‘무엘라 댐, 레소토’의 응력 및 열 해석

• 선형, 열 및 비선형 해석
• 균열 전파 평가
• 댐 안정성 및 최적 곡률 입증

LUSAS 토목 및 구조 해석 소프트웨어는 컨설팅 엔지니어 Mott MacDonald와 함께 FEA의 컨설팅 서비스 부서를 통해 ‘무엘라 댐의 안정성과 최적 곡률 및 프로파일을 입증하는 데 사용되었습니다. 55m 높이의 이 댐은 200m의 크레스트 길이를 갖고 있으며, ‘무엘라 수력 발전소 프로젝트의 테일 포드를 형성합니다.

LUSAS 토목 및 구조에서 8절점 강화 변형 요소를 사용하여 댐과 그 바위 기초의 전체 3D 모델을 정의하였으며, 댐의 폭에 대해 4개의 요소와 2.5m 높이 간격으로 배치하였습니다. 전체적으로 9528개의 요소가 댐 모델을 정의하는 데 사용되었으며, 이 중 5880개 요소는 바위 기초에서 사용되었습니다.

댐의 선형 탄성 해석은 저수지의 가득찬 상태와 비어 있는 상태, 침전물 및 온도 영향을 포함한 다양한 하중 사례를 포괄하였습니다. 이 지역의 낮은 지진 활동을 고려하여, 지진 하중의 동적 해석은 정당화되지 않았습니다. 그러나, 0.2g의 지진 가속도에 기반하여 가상의 정적 방법으로 지진 하중의 영향을 조사하였습니다. 이 가속도는 3의 감쇠 비율을 기반으로 구조 전반에 분포되었습니다.

‘무엘라의 월 평균 온도는 평균 연도에 6도에서 19도 사이에서 변화하며, 추운 해에는 3도까지 내려갈 수 있습니다. 게다가, 카트세 저수지에서 유입되는 물은 약 6도에 이를 것으로 예상되었습니다. 열 해석은 슈미트 방법을 사용하여 댐 내 서비스 온도 구배와 인공 냉각 요구를 설정하기 위해 수행되었으며, 고체를 통한 비정상 열 흐름의 푸리에 법칙을 사용하고 단계적 통합 과정을 적용하였습니다. 이 해석은 콘크리트의 초기 타설 온도, 공기 및 저수지 수온의 변화, 인접한 콘크리트 타설에서의 열 증가, 태양 복사, 리프트 높이 및 간격, 그리고 수화열을 포함하였습니다.

다양한 하중 사례에서의 선형 해석 결과는 정상 조건에서 최대 압축 응력이 6N/mm²로 발생했으며, 이는 25N/mm²의 특성 콘크리트 강도에 대해 안전율 3을 허용한 후 최대 허용 응력 8N/mm² 이내에 있음을 나타냈습니다. 응력이다. 또한, 몇 가지 하중 사례에서 인장 응력도 발생하였으며, 주로 상류 힐에서 관찰되었습니다. 인장 응력의 분포 범위는 특정 노드에서의 실제 크기보다 더 중요하며, 이는 응력 대칭 해석을 통해 더 조사되었습니다. 이 해석에서는 응력이 발생하는 지역에서 균열이 전파될 수 있도록 설정하였습니다. 이는 저수지가 가득 차고 평균 연도 겨울 온도와 함께 저수지 머리의 상승력이 적용된 가장 비판적인 하중 사례에 대해 수행되었습니다. 이 ‘응력이 없는’ 해석은 균열 전파가 주로 댐/기초 접촉의 상류 4분의 1에서만 발생할 것임을 나타냈으며, 이는 허용 가능한 결과였습니다.