Discrete element based analyses of structure-reservoir problem for gravity dams

Ağırlık barajlarının sismik yükler altında doğrusal olmayan davranışını tahmin etmek zorludur. Öncelikle bu tür yapıların performanslarını ölçen net bir hasar göstergesi mevcut değildir. Buna ek olarak, baraj gövdesi için hem doğrusal hem de doğrusal olmayan aralıklarda güvenilir sonuçlar veren uygun bir sayısal modelin çevresindeki rezervuar ile birlikte kurulması gerekmektedir. Bu çalışma, çatlak ilerlemesi, çatlak açıklıkları ve bu çatlaklar üzerinden sızıntı tahminlerini dikkate alarak deprem ve deprem sonrası davranışın belirlenmesi ve ağırlık barajlarında hasar değerlendirilmesine odaklanmıştır. İlk olarak, beton yapıların davranışını doğru bir şekilde simüle eden ve çeşitli Poisson oranlarını da temsil ederek modelleyen modifiye edilmiş uygulamalı eleman yöntemi (MAEM) ismi verilen sağlam bir ayrık eleman tabanlı metodoloji geliştirilmiştir. Bu metodoloji çeşitli yükleme koşulları altında doğruladıktan sonra, MAEM'in entegre edilmiş su sonlu elemanları ile uyumlu bir şekilde çalıştığı gösterilmiştir. Daha sonra, artımlı dinamik analiz (IDA) yöntemi kullanılarak beton ve silindirle sıkıştırılmış beton (SSB) ağırlık baraj-rezervuar sistemleri üzerinde oluşan hasar değerlendirilmiştir. Bunun için önce çatlak ilerlemesi dikkate alınarak oluşturulan kırılganlık eğrileri kullanılmış, daha sonra ise barajların memba yüzlerindeki çatlak genişlikleri yeni bir hasar göstergesi olarak hesaplanmıştır. Deprem sonrası durum için bu çatlaklarda beklenen sızıntı hesaplanmıştır. Analizlerde belirlenen maksimum çatlak genişlikleri ile deprem kayıtlarının şiddet ölçümleri arasındaki ilişki incelenmiştir. Sonuçlar, SSB barajda yatay döküm derzlerindeki zayıflıktan dolayı çatlakların daha fazla olmasına rağmen, çatlak açılmasının ve sızıntının beton baraj için daha kritik olduğunu göstermiştir.