & Seed 1978) Αποτελέσματα αριθμητικών αναλύσεων

  23. Νέα Μεθοδολογία ………. Προτεινόμενη (βασική) συσχέτιση με z/λd

  24. Αριθμητικές αναλύσεις Upstream Επίδραση ταμιευτήρα (μόνιμη ροή) . . . . . Downstream resultant acceleration (g) resultant acceleration (g) Time (sec) Time (sec) amax,crest=0.77g

  25. Νέα Μεθοδολογία ………. Επίδραση ταμιευτήρα (μόνιμη ροή) . . . . .

  26. Αριθμητικές αναλύσεις Επίδραση γεωμετρίας διατομής . . . . . με βαθμίδα χωρίς βαθμίδα amax,crest=0.68g

  27. Αριθμητικές αναλύσεις Vb = 500 m/s kh/amax,crest=0.52 Επίδραση δυστμησίας υποβάθρου Vb . . . . . . Vb = 250 m/s (0.54g= ) amax,crest (=0.68g) kh/amax,crest=0.65 PGA=0.25g

  28. Αριθμητικές αναλύσεις kh/amax,crest=0.52 Επίδραση δυστμησίας υποβάθρου Vb . . . . . . (0.54g= ) amax,crest (=0.68g) kh/amax,crest=0.65 PGA=0.25g

  29. Αριθμητικές αναλύσεις Επίδραση γεωμετρίας επιφάνειας αστοχίας . . . . . . . “βαθιά - περιστροφική” “επίπεδη - ρηχή” w t «Επίπεδη» επιφάνεια amax,crest=0.68g «Περιστροφική» επιφάνεια

  30. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ • ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ • «ΨΕΥΔΟ-ΣΤΑΤΙΚΗ» ΑΝΑΛΥΣΗ • ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ • ΝΕΑ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ • ΤΕΛΙΚΑ ΣΧΟΛΙΑ

  31. Νέα Μεθοδολογία ………. amax,crest kh, khE PGAb PGA 3 2 1

  32. Νέα Μεθοδολογία ………. • 3ο Βήμα: Υπολογισμός amax,crest Ελαστική ιδιο-περίοδος φράγματος amax,crest/PGA Τoe(sec) = 0.024 H(m)0.75 V = 1 5 0 0 m / s e c 4 b V = 2 5 0 m / s e c b 3 2 To/Texc Μη γραμμική ιδιο-περίοδος 1 0 0 2 4 6

  33. Νέα Μεθοδολογία ………. amax,crest kh PGAb PGA 3 2 4 1 kh,max

  34. Νέα Μεθοδολογία ………. • 4ο Βήμα: Υπολογισμός μέγιστου σεισμικού συντελεστή kmax,crest z/λd: αλληλεπίδραση φράγματος – διέγερσης Cw = επίδραση ταμιευτήρα Cb = επίδραση αναβαθμίδων Cf = επίδραση εδάφους θεμελίωσης Ct = επίδραση γεωμετρίας επιφανειας αστοχίας

  35. Νέα Μεθοδολογία ………. • 4ο Βήμα: Υπολογισμός μέγιστου σεισμικού συντελεστή kmax,crest  Η = 20 έως 120m  PGA = 0.05 έως 0.50g  Τexc = 0.14 έως 0.49sec  Vb = 250 έως 1500m/s

  36. Νέα Μεθοδολογία ………. amax,crest kh PGAb PGA 3 2 4 1 kh,max 5 khE Σχεδιασμός Επιτελεστικότητας

  37. Νέα Μεθοδολογία ………. amax,crest kh PGAb PGA 3 2 4 1 kh 5 khE • εάν khE=khmaxκαι FSd = 1, τότε …..δ = 0 • πόσο μπορεί να μειωθεί ο khmaxπροκειμένου να έχω δ ≤ δall? • υιοθέτηση “συντελεστή ολίσθησης”q≥1.0 (khE=khmax/q) • & συσχέτιση q-δall (για FSd=1) βάσει θεωρίας“ολισθαίνοντος στερεού” (Νewmark, 1965)

  38. Νέα Μεθοδολογία ………. Συσχέτιση “συντελεστή ολίσθησης” q (=khmax/khE > 1) μεδall khE = khmax/q

  39. Νέα Μεθοδολογία ………. Συσχέτιση “συντελεστή ολίσθησης” q (=khmax/khE > 1) μεδall khE = khmax/q

  40. Π α ρ ά δ ε ι γ μ α . . . . . Z=60m Φράγμα Ιλαρίωνα Η=120m Vs=360m/s Vs,b=1500 m/s “υγρή” “ξηρή” M&S 1.21g, TO=1.24s 0.41g 0.25g, Te=0.30s

  41. Π α ρ ά δ ε ι γ μ α . . . . . Z=100m Φράγμα Ιλαρίωνα Η=120m Vs=360m/s Vs,b=1500 m/s “υγρή” “ξηρή” M&S 1.21g, TO=1.24s 0.41g 0.25g, Te=0.30s

  42. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ • ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ • «ΨΕΥΔΟ-ΣΤΑΤΙΚΗ» ΑΝΑΛΥΣΗ • ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ • ΝΕΑ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ • ΤΕΛΙΚΑ ΣΧΟΛΙΑ

  43. Τελικά σχόλια & παρατηρήσεις ………. • Κύριες παράμετροι που διαμορφώνουν τον σεισμικό συντελεστή: - σεισμικότητα (PGAb, PGA), • -αλληλεπίδρασηφράγματος-διέγερσης(amax,crest, z/λd), • - ανοχές σε μετακίνηση των πρανών (δall) • Πρόσθετη επίδραση έχει ο ταμιευτήρας, το έδαφος θεμελίωσης, οι σταθεροποιητικές βαθμίδες και η μορφή της επιφάνειας αστοχίας • Η προτεινόμενη αναλυτική μεθοδολογία . . . • - ισχύει για προκαταρκτικό σχεδιασμό • - είναι ολοκληρωμένη & απλή (εφαρμογή με worksheet) • Λογισμικό Eφαρμογής • http://apapad.users.uth.gr • www.georgebouckovalas.com

  44. Πρόσθετες Αναφορές • Άρθρο συνεδρίου • Andrianopoulos et al. (2014), Computers & Geotechnics, 55(1) • Papadimitriou et al. (2014), Soil Dynamics & Earthq. Engineering • (in press) ΕΥΧΑΡΙΣΤΟΥΜΕ για το ενδιαφέρον & την παρουσία σας

More Related