natgillin/translations-raw huggingface dataset:
Some of these problems are currently under study in accordance with the methodology presented in the paper.
Neki od spomenutih problema upravo se istražuju na temelju metodologije prikazane u ovom radu.
Nonlinear seismic analyses of historical Topuzlu Dam under different seismic loads
Nelinearna seizmička analiza povijesne brane Topuzlu pri seizmičkom opterećenju različitih razina
Nonlinear seismic analysis of historical Topuzlu Dam under different seismic loads
Nelinearna seizmička analiza povijesne brane Topuzlu pri seizmičkom opterećenju različitih razina
Ključne riječi: solid-fluid interaction, smeared crack model, artificial accelerograms, nonlinear seismic analysis
Ključne riječi: interakcija čvrstog tijela i tekućine, model razmazanih pukotina, umjetni akcelerogrami, nelinearna seizmička analiza
Nelinearna seizmička analiza povijesne brane Topuzlu pri seizmičkom opterećenju različitih razina
Nonlinear seismic analysis of historical Topuzlu Dam under different seismic loads
U radu je obrađena nelinearna analiza povijesne brane Topuzlu pri seizmičkom opterećenju različitih razina, uzimajući u obzir međudjelovanje čvrstog tijela i tekućine.
The nonlinear analysis of historical Topuzlu Dam under various seismic loads is presented in this study, taking into account the solid-fluid interaction.
Za analizu nelinearnog ponašanja materijala od kojeg je brana izgrađena koristi se model razmazanih pukotina koji uključuje omekšavanje pri deformaciji.
The smeared crack model, which includes strain softening, is used to examine nonlinear behaviour of the dam material.
Pretpostavljeno je da su domene akumulacije i tla linearno elastične.
The reservoir and soil domains are assumed to be linearly elastic.
Za generiranje rješenja oblikovani su modeli konačnih elemenata u programskome paketu ANSYS.
The ANSYS finite element program is used for generation of solutions.
Ključne riječi: interakcija čvrstog tijela i tekućine, model razmazanih pukotina, umjetni akcelerogrami, nelinearna seizmička analiza
Ključne riječi: solid-fluid interaction, smeared crack model, artificial accelerograms, nonlinear seismic analysis
Prof. Erkut Sayın, PhD. CE
Erkut Sayın, dipl.ing.građ.
Fırat University, Elazığ, Turkey
Sveučilište Fırat, Elazig, Turska
Assoc.Prof. Muhammet Karaton, PhD. CE
Muhammet Karaton, dipl.ing.građ.
Prof. Yusuf Calayır, PhD. CE
Yusuf Calayır, dipl.ing.građ.
Department of Civil Engineering ycalayir@firat.edu.tr
Odjel za građevinarstvo ycalayir@firat.edu.tr
Historical artefacts are structures that serve as a bridge between the past and the present.
Povijesna zdanja jesu građevine koje služe kao most između prošlosti i sadašnjosti.
Historical dams constitute a part of historical heritage of our country.
Povijesne brane dio su povijesnog nasljeđa države.
Dams are constructed mostly for the purposes of irrigation or for potable water supply.
Brane se grade uglavnom da bi omogućile navodnjavanje i opskrbu pitkom vodom.
Earthquakes rank among the most significant problems with regard to protection of historical artefacts.
Potres se smatra jednim od glavnih problema u vezi sa zaštitom povijesnih zdanja.
The seismic behaviour of historical structures should be determined and necessary precautions should be taken so as to ensure that these structures suffer the least possible earthquake damage, and to preserve their structural integrity.
Stoga treba odrediti seizmičko ponašanje povijesnih građevina nakon čega treba poduzeti mjere koje su potrebne da bi se takve građevine u što manjoj mjeri oštetile tijekom potresa, tj. da bi se sačuvala cjelovitost konstrukcije.
Fanning and Boothby [4] analysed three masonry bridges under static loads by modelling them using the macro-modelling method.
Fanning i Boothby [4] analizirali su tri zidana mosta na koje je naneseno statičko opterećenje, a modelirani su primjenom metode makromodeliranja.
They used the smeared crack model for load-bearing structural elements.
Za nosive konstrukcijske elemente koristili su model razmazanih pukotina.
Bernardeschi et al. [5] examined the Buti Bell Tower in Italy under two different conditions through macro-modelling, i.e. under its own weight and under horizontal load effects other than its own weight.
Bernardeschi i dr. [5] analizirali su zvonik Buti u Italiji, i to makromodeliranjem dvaju stanja: utjecaja vlastite mase i utjecaja horizontalnih opterećenja, koja uključuju vlastitu masu.
Karaton et al. [6] evaluated the non-linear seismic behaviour of the historical Malabadi Bridge using the acceleration records of the 1992 Erzincan earthquake.
Karaton i dr. [6] ocijenili su nelinearno seizmičko ponašanje povijesnog mosta Malabadi, za što su koristili podatke o akceleraciji zabilježene tijekom potresa koji je 1992. pogodio Erzincan.
Bayraktar et al. [7] generated a finite elements model of the Haghia Sofia Bell Tower in Trabzon using the macro-modelling method, and they performed a non-linear dynamic analysis under the east-west component of the 1992 Erzincan earthquake.
Bayraktar i dr. [7] generirali su model konačnih elemenata za zvonik Aje Sofije u Trabzonu primjenom metode makromodeliranja, a nelinearna dinamička analiza provedena je za komponentu istok-zapad potresa u Erzincanu iz 1992.
Sayın et al. [8] modelled the historical Uzunok Bridge in Malatya using the macro-modelling method, and performed linear and non-linear seismic analyses of the bridge.
Sayin i dr. [8] modelirali su povijesni most Uzunok u Malatyji primjenom metode makromodeliranja, a proveli su linearnu i nelinearnu seizmičku analizu mosta.
They used the 2003 Bingöl earthquake acceleration records as the seismic effect.
Pritom su koristili zapis akceleracije potresa koji je 2003. pogodio Bingol.
Gonen et al. [9] investigated stresses and deformations of a historical masonry arch bridge under dead loads via the macro-modelling approach.
Gonen i dr. [9] istraživali su naprezanja i deformacije zidanoga lučnog povijesnog mosta pri statičkome opterećenju, a primijenjen je pristup makromodeliranja.
The linear elastic response of the bridge was investigated.
Istražen je linearno elastični odziv mosta.
The dam-soil and reservoir interaction problems are assumed to involve the fluid-solid interaction.
Pretpostavljeno je da problemi interakcije između brane, tla i akumulacije uključuju međudjelovanje između tekućine i čvrstog tijela.
The interaction may be modelled by the Eulerian approach, Lagrangian approach, or Westergard approach.
Ta se interakcija može modelirati primjenom Eulerova, Lagrangeova ili Westergardova pristupa.
In the Eulerian approach, the solid and fluid domains have displacement and hydrodynamic pressure freedoms, respectively.
Kada se primjenjuje Eulerov pristup, domene čvrstog tijela i tekućine odlikuju se slobodom, i to u prvome slučaju na pomak, a u drugome na hidrodinamički tlak.
Therefore, the interface transformation elements must be used for both domains.
Stoga se za obje domene trebaju koristiti elementi transformacije
domains have displacement freedom in
pristupa i domena čvrstog tijela i
the Lagrangian approach.
domena tekućine odlikuju se slobodom
Thus, special
pomaka.
interface elements are not required
Zato za interakciju nisu potrebni
for the interaction.
posebni kontaktni elementi.
In the Westergard
U slučaju
approach, the reservoir domain is
Westergardova pristupa pretpostavlja se da
assumed to be the masses that were
domena akumulacije predstavlja mase koje
added to the upstream of the dam.
se dodaju uzvodno od brane.
Non-linear analyses of the historical Topuzlu (Sultan Mahmud I) Dam are performed in this study taking into account the solidfluid interaction.
U ovome je istraživanju provedena nelinearna analiza povijesne brane Topuzlu (sultan Mahmud I.), pri čemu se u obzir uzima interakcija između čvrstog tijela i tekućine.
The seismic behaviour of the dam is evaluated by comparison of results.
Seizmičko ponašanje brane ocijenjeno je usporedbom rezultata.
The smeared crack model, which accounts for the strain softening, is used to evaluate nonlinear behaviour of the dam material.
Model razmazanih pukotina, kojim se u obzir uzima omekšavanje pri deformaciji, koristi se za ocjenu nelinearnog ponašanja materijala od kojeg se sastoji brana.
The reservoir and soil domains are assumed to be linearly elastic.
Pretpostavlja se da su domene akumulacije i tla linearno elastične.
The solid-fluid (dam and soilreservoir) interaction is considered using the Euler's approach.
Interakcija između čvrstog tijela i tekućine (tj. između brane i tla - akumulacije) uzima se u obzir primjenom Eulerova pristupa.
The artificial earthquake acceleration data conforming to the design acceleration spectrum given in the Turkish Seismic Code for Coastal and Harbour Structures (DLH'2007) are generated as the seismic effect.
Kao seizmički učinak generirani su umjetni akcelerogrami u skladu s proračunskim spektrom akceleracija koji je iskazan u turskome seizmičkom propisu za obalne i lučne konstrukcije (DLH'2007).
The combined form of the generalized α and predict-correct methods is used for dynamic analyses [11].
U dinamičkim se analizama koristi kombinirani oblik opće a-metode i prediktor-korektor postupka [11].
2. Numerical modelling of masonry structures
2. Numeričko modeliranje zidanih konstrukcija
Depending on the level of accuracy, three modelling approaches are commonly used for modelling masonry structures.
Ovisno o potrebnoj razini točnosti, za modeliranje zidanih konstrukcija uglavnom se koriste tri pristupa.
These approaches (detailed micro, simplified micro, and macro) are given in Figure 1 [1].
Ti su pristupi (detaljni mikropristup, pojednostavljeni mikropristup i makropristup) prikazani na slici 1.
The masonry units are widened by as much as half of the mortar layer in the simplified micro-modelling.
U pojednostavljenom se modeliranju zidane jedinice proširuju i do polovice sloja morta.
Thus the mortar layer is neglected, and the masonry units are separated from each other with interface lines.
Stoga se sloj morta zanemaruje, a zidane se jedinice razdvajaju jedne od druge kontaktnim linijama.
Macro-modelling is an equivalent material model that assumes the construction elements to be a composite without any exception among stone, brick and mortar.
Makromodeliranje temelji se na modelu ekvivalentnog materijala, pri čemu se pretpostavlja da su građevinski elementi kompozit i ne radi se razlika između kamena, opeke i morta.
When the literature is reviewed, it can be seen that macro-modelling is used to model large-scale historical structures because of its reduced computer solution time.
Prema podacima iz literature, makropristup koristi se za modeliranje velikih povijesnih konstrukcija jer se njime skraćuje vrijeme proračuna.
In this study, the dam is modelled by means of the macro-modelling approach.
U ovom se istraživanju brana modelira primjenom makropristupa.
One of the fracture and damage mechanics methods might be used for modelling damage/cracking in material.
Za modeliranje oštećenja/pojave pukotina u materijalu može se koristiti jedna od metoda mehanike loma i mehanike oštećenja.
In the fracture mechanics, a crack in the material can be modelled using two different crack approaches, i.e., the local (smeared crack) and global (discrete crack) approaches.
Kada se koristi mehanika loma, pukotina koja se javlja u materijalu može se modelirati primjenom jednog od dvaju pristupa, odnosno lokalnog pristupa (razmazane pukotine) ili globalnog pristupa (diskretne pukotine).
The smeared crack approach is based on rearrangement of the matrix that connects the stresses and strains depending on description of a weak surface in the direction normal to the tensile stress.
Pristup s razmazanim pukotinama temelji se na preraspoređivanju matrice koja povezuje naprezanja i deformacije ovisno o opisu oslabljene površine u smjeru okomitom na vlačno naprezanje.
The damage mechanics is a local approach that is based on the same philosophy as the smeared crack model [12, 13].
Mehanika oštećenja jest lokalni pristup koji se temelji na istim načelima kao i model razmazanih pukotina [12, 13].
In the discrete crack approach, cracks are modelled with the description of a discontinuous region in a continuum domain,
U pristupu s diskretnim
Modelling approaches for masonry structures: a) Detailed micro-modelling; b) Simplified micro-modelling; c) Macro-modelling
Pristupi koji se koriste za modeliranje zidanih konstrukcija: a) detaljno mikromodeliranje; b) pojednostavljeno mikromodeliranje; c) makromodeliranje
and the stress is calculated according to the theories of fracture mechanics.
pukotinama one se modeliraju opisivanjem zone diskontinuiteta u domeni kontinuuma, a naprezanje se izračunava na temelju teorija mehanike loma.
In this study, Solid 65 concrete element is used in ANSYS program for cracking and crushing of masonry units.
U ovom se istraživanju primjenom računalnog programa ANSYS za iniciranje pojave pukotina i drobljenja zidanih elemenata koristi betonski element Solid 65.
The cracking and crushing in the element is taken into account in the smeared crack approach.
U pristupu razmazanih pukotina u obzir se uzima pojava pukotina u elementu i njegovo drobljenje.
This element was used in the macro-modelling of masonry structures [4].
Taj je element korišten u makromodeliranju zidanih konstrukcija [4].
As can be seen in Figure 2.
Kao što se vidi na slici 2.
a, the yield surface of the element is the William and Warnke [14] yield surface, and it has an octahedral plane.
a, ploha tečenja elementa jest ploha tečenja prema radu Williama i Warnkea [14], a odlikuje se oktaedarskom ravninom.
In this figure, symbols σxp, σyp and σzp stand for orthogonal principal stresses, and fc represents the uniaxial compressive strength of the material.
Na toj slici oznake σxp, σyp i σzp predstavljaju normalna naprezanja, dok fc predstavlja jednoosnu tlačnu čvrstoću materijala.
As shown in Figure 2.
Kao što je vidljivo na slici 2.
b, the idealized curve is given for the uniaxial stress-strain relation of a material.
b, idealizirana krivulja prikazuje jednoosni odnos naprezanja i deformacija za promatrani materijal.
In this figure, ft is the uniaxial tensile strength of the material, E is the initial elasticity modulus and eck is the cracking threshold strain.
Na toj slici ft jest jednoosna vlačna čvrstoća materijala, E početni modul elastičnosti, a eck maksimalna deformacija kod pojave pukotina.
Tc is the reduction coefficient for the tensile strength after cracking threshold strain and Rt is the secant elasticity modulus in the crack softening region.
Tc jest koeficijent smanjenja vlačne čvrstoće nakon maksimalne deformacije kod pojave pukotina, a Rt sekantni modul elastičnosti u području omekšavanja materijala.
The ultimate strain is also limited as 6eck.
Krajnja deformacija također je ograničena i iznosi 6eck.
3. Eulerian formulation for fluid-solid dynamic interaction systems
3. Eulerova formulacija sustava dinamičke interakcije između tekućine i čvrstog tijela
Three-dimensional wave equation for the linearly elastic, inviscid and irrotational fluid with small amplitude is presented by Zeinkiewicz and Taylor [15]:
Trodimenzionalnu jednadžbu valova za linearno elastičanu, neviskoznu i bezvrtložnu tekućinu male amplitude prikazali su Zeinkiewicz i Taylor [15]:
C is the pressure wave velocity of the fluid.
C jest brzina zvuka u tekućini.
The equations of motion of the fluid-solid system subjected to dynamic excitation may be given as shown by [16]:
Jednadžbe strujanja sustava sastavljenog od tekućine i čvrstog tijela pri dinamičkoj pobudi mogu se iskazati onako kako su to prikazali autori Calayir i Karaton [16]:
The quantities of
i
The quantities of [MfS] and [KfS] can be expressed as:
Vrijednosti za [MfS] i [KfS] mogu se izraziti kako slijedi:
where r is the mass density of fluid domain.
gdje je r gustoća mase u domeni tekućine.
4. Nonlinear seismic analyses of historical Topuzlu Dam
4. Nelinearne seizmičke analize povijesne brane Topuzlu
Nonlinear seismic analyses of Topuzlu Dam were performed in this study by considering the dam-soil-reservoir interactions.
U sklopu studije izvedene su nelinearne seizmičke analize brane Topuzlu i pritom su u obzir uzete interakcije između brane, tla i akumulacije.
The dams of the Taksim water-supply facilities were constructed on the Acıelma affluent, which is one of tributaries of the Kâğıthane Stream.
Brane koje su uključene u taksimski vodoopskrbni sustav izgrađene su na rijeci Acıelma, koja je jedna od pritoka rijeke Kagâğthane.
The construction of three dams forming the Taksim water-supply facilities started by building Topuzlu Dam.
Gradnja triju brana od koji se sastoji taksimski sustav počela je izgradnjom brane Topuzlu.
The water supplied to the city did not satisfy the city's need after 1731, when the distribution line of Taksim water-supply facilities came into service.
Nakon 1731. voda dopremana u grad više nije mogla zadovoljiti potrebe stanovnika pa je u pogon pušten taksimski distribucijski sustav.
Subsequently, Topuzlu Dam was constructed on the Eskibağlar affluent of the Acıelma stream in Bahçeköy by Sultan Mahmud I in 1750.
Godine 1750. na pritoku Eskibağlar rijeke Acıelma u Bahçeköyu sultan Mahmud I. izgradio je branu Topuzlu.
Topuzlu Dam was constructed as a masonry dam, shaped as a broken arch between two large buttresses (Figure 3).
Radi se o zidanoj brani u obliku poligonalnog luka koji povezuje dva velika kontrafora (slika 3.).
Topuzlu Dam
Brana Topuzlu
Three-parameter concrete model: a) Yield surface; b) uniaxial stress-strain relationship
Troparametarski betonski model: a) ploha tečenja; b) Jednoosni odnos naprezanja i deformacije
The dam is modelled using the macro-modelling approach.
Za modeliranje brane korišten je makropristup.
The smeared crack model, which accounts for strain softening, is used for the nonlinear material behaviour.
Za opis nelinearnog ponašanja materijala korišten je model razmazanih pukotina kojim se u obzir uzima omekšanje pri deformaciji.
It is accepted that the reservoir and soil domains show linearly elastic behaviour.
Za domene akumulacije i tla usvojeno je linearno elastično ponašanje.
The solid-fluid interaction is modelled based on the Eulerian approach.
Interakcija između čvrstog tijela i tekućine modelirana je Eulerovim pristupom.
The plan layout and the tallest section of the dam are given in Figure 4.
Tlocrt brane s najvišim dijelom prikazan je na slici 4.
The three-dimensional finite element model of the dam is shown in Figure 5.
Trodimenzionalni model brane s konačnim elementima prikazan je na slici 5.
Overall, 15701 nodal points and 13333 quadrilateral prismatic elements are used in the finite element model.
U modelu konačnih elemenata ukupno su korišteni 15.701 čvor i 13.333 prizmatična konačna elementa.
The nodal point 6035 on the crest of the dam is also shown in the figure.
Na slici je također prikazan čvor 6035 koji je središnja točka krune brane.
As to seismic effect, artificial earthquake acceleration data are produced for each of the earthquake levels D1, D2, and D3, which are compatible with the design acceleration spectrum given in DLH'2007, taking into account seismic characteristics of the region in which Topuzlu Dam is located.
Što se tiče seizmičkih utjecaja, određeni su umjetni akcelerogrami za svaku razinu potresa (D1, D2 i D3) pa su kompatibilni s proračunskim spektrom koji je dan u propisima DLG'2007 i pritom su u obzir uzete seizmičke karakteristike regije u kojoj se nalazi brana Topuzlu.
The D1 level represents low-magnitude earthquakes and it exhibits a high probability of occurrence during service life of structures.
Razina D1 odnosi se na potrese niske amplitude, čija je vjerojatnost da će se pojaviti tijekom uporabnog vijeka građevine velika.
The exceedance probability of this earthquake level is 50 % in 50 years, and its return period is 72 years.
Vjerojatnost premašaja potresa te razine iznosi 50 posto u 50 godina, a povratno razdoblje je 72 godine.
The D2 level represents large earthquakes that do not have a strong possibility of occurrence during service life of structures.
U razinu D2 spadaju jaki potresi čija vjerojatnost da će se pojaviti tijekom uporabnog vijeka građevine nije velika.
The probability of exceedance of this earthquake level is 10 % in 50 years, and its return period is 475 years.
Vjerojatnost premašaja te razine potresa iznosi 10 posto u 50 godina, a povratno razdoblje je 475 godina.
The D3 level represents strongest earthquakes to which structures could be exposed.
Razina D3 uzima u obzir najveće djelovanje potresa kojemu građevina može biti izložena.
It exhibits a low probability of occurrence during service life of structures.
Vjerojatnost je pojave takvog potresa u vijeku trajanja građevine niska.
The exceedance probability of the earthquake is 2 % in 50 years, and its return period is 2475 years.
Vjerojatnost premašaja amplitude potresa je 2 posto u 50 godina, a povratno razdoblje iznosi 2475 godina.
A partition of 11 seconds of the artificial acceleration data is considered, and these data are applied in the (-y) direction of the dam-soil-reservoir system for the D1, D2 and D3 earthquake levels.
Potresno djelovanje zadano je umjetnim akcelerogramom trajanja 11 sekundi u y-smjeru sustava brana - tlo - akumulacija za razine potresa D1, D2 i D3.
Thus, nonlinear seismic analyses of the dam were made for these earthquake levels.
Za te su razine potresa provedene nelinearne seizmičke analize.
The artificial acceleration data are generated so as not to exceed 5 %, which is the mean difference between the reference and artificial acceleration spectra.
Umjetni akcelerogrami generirani su tako da ne prijeđu 5 posto srednjeg odstupanja između referentnog i umjetnog spektra akceleracije.
The artificial and reference acceleration spectrum curves are given in Figure 6 for the earthquake levels D1, D2, and D3.
Krivulje referentnog i umjetnog spektra akceleracija prikazane su na slici 6. za razine potresa D1, D2 i D3.
Three-dimensional finite element model of historic Topuzlu Dam
Trodimenzionalni model konačnih elemenata povijesne brane Topuzlu
The absolute maximum amplitude values of the artificial earthquake acceleration data for the D1, D2 and D3 earthquake levels amount to 0.1986 g, 0.3370 g and 0.4342 g, respectively.
Vrijednosti apsolutne maksimalne amplitude umjetnih akcelerograma iznose 0,1986 g, 0,3370 g i 0,4342 g za razine potresa D1, D2 i D3.
Graphics for these acceleration data are shown in Figure 7.
Grafički prikazi vremenskih funkcija umjetnih akcelerograma prikazani su na slici 7.
The generalized algorithm, conducted based on the predict-correct method, is used for the seismic analyses.
Za seizmičke je analize korišten opći algoritam prediktor-korektor metode.
The elasticity modulus, mass density, Poisson ratio, tensile strength, and compressive strength values of the dam material amount to 7.5x103 MPa, 2.2 t/m3, 0.25, 1.0 MPa, and 10 MPa, respectively [2, 3, 4, 5, 7].
Prema [2, 3, 4, 5, 7] vrijednosti parametara materijala brane su slijedeće: modul elastičnosti (7,5 x 103 MPa), gustoća (2,2 t/m3), Poissonov koeficijent (0,25), vlačna čvrstoća (1,0 MPa) i tlačna čvrstoća (10 MPa).
The soil domain is assumed to be massless in the solutions, and the modulus of elasticity and Poisson ratio of the soil domain amount to 3x104 MPa and 0.20, respectively (C class soil, DLH'2007).
U rješenjima je pretpostavljeno da domena tla nema mase, a modul elastičnosti i Poissonov koeficijent tla iznose 3 x 104 MPa i 0,20 (kategorija tla C prema DLH'2007).
The mass density and bulk modulus of the reservoir domain are taken to be 1.0 t/m3 and 2070 MPa, respectively.
Prihvaćeno je to da jedinična gustoća i modul kompresije u domeni akumulacije iznose 1,0 t/m3, tj. 2070 MPa.
The tensile strength reduction coefficient after the crack amounts to 1.0.
Koeficijent smanjenja vlačne čvrstoće nakon pojave pukotina iznosi 1,0.
The rigidity proportional viscous damping is used in the solid domain.
U domeni tijela primjenjuje se viskozno prigušenje proporcionalno krutosti.
Reference SMS and SM1 values for three earthquake levels
Referentne vrijednosti SMS i SM1 za tri potresne razine
The integration step is selected as 0.001 sec. to prevent sudden crack propagation.
Prihvaćeno je to da integracijski korak iznosi 0,001 s da bi se izbjeglo naglo širenje pukotina.