In situ investigations of dynamic response of earth dam to non-uniform kinematic excitation

• Autorzy: Dulińska J.

Warianty tytułu

PL

Badania in situ odpowiedzi dynamicznej zapory ziemnej na nierównomierne wymuszenie kinematyczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents results of in situ investigations of an earth dam at Czorsztyn-Niedzica to non-uniform kinematic excitation. The excitation was executed by use of a machine exciting harmonic vibrations of optional frequency ranging from 7 to 100 Hz. The machine located on the rocky slope of the valley, close to the dam (in longitudinal axis of the dam), caused vibrations of the subsoil and caused a non-uniform kinematic excitation. Location of the accelerometers was planned so as to make vibration measurements possible in three directions, close to the vibration source on the rocky subsoil and in the control gallery hewn in the rocky subsoil under the dam. Measurement results obtained in these points permitted to determine the wave velocity in the foundation rock. Vibration accelerations were also recorded in selected points of the dam crown for experimental verification of the numerically determined dynamic response. A theoretical model of non-uniform kinematic excitation was proposed. Vibration accelerations were compared in chosen control points: measured during in situ investigations and calculated assuming the proposed kinematic excitation model. Conformability of calculated and measured vibration accelerations gave a positive verification of the calculation model. This model was used for calculations of dynamic responses of the earth dam to a real seismic shock.

PL

Przedstawiono wyniki badań in situ odpowiedzi dynamicznej zapory ziemnej w Czorsztynie- Niedzicy na nierównomierne wymuszenie kinematyczne. Wymuszenie zrealizowano przy użyciu urządzenia wzbudzającego drgania harmoniczne z dowolną częstotliwością w zakresie od 7 do 100 Hz. Urządzenie, usytuowane na zboczu doliny, powodowało drgania podłoża skalnego, zaś fala wstrząsowa propagowała się pod obiektem, wywołując nierównomierne wymuszenie kinematyczne. Rozmieszczenie czujników zaplanowano tak, by możliwy był pomiar przyspieszenia drgań w trzech kierunkach blisko źródła drgań na podłożu skalnym i w galerii kontrolnej wykutej w podłożu skalnym pod zaporą. Wyniki pomiarów umożliwiły m.in. wyznaczenie prędkości propagacji fali w podłożu. Rejestrowano przyspieszenia drgań w wybranych punktach korony zapory w celu weryfikacji doświadczalnej odpowiedzi dynamicznej wyznaczonej numerycznie. Podano wyniki pomiarów prędkości propagacji fal wstrząsowych o różnych częstotliwościach w podłożu skalnym. Zaproponowano teoretyczny model nierównomiernego wymuszenia kinematycznego. Porównano przyspieszenia drgań w punktach kontrolnych: pomierzone w trakcie badań in situ oraz obliczone przy założeniu proponowanego modelu wymuszenia. Zgodność obliczonych i pomierzonych przyspieszeń drgań pozwoliła na pozytywną weryfikację modelu obliczeniowego. Model zastosowano do obliczeń dynamicznych zapory ziemnej poddanej działaniu rzeczywistego wstrząsu sejsmicznego.

Słowa kluczowe

EN

dynamics of earth dam; in situ dynamic investigation; wave propagation; non-uniform kinematic excitation

PL

badanie dynamiczne; zapora ziemna; odpowiedź dynamiczna; wymuszenie kinematyczne; wymuszenie nierównomierne; propagacja fali; badanie in situ

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 52, nr 1
• Strony: 37--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., il.

Twórcy

autor

Dulińska J.

• University of Technology, Cracow,

Bibliografia

• 1. A. M. ABDEL-GHAJFFAR, R. F. SCOTT, Analysis of earth dam response to earthquakes, Journal of Geotechnical Engineering Division, 105, 1379-1404, 1979.
• 2. A. BAYRAKTAR, A. A. DUMANOGLU, Y. CALAYIR, Asynchronous dynamic analysis of dam-reservoir-foundation systems by the Lagrangian approach, Computers and Structures, 58, 5, 925-935, 1996.
• 3. M.-T. CHEN, R. S. HARICHANDRAN, Response of an earth dam to spatially varying earthquake ground motion, Journal of Engineering Mechanics, 127, 9, 932-939, 2001.
• 4. R. CIESIELSKI, J. DULIŃSKA, Complex representation of paraseismic influences on structures of rotatory-symmetric shape, Earthquake resistant construction and design: Proceedings of the Second International Conference on Earthquake Resistant Construction and Design, Berlin 1994, 1145-1152, ERCAD. Rotterdam, Balkema, 1994.
• 5. R. CIESIELSKI, J. DULIŃSKA, A. ZIĘBA, Odpowiedź dynamiczna długich zapór masywnych na działanie fali wędrującej, 14 Konferencja Naukowa: Metody Komputerowe w Projektowaniu i Analizie Konstrukcji Hydrotechnicznych, 95-104, Kraków-Korbielów 2002.
• 6. A. A. DUMANOOLU, R. T. SEVERN, Dynamic response of dams and other structures to differential ground motions, Proceedings of the Institution of Civil Engineers, 77, 333-352, 1984.
• 7. P. LEGER, M. I. IDÉ, P. PAULTRE, Multiple-support seismic analysis of large structures, Computer & Structures, 36, 6, 1153-1158, 1990.
• 8. M. MAUGERI, E. MOTTA, The effect of travelling seismic waves on the dynamic response of earth dams, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 12, l, 61-72, 1993.
• 9. K. SODEIFY, Modelling response analysis of earth dams subjected to traveling surface waves, Ph.D. Thesis, University of London, 1994.
• 10. Z. ZEMBATY, Vibrations of bridge structure under kinematic wave excitations, Journal of Structural Engineering, 123, 4, 1997.
• 11. Z. ZEMBATY, Współczynniki przestrzennej sejsmiczności, VIII sympozjum: Wpływy sejsmiczne i parasejsmiczne na budowle, 109-111, Kraków 1997.
• 12. G. ZHANG, J. MAI, Yibration-response of arch dams with time-lag between abutmets, International Symposium on Earthquakes and Dams, 219-232, Beijing, China 1987.
• 13. Zagadnienia konstrukcyjno-budowlane zapór Czorsztyn-Klimkówka. [Red.] Wojciech Wolski. GEOTEKO-Projekty i Konsultacje Geotechniczne, Warszawa 1995.
• 14. Zespól zbiorników wodnych Czorsztyn-Niedzica i Sromowce Wyżne. Opis techniczny korpusu zapory z rdzeniem, Kraków 1984.
• 15. A. M. ABDEL-GHAFFAR, R. F. SCOTT, Shear moduli and damping factors of earth dam, Journal of Geotechnical Engineering Division, 105, 1405-1426, 1979.
• 16. H. ABOUSEEDA, P. DAKOULAS, Non-linear dynamic earth dam-foundation interaction using BE-FE method, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 27, 917-936, 1998.
• 17. T. W. LAMBE, Mechanika gruntów, Arkady, Warszawa 1978.
• 18. Z. WIŁUN, Zarys geotechniki, Warszawa 1987.
• 19. J. DZIEKAŃSKI, Warunki geologiczno-inżynierskie podłoża zespołu zbiorników wodnych Czorsztyn-Niedzica i Sromowce Wyżnę im. Gabriela Narutowicza na Dunajcu, Studia, rozprawy, monografie, nr 60, Wydaw. IGSMIE PAN, Kraków 1998.
• 20. K. THIEL, Badania własności fizycznych i mechanicznych skał podłoża zapory Niedzica. Badanie modułów sprężystości, Sprawozdania l, 2, 3, 4, Warszawa 1966.
• 21. F. CALCIATTI, A. CASTOLDI, R. CIACCI, M. FANELLI, Experience gained during in situ artificial and natural dynamic excitation of large concrete dams in Italy: Analytic interpretation of results, ICOLD Thirteenth International Congress on Large Dams, 32, 1377-1402, New Delhi 1979.
• 22. J. S. BENDAT, A. G. PIERSOL, Metody analizy i pomiaru sygnałów losowych, PWN, Warszawa 1976.
• 23. H. M. WESTERGAARD, Water pressures on dams during earth quakes, Transactions of the American Society of Civil Engineers, 98, 418-433, 1933.
• 24. F. GHRIB, R. TINAWI, An application of damage mechanics for seismic analysis of concrete gravity dams, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 24, 157-173, 1995.
• 25. R. CIESIELSKI, A. KWIECIEŃ, K. STYPUŁA, Propagacja drgań w warstwach przypowierzchniowych podłoża gruntowego. Badania doświadczalne in situ, Monografia 263, Politechnika Krakowska, Kraków 1999.