ایمنی لرزه ای و ترمیم سدهای بزرگ

بررسی رفتار لرزه ای سدهای بتنی، به دلیل اهمیت ایمنی سد در هنگام زلزله، مورد توجه بسیاری از محققین بوده است. زیرا تخریب این سازه ها در اثر زلزله می تواند آثار سو اقتصادی و اجتماعی در پی داشته باشد. از میان سدهای زیادی که در طول تاریخ دچار شکست و خرابی شده فقط تعداد معدودی به دلیل وقوع زلزله بوده و هیچکدام از آنها نیز سد بتنی مهمی نبوده است.

برای ارزیابی ایمنی و پایداری سدهای موجود، تعیین کفایت اصلاحات مورد نظر برای بهسازی و ارتقای سدهای قدیمی و برای ارزیابی طرح های پیشنهاد شده برای احداث سدهای جدید، ضروری است اثرات زلزله بر رو ی این سدها ارزیابی شود. پیش بینی رفتار سدهای بتنی در زمان وقوع زلزله یکی از پیچیده ترین و سخت ترین مسائل در دینامیک سازه است.

در زمان حرکات شدید زلزله، درزهای ساختمانی قائم ممکن است بلغزد یا باز شود. بتن ترک بخورد و آب مخزن در بعضی قسمت ها از سطح سراب سد جدا شده، منجر به خلا زایی (کاویتاسیون) شود. این پدیده ها خطی نبوده و شبیه سازی و توضیح صحیح علل آنها بی نهایت مشکل است. نیروهای زلزله صرفاً به عنوان نیروهای استاتیکی تلقی شده و بارهای ثقلی ترکیب می شوند.

ایمنی لرزه ای و ترمیم سدهای بزرگ

سدهای بزرگ به اولین سازه هایی تعلق دارند که به طور اصولی در برابر زلزله های از سال 1930 طراحی و ساخته شده اند و ایمنی لرزه ای این سدها ناشناخته است. ایمنی و پایداری سدها در مقابل زلزله با توجه به شرایط زمین شناسی و تکتونیکی منطقه از موارد مهم طراحی سدها محسوب می شود.

زلزله ها از عمده ترین پدیده های تأثیر گذار بر روی سازه ها هستند و مهندسان معیارهای طراحی را در راستای مقابله با اثرات آن بکار می گیرند. به لحاظ درجه ایمنی خاص برای سدهای بزرگ (هم از نظر حجم زیاد سرمایه گذاری و هم از نظر تامین ایمنی ساکنین و تأسیسات پایین دست آن)، لازم است که طرح سدهای بزرگ، بزرگ ترین زلزله قابل باور را در تحلیل مخاطرات و بررسی احتمالات با صرفه نظر از میزان زمان بازگشت آن در طراحی وارد نماید.

به طور کلی انتظار می رود هر سدی که خوب ساخته شود در مقابل زلزله معمولی و متوسط برای مثال با شتاب0/2 گرم و یا بیشتر بدون هیچگونه تخریبی مقاومت کند. حقیقتی که سدهای بزرگ در زمان رخداد زلزله ها خراب شده اند و اینکه بسیاری از زندگی ها را از میان برده است، شاید عقیده ای باشد برای اینکه سدها خوب طراحی و اجرا شوند و ایمن در برابر زلزله ها باشند.

عملکرد سدهای بزرگ در زلزله

در ابتدا باید به این موضوع پی برد که در هنگام زمین لرزه چه قسمت هایی از یک سد بیشتر آسیب پذیر است و سپس به مقاوم سازی آن پرداخت. از مطالعه زلزله های پیشین و اثرات آنها در سدها می توان طرح برنامه مقاوم سازی را تنظیم نمود. زلزله ها خطراتی در پی دارند که شامل تکان زمین، حرکات گسل، سقوط اجرام به داخل مخزن و ایجاد موج در آن می‌شود.

تکان های زمین (بیشتر مد نظر مهندسان) همه عضو های سازه سد را از قبیل سد، فونداسیون، وسایل هشدار دهنده، سازه های وابسته، تجهیزات الکترومکانیک و هیدرومکانیک و غیره تحت تأثیر قرار می دهد. بنابراین تمام این عناصر باید برای ایستادگی و ایمنی در برابر زلزله بررسی و دوباره طراحی و مقاوم سازی شوند.

ارزیابی ایمنی لرزه ای

برای ارزیابی سدهای موجود دو موضوع مورد استفاده قرار می گیرد. اول اینکه وقتی یک زلزله قوی اتفاق افتاده است و تجهیزات اندازه گیری، حرکات و تکان های قوی را ثبت کرده اند و یک بازدید پس از زلزله بعضی صدمات را آشکار کرده است و دوم اینکه وقتی ضوابط آیین نامه طرح لرزه ای تغییر می کند و یک روش نوین جایگزین می شود. در سدهای بتنی، مراحل پایه برای ارزیابی دوباره ایمنی لرزه ای به ترتیب زیر هستند.

• مشخص کردن پارامترهای مهم ارزیابی ایمنی در برابر زمین لرزه.
• برآورد مشخصات دینامیکی بتن و فونداسیون.
• مدل کردن درزها در هر کجا که ضروری است.
• تحلیل دینامیکی دو یا سه بعدی مدل اجزا محدود سیستم سد -مخزن -فونداسیون.
• آنالیز دینامیکی پایداری بلوک بتنی صرف نظراز درزها و یا ترک ها.
• آنالیز دینامیکی پایداری فونداسیون.
• استفاده از آیین نامه ایمنی لرزه ای بر پایه نتایج آنالیز زلزله