بسم الله الرحمن الرحیم
بررسی اثر مولفه قایم زلزله بر روی پل های بتنی در نواحی نزدیک گسل
مقدمه
مشخصات سازه مورد مطالعه
مدل سازی
معرفی شتاب نگاشت های حوزه نزدیک گسل
نتایج عدی از تحلیل خطی و غیر خطی
نتیجه گیری
مراجع
فهرست
با توجه به تعدد گسل های فعال در مناطق مختلف ایران وقوع زلزله های بزرگ مخرب با شدت مولفه هایم قابل مقایسه یا بزرگتر از مولفه افقی امری محتمل می باشد و از آنجایی که اکثرآیین نامه های طراحی لرزه ایی معمولا دستورالعمل مناسبی ارائه نمی دهند این در حالیست که تحقیقات تاثیر قابل توجه مولفه قایم زلزله روی رفتار و تخریب سازه ها بویژه پل ها را تایید می کند.
هدف در طرح این موضوع بررسی ومطالعه اثرات مولفه قایم زلزله بر روی رفتار لرزه ایی پل های بتنی می باشد تا نقاط ضعف آن ها شناسایی و سپس بصورت مناسب مقاوم سازی شوند.
بدین منظور از چندین شتاب نگاشت ثبت شده در حوزه نزدیک گسل برای تحلیل تاریخچه زمانی خطی و غیر خطی استفاده شده است.
مقدمه
برخی آیین نامه ها هم آن را بصورت ضریبی از طیف مولفه افقی
معرفی نموده اند.
این نسبت به شدت-زمان تناوب و فاصله سایت از گسل بستگی دارد .
V/Hاولین بار درسال1973توسط نیومارک برابر2/3=
همانطور که گفته شداکثر آیین نامه ها اثر مولفه قائم زلزله را ناچیز و قابل چشم پوشی می دانند و یا روش مشخصی برای درنظر گرفتن آن ارائه نمیدهند.
مشخصات سازه مورد مطالعه
پل دو دهانه به طول کلی 61 متر
حداکثرعمق عرشه بتنی برروی تکیه گاه ها برابر3متر که این ضخامت به صورت سهمی درطول پل متغیر و به 1.2متر می رسد.
پهنای عرشه بتنی11متر و پهنای عبورگاه پل8.5متر
سیستم عرشه بصورت مقطع بتنی جعبه ایی با شاه تیرهای پیش تنیده
3 ستون میانی به ارتفاع8متر و ستون ها در انتهای فوقانی بصورت گیردار به عرشه و در انتهای تحتانی متکی به پی های صلب و از اندرکنش خاک و سازه صرفنظر شده
طرح پل براساس آیین نامهAASHTOO2007وبارگذاری طبق نشریه139
بتن های مصرفی با عیار250 و 300
آرماتورهای مصرفیAIII
جهت مدلسازی و تحلیل پل های پیش تنیده از نرم افزارSAP2000 استفاده شده است.
مدلسازی تیرهای پیش ساخته عرشه و تیر سرستون و مقاطع تیر و ستون پایه از المانFrame
مدلسازی فونداسیون و بدنه کوله ها از المانShell
مدلسازی کوله ها از فنر با سختی معادل
اتصال ستون در شالوده گیردار,اتصال کوله ها به رو سازی مفصلی و اتصال تیر سرستون به عرشه گیردار
میرایی برای مودهای اول و دوم 5درصد
مدلسازی
معرفی شتاب نگاشت های حوزه نزدیک گسل
V/Hدر این تحقیق چهار رکورد زلزله در فواصل نزدیک گسل بالاتر از0.67وفاصله گسل از ایستگاه ثبت رکورد کمتر از 15کیلومتر
تحلیل دینامیکی به کمک شتاب نگاشت های زلزله یکی از بهترین روش ها برای بررسی رفتار لرزه ای پل ها می باشد. برای استفاده از این شتاب نگاشت ها باید آن ها را به مقیاس در آورد یا همپایه کرد.رکورد های افقی طبق روش آئین نامه2800ورکوردهای قایم برای حفظ نسبت , با نسبت مشابه مولفه های افقی مقیاس می شوند سپس شتاب نگاشت های اصلاح شده برای تحلیل تاریخچه زمانی خطی و غیرخطی استفاده شده و طیف پاسخ برای رکوردهای مقیاس شده محاسبه می گردد.(نمونه:نمودارطیف پاسخ زلزله بم با میرایی5درصد)
به منظور بررسی اثر مولفه قائم زلزله,پل موردنظر در مرحله اول تحت تحریک مولفه های افقی زلزله و در مرحله بعد تحت تحریک مولفه های افقی همزمان با مولفه قائم زلزله مورد تحلیل تاریخچه زمانی خطی و غیرخطی قرار می گیرد که سه بخش زیر مورد بررسی قرار خواهند گرفت:
1.لنگر قائم عرشه در روی پایه
2.نیروی محوری در ستون های پایه
3.نیروی برشی ستون های پایه در نزدیکی تکیه گاه
به منظور تعیین معیار مناسب تر برای مقایسه پاسخ ها در سه حالت بیان شده تقاضاهای حاصل از هردو تحریک(دومولفه ای و سه مولفه ای)به پاسخ حاصل از بار مرده تنها تقسیم میگردد.
نتایج عددی
تحلیل تاریخچه زمانی خطی 1.لنگرقائم عرشه روی پایه
2.نیروی محوری ستون و نیروی برشی نزدیک تکیه گاه
تغییرات نیروی محوری ستون میانی
تاثیر نسبی مولفه های افقی و قائم زلزله نسبت به بار مرده
تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی 1.لنگرقائم عرشه روی پایه
2.نیروی محوری ستون ونیروی برشی نزدیک تکیه گاه
براساس نتایج نشان داده شده در بخش های پیشین اثرات مولفه قائم زلزله برروی پل بتنی مورد مطالعه با استفاده از تحلیل های تاریخچه زمانی خطی و غیرخطی بررسی گردید.
تحلیل ها برای دو حالت مولفه های افقی(بدون مولفه قائم)وسه مولفه ایی(با مولفه قائم)صورت پذیرفت.مقایسه نتایج تحلیل های خطی و غیرخطی نشان می دهد که تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی به روش دقیق تری می باشد و نتایج حاصل از تحلیل تاریخچه زمانی خطی اثرات مولفه قائم زلزله را تا حدودی نشان می دهد و نمی توان به نتایجش اکتفا کرد.
درپل مورد مطالعه اثرات مولفه قائم زلزله روی لنگر قائم عرشه نسبت به لنگرناشی از بار مرده در تحلیل غیرخطی بطور متوسط 158 درصد بیشتر از تحلیل خطی می باشد و اثرات مولفه قائم زلزله بر روی نیروی محوری ستون میانی نسبت به لنگر ناشی از بار مرده در تحلیل غیرخطی بطور متوسط 114درصد بیشتر از تحلیل خطی می باشد
نتیجه گیری
1.مولفه قائم زلزله موجب افزایش تغییرات لنگر قائم عرشه بر روی پایه می گردد,این افزایش تا6.03برابر لنگر ناشی از بار مرده پل مورد مطالعه مشاهده می شود.
2.مولفه قائم زلزله توانایی ایجاد تغییرات قابل توجه در نیروی محوری ستون را دارد که این تغییرسبب افزایش نیروی محوری ستون تا6.36برابر نیروی محوری ناشی از بارمرده در پل مورد مطالعه می باشد.
3.یکی از عوامل مهم که تحت تاثیر تغییرات نیروی محوری قرار میگیرد, ظرفیت برشی ستون هاست.تغییرات نیروی محوری می تواند سبب افزایش تقاضای نیروی برشی از ظرفیت آن گردد که این امر بیانگر شکست برشی در ستون می باشد و احتمال خرابی مقطع را افزایش می دهد لذا باید مطالعات بیشتری در این مورد انجام داد.
4.با توجه به افزایش احتمال شکست سازه در اثر مولفه قائم زلزله,فرض درنظرنگرفتن مولفه قائم زلزله در طراحی پل ها که در آیین نامه ایران مطرح شده است باید به ویژه برای سازه هایی که نزدیک گسل قرار دارند تغییر یابد و تاثیر این مولفه روی پل ها باید مطالعات بیشترانجام شود و راهکاری مناسب ارائه گردد.
از بررسی ها نتایج زیر حاصل گردید:
مراجع
با تشکر