Concrete Gravity Dams Response Considering Rotating and Fixed Multidirectional Smeared Crack

Article Type:
Research/Original Article (دارای رتبه معتبر)
Abstract:

Seismic evaluation of concrete dams due to some considerations is very important. The effects of fluid-structure-foundation interaction, nonlinear behavior of dam material due to crack, and earthquake loading are some of these considerations and should be considered in modeling and analysis of the system.The nonlinear seismic response of concrete gravity dams is presented when the effect of the dam-reservoir interaction is included using Lagrangian-Lagrangian approach of the finite element method. Nonlinear fracture mechanics, based on the smeared crack concepts, is used to study the cracking profile and response of the dam. In this study, a comparative study between the coaxial rotating crack model and orthogonal multi-fixed smeared crack models is carried out. Based on the presented formulation, Pine Flat concrete gravity dam is analyzed and its crest response and stresses within the dam body are founded. Bosak's time integration and corrected Newton-Raphson method are used for solving nonlinear dynamic equations.Results show that the two crack approaches have negligible difference in terms of the number of cracked gauss points and the crack profile. Tensile principal stresses based on fixed crack concept are greater than those of the rotating crack concept, but for compressive principal stresses the results are vice versa. The differences are due to unloading-reloading path and shear retention factor, but crack propagating path remains the same. Displacements of dam crest in nonlinear cases are greater than those of linear ones and show the same result in two crack models. This phenomenon depended on internal damping of system in both linear and nonlinear cases. Permanent displacement of dam crest based on fixed crack concept is greater than that of the rotating crack concept, and this phenomenon depends on cracking intensity of dam body. Results show that the fixed crack concept have better convergence than that of the rotating crack concept and the number of iterations in the time steps are low.

Language:
Persian
Published:
Sharif Journal Civil Engineering, Volume:33 Issue: 4, 2018
Pages:
25 to 35
https://www.magiran.com/p1823922