การจำลองการสั่นไหวของเขื่อนคอนกรีตโค้งในประเทศไทย พิสิฐ หอมเกษร รศ.ดร.ศรีกริช หิรัญมาศ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้า เจ้าคุณทหารลาดกระบัง

BACKGROUND 1. เนื่องจากเขื่อนภูมิพล ตั้งอยู่ใกล้กับรอยเลื่อนเมย 2. จังหวัดตาก เป็นพื้นที่เสี่ยงต่อแผ่นดินไหวในระดับ ปานกลางจนถึงค่อนข้างสูง 3. การศึกษาวิจัยเรื่องดังกล่าวนี้ในประเทศไทยยังมีน้อย

OUTLINE * OUTSOURCE * THEORY * METHOD & DATA * RESULT * CONCLUSION

OUTSOURCE

RESERCH & ANALYTICAL DATA : EARTHQUAKE ENGINEERING RESEARCH CENTER(EERC)

COSMOS: The Consortiums for Strong-Motion Observation System GROUND MOTION DATA : COSMOS: The Consortiums for Strong-Motion Observation System

CONSTRUCTION DRAWING OF BHUMIBOL DAM : การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

THEORY

1 STATIC ANALYSIS From static equilibrium K U = R Where K is the Stiffness matrix for dam-foundation system U is Vector of displacement R is Vector of loads corresponding to nodal point degree of freedom 1

2 DYNAMIC ANALYSIS From dynamic equilibrium MU+CU+K U = R(t) Where M is Mass matrix of dam-reservoir system C is Viscous damping matrix U is Nodal velocity U is Acceleration vector 2

ADDED MASS OF RESERVOIR From research in title “Fluid-Structure interaction” of EERC : it assume hydrodynamic pressure by wave equation: Where C is Velocity of sound in water P is Hydrodynamic pressure 3

4 5 6 Last, We can be found nodal force : Where is the added mass of the reservoir resisting the nodal accelerations at the interface. The final analytical step involve combining the added mass matrix with the mass matrix of dam by “Direct stiffness assembly” : M = m + ma 4 5 6

METHOD & DATA

ADAP-88 COMPUTER PROGRAM เนื่องจากยังไม่มีรายงานการพังทลายของเขื่อนคอนกรีตโค้งในเหตุแผ่นดินไหว จึงได้เริ่มมีการทำวิจัยด้านนี้ในปี 1982 ในหัวข้อ Interaction Effects in the Seismic Response of Arch Dams ภายใต้ความร่วมมือระหว่างประเทศ สหรัฐ-จีน ได้มีการวิจัยประสิทธิภาพของการทำนายการวิเคราะห์ dynamic response เปรียบเทียบกับ เครื่องมือตรวจวัดภาคสนามของเขื่อน สำหรับการวิเคราะห์จะใช้หลักการไฟไนอิลิเมนท์โดยได้เริ่มต้นทำการวิเคราะห์โดยใช้โปรแกรม ADAP ซึ่งเป็นโปรแกรมใช้วิเคราะห์ Dynamic Response of Concrete Arch Dams ซึ่งเขียนโดย EERC

LOCATION OF TRANSDUCER STATION ON DAM & ABUTMENT OF XIANG HONG DIAN DAM, CHINA

COMPARISON OF MEASURED AND CALCULATED VIBRATION SHAPES: MODE 1

GROUND MOTION DATA : JIASHI, CHINA (ML=6.1)

SIMULATON OF BHUMIBOL DAM TYPE OF ELEMENT

เขื่อนภูมิพลเป็นเขื่อนคอนกรีตโค้งที่ใหญ่ที่สุดในประเทศไทย มีความสูง 154 เมตร ความยาว 486 เมตร การจำลองโครงสร้างเขื่อนด้วยวิธีไฟไนอิลิเมนต์จะใช้โปรแกรม ADAP-88 ซึ่งผู้เขียนได้ปรับปรุงชุดคำสั่งของโปรแกรมจาก Main Frameให้ใช้งานบนเครื่องคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะได้

SIMULATION OF RESERVOIR จากการศึกษาของศูนย์วิศวกรรมแผ่นดินไหวของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐแคลิฟอร์เนีย ได้มีการศึกษาและวิเคราะห์ผลจากของมวลน้ำในเขื่อน xiang hong dian ซึ่งตัวเขื่อนมีความยาวสันเขื่อน 361 เมตร และสูง 143 เมตร

การจำลองโครงสร้างของเขื่อน xiang hong dian จะสมมุติให้ภายในเขื่อนมีมวลน้ำยาว 300 เมตร สำหรับเขื่อนภูมิพลจะมีการจำลองโครงสร้างเขื่อนภูมิพล โดยใช้การจำลองมวลของน้ำยาว 1200 เมตร

RESULT

ตาราง แสดงการเคลื่อนตัวที่ตำแหน่งกึ่งกลางสันเขื่อน หลังเกิดแผ่นดินไหว เวลา (วินาที) แกน X (เมตร) แกน Y (เมตร) แกน Z (เมตร) 1 2 3 4 5 6 6.44 6.76 7 -0.11x10-6 0.22x10-6 -0.13x10-5 -0.14x10-5 0.33x10-5 0.35x10-5 -0.65x10-4 0.38x10-4 -0.12x10-4 0.16x10-3 -0.72x10-4 0.13x10-2 0.51x10-3 -0.84x10-3 -0.47x10-2 0.67x10-1 -0.43x10-1 0.16x10-1 0.21x10-4 -0.17x10-4 0.18x10-3 -0.30x10-4 0.90x10-4 -0.66x10-3 0.78x10-2 -0.54x10-2 0.23x10-2

จากการศึกษาพบว่าผนังเขื่อนมีการเคลื่อนตัวสูงสุด 6 จากการศึกษาพบว่าผนังเขื่อนมีการเคลื่อนตัวสูงสุด 6.72 เซนติเมตร ที่ตำแหน่งกึ่งกลางสันเขื่อน หลังจากเริ่มเกิดแผ่นดินไหวได้ 6.44 วินาที

CONCLUSION จากผลการจำลองโครงสร้างเขื่อนภูมิพลด้วยคลื่นแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ พบว่าเขื่อนมีระยะการเคลื่อนตัวไม่มากนัก อยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ การวิจัยในเรื่องดังกล่าวในประเทศไทยยังมีน้อย หากมีการสนับสนุนเงินทุนในการวิจัยในเรื่องดังกล่าวนี้อย่างจริงจัง จะเป็นประโยชน์อย่างยิ่ง และเป็นการป้องกันภัยพิบัติที่อาจเกิดขึ้นได้ เมื่อเกิดเหตุการณ์แผ่นดินไหวขนาดใหญ่

THANK YOU