Değişerek yayılan yer hareketi etkisindeki baraj-rezervuar-zemin sistemlerinin stokastik dinamik analizi

Abstract

Bu çalışmada, değişerek yayılan yer hareketi etkisindeki baraj-rezervuar-zemin etkileşim sistemlerinin Lagrange yaklaşımına dayalı stokastik dinamik davranışının incelenmesi amaçlanmaktadır. Barajların geniş tabanlı yapılar olması sebebiyle, analizlerinde yer hareketinin farklı noktalardaki değişiminden kaynaklanan, dalga yayılma etkisinin yanı sıra, korelasyon ve zemin etkilerinin de dikkate alınmasının gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Baraj-rezervuar-zemin sistemlerinin değişerek yayılan yer hareketi etkisindeki stokastik dinamik davranışını incelemek amacıyla Lagrange yaklaşımına dayalı değişken düğüm noktalı iki boyutlu izoparametrik sıvı sonlu eleman formülasyonu FORTRAN programlama dilinde kodlanmış ve kodlanan bu alt program yapı sistemlerinin değişerek yayılan yer hareketi etkisindeki stokastik dinamik analizini yapan SVEM programına dahil edilmiş ve SVEMF olarak adlandırılmıştır. Baraj-rezervuar-zemin sistemlerinin değişerek yayılan yer hareketi etkisindeki stokastik dinamik davranışlarının belirlendiği bu doktora tezi dört ana bölümden oluşmaktadır.İlk bölüm, konuyla ilgili yapılan literatür araştırmasını ve sıvı-yapı-zemin etkileşim sistemlerinin Lagrange yaklaşımına dayalı stokastik dinamik analiz formülasyonunu içermektedir. İkinci bölümde, değişerek yayılan yer hareketinde kullanılan yer hareketi modeli ile ilgili bilgi verilmekte ve geliştirilen bilgisayar programı tanıtılmaktadır. Ayrıca programın kontrolü için bir rijit sıvı tankı ve bir sıvı-yapı etkileşim sistemi sonlu eleman yöntemiyle modellenerek modal analizleri yapılmış ve frekanslar karşılaştırılmıştır. Üçüncü bölümde değişerek yayılan yer hareketi etkisindeki baraj-rezervuar-zemin sisteminin stokastik analizinden elde edilen yerdeğiştirme, gerilme ve hidrodinamik basınçların ortalama maksimum değerleri ve varyansları irdelenmektedir.Çalışmanın son bölümünde elde edilen sonuçlar ayrıntılı olarak değerlendirilerek, baraj-rezervuar-zemin sistemlerinin stokastik dinamik analizlerinde değişerek yayılan yer hareketi etkisinin dikkate alınması gerekliliği vurgulanmaktadır.

In this study it is aimed to perform the stochastic dynamic analysis of dam-reservoir-foundation systems to spatially varying earthquake ground motion by using Lagrangian approach. Since significant variation of earthquake ground motion exists over the base dimensions of large structures such as dams, spatially varying effects of the ground motion including wave passage effects, incoherence effects and site response effects should be taken into account in the analysis of dams. For that reason, variable number-nodes two dimensional isoparametric fluid finite elements are programmed in FORTRAN language and incorporated into a general-purpose computer program for stochastic dynamic analysis of structure systems to spatially varying earthquake ground motion, SVEM, and named as SVEMF. This Ph.D. thesis in which stochastic dynamic responses of dam-reservoir-foundation systems to spatially varying earthquake ground motion are determined consists of four main chapters.The first chapter includes literature investigation and formulations of stochastic dynamic analysis of fluid-structure-soil interaction systems by Lagrangian approach. In the second chapter, developed computer program is introduced and modal analysis of a rigid fluid tank and fluid-structure interaction system which are modelled by finite element method are performed to verify the developed program. In addition to, the finite element model of the dam-reservoir-foundation system and earthquake ground motion which is chosen are given in this section. In third chapter, the mean of maximum response values and variances obtained from the stochastic analysis of dam-reservoir-foundation system to spatially varying ground motion are discussed in detail. The conclusions of the research and recommendations for the future works are given in the fourth chapter.As a result, it is focused that spatially varying earthquake ground motion should be taken into account in the stochastic dynamic analysis of dam-reservoir-foundation systems.