BETON AĞIRLIK BARAJIN MEKANIK DAVRANIŞLARININ ARAŞTIRILMASI

Abstract

Barajlar insanların her türlü su ihtiyacını karşılamak amacıyla inşa edilen büyük su yapılarıdır. Sulama, içme suyu ihtiyaçlarının yanında elektrik üretimine de katkı sağlamaktadırlar. Su kaynaklarının etkili bir şekilde yönetilmesi açısından da, barajların yapımının planlanması önem arz etmektedir. Barajlar büyük su yapıları olmalarından dolayı, yapımına başlanmadan önce detaylı bir fizibilite çalışması yapılması gerekmektedir. Fizibilite çalışmalarından sonra bölgeye yapılması uygun görünen barajların, statik açıdan sağlamlığını kontrol etmek deneysel çalışmalarla pek mümkün olmamakta ya da maliyetli bir hal almaktadır. Deneysel çalışmaların yerine, günümüzde mühendislik problemlerinde sıkça tercih edilen analiz programları kullanılmaktadır. Bu çalışmada da sonlu elemanlar yöntemi ile çalışan ANSYS programı tercih edilmiştir. ANSYS programı, çok fazla modülü bir arada bulunduran, problemleri gerçekçi bir senaryo altında incelemeye fırsat veren etkili bir analiz programıdır. Bu çalışmada, ANSYS programının, workbench ara yüzünde analizler gerçekleştirilmiştir. Boyutları verilen ve bu boyutlara uygun olarak modellenen beton ağırlık barajı incelenmiştir. Barajın birebir olarak modellenmesi, gerçekçi bir senaryo oluşturması açısından özellikle tercih edilmiştir. Barajın kendi ağırlığının yanı sıra su yükü altındaki yer değiştirme ve gerilme değerleri tespit edilmiştir. Barajın 2/3’sinin su ile dolu olduğu hali dikkate alınarak analizler yapılmıştır. Verilen su yükü akışkanlar mekaniği prensibine uygun olarak yapıya etki ettirilmiştir. Yer değiştirme ve gerilme değerleri memba kısmı için incelenip, yorumlanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre yer değiştirme değeri barajın tepe noktasında en yüksek değerine ulaşmıştır. Gerilme değeri ise barajın tabanında en yüksek olarak tespit edilmiştir.

Keywords

• Baraj
• Workbench
• Sonlu Elemanlar
• Analiz

AN INVESTIGATION ON THE MECHANICAL BEHAVIOURS OF CONCRETE GRAVITY DAM

Abstract

Dams are large water structures built to meet various water needs of people. In addition to irrigation and drinking water, they also contribute to electricity generation. The planning of dam construction is crucial for the effective management of water resources. Due to their large size, detailed feasibility studies must be conducted before the construction of dams begins. After the feasibility studies, verifying the structural integrity of dams deemed suitable for the region through experimental studies is often impractical or costly. Instead of experimental studies, analysis programs frequently preferred for solving engineering problems are utilized today. In this study, the ANSYS program, which operates using the finite element method, was chosen. ANSYS is a powerful analysis program that combines many modules and provides an opportunity to examine problems under realistic scenarios. In this study, analysis was performed using the workbench interface of the ANSYS program. A concrete gravity dam, whose dimensions were provided and modeled accordingly, was examined. The dam was modeled in detail to create a realistic scenario. In addition to the dam's self-weight, displacement and stress values under water load were determined. The analysis was conducted considering that two-thirds of the dam was filled with water. The applied water load was modeled in accordance with fluid mechanics principles, impacting the structure. The displacement and stress values for the upstream side were examined and interpreted. According to the results, the displacement value reached its highest value at the top of the dam. The stress value was found to be highest at the base of the dam.

Keywords

• Dam
• Workbench
• Finite Element Method
• Analysis

References

1. M. Berkün, Su yapıları: barajlar, savaklar ve su kuvveti tesisleri, Birsen Yayınevi, İstanbul, 2007.
2. A.D. Pandey, R. Das, M.J. Mahesh, S. Anvesh, P. Saini, Structural analysis of a historical dam, Procedia Engineering 144 (2016) 140–147.
3. M.H. Ali, M.R. Alam, M.N. Haque, M.J. Alam, Comparison of design and analysis of concrete gravity dam, Natural Resources 3 (2012) 18–28.
4. F. Moradi Kia, H.R. Ghafouri, M.M. Riyahi, Uncertainty analysis and risk identification of the gravity dam stability using fuzzy set theory, Journal of Hydraulic Structures 7 (4) (2022) 76–92.
5. R.H. Al-Suhaili, A.A. Ali, S.A. Behaya, Artificial neural network modeling for dynamic analysis of a dam–reservoir–foundation system, International Journal of Engineering Research and Applications 4 (1) (2014) 121–143.
6. A.Z. Mohsin, H.A. Omran, A.H.K. Al-Shukur, Dynamic response of concrete gravity dam on random soil, International Journal of Civil Engineering and Technology 6 (11) (2015) 21–31.
7. A. Kamanbedast, A. Delvari, Analysis of earth dam: seepage and stability using ANSYS and Geo-Studio software, World Applied Sciences Journal 17 (9) (2012) 1087–1094.
8. S. Gao, Y. Chen, J. Xiang, Finite element analysis of stress in the gallery of gravity dam on inclined bedrock based on ANSYS model, in: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, vol. 826, no. 1, IOP Publishing, 2021, p. 012067.

9. A. Sharma, K. Nallasivam, Static analysis of a concrete gravity dam using the finite element technique, Asian Journal of Civil Engineering 24 (8) (2023) 2939–2957.
10. F. Ahemad, U. Awar, M.S. Hanumanthappa, Stability analysis of gravity dam with IS-code method and ANSYS, SAMRIDDHI: A Journal of Physical Sciences, Engineering and Technology 14 (3) (2022) 435–441.
11. R. Vipparthy, Static and free vibration analysis of gravity dam under the influence of hydrostatic pressure using ANSYS finite element models, Technical report, 2022.
12. T. Aydin, Finite element analysis of concrete gravity dam, International Journal of Engineering and Applied Sciences 16 (4) (2024) 207–218.
13. T.R. Chandrupatla, A.D. Belegundu, Mühendislikte sonlu elemanlar yöntemi, Literatür Yayıncılık, İstanbul, 2017.
14. E. Madenci, I. Guven, The finite element method and applications in engineering using ANSYS®, Springer, New York, 2015.