پایان نامه مطالعه تاثیر سیستم های مقید کننده طولی بر عملکرد لرزه ای پل های متداول کشور

  • Code: # 29417

  • تعداد صفحات: 170
  • فرمت فایل: Word
  • سال: مشخص نشده
  • مقطع: مشخص نشده
  • دسته بندی: مهندسی عمران
قیمت جدید: ۳۶,۰۰۰ تومان
۶۸,۰۰۰ تومان
دانلود
  • خلاصه
  • فهرست
  • خلاصه پایان نامه مطالعه تاثیر سیستم های مقید کننده طولی بر عملکرد لرزه ای پل های متداول کشور

    پایان­نامه کارشناسی ارشد

    مهندسی عمران – مهندسی زلزله

    1392

    چکیده:

    پل­های تیر و دال بتنی با تکیه­گاه­های نِئوپرن از متداول­ترین پل­های بزرگراهی کشور می‌باشند. در این پل­ها با توجه به لزوم تامین حرکت آزاد عرشه، ناشی از تغییرات دما و عدم استفاده از کلید برشی در راستای طول پل، افتادن عرشه از روی پایه­ها و یا ضربه زدن عرشه به کوله، در هنگام ارتعاش طولی عرشه، از موارد مهم خرابی پل­ها در زلزله­های گذشته می­باشد. یکی از روش­های موثر جلوگیری از افتادن عرشه و یا ضربه زدن به کوله، استفاده از مقیدکننده حرکت در راستای طول پل می­باشد. هدف اصلی از این پژوهش، بررسی اثر استفاده از مقید کننده­های طولی بر عملکرد لرزه­ای پل­های متداول تیر و دال بتنی می­باشد. بدین منظور یک پل سه دهانه با دهانه­های برابر و یک پل سه دهانه با دهانه­های نامساوی مجهز به مقیدکننده­های طولی در پایه و در کوله­ها مدل­سازی شده و عملکرد لرزه­ای پل­ها با استفاده از تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی، بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می­دهد استفاده از مقیدکننده­های طولی، موجب کاهش قابل ملاحظه جابه­جایی نسبی عرشه و هم­چنین کاهش شدت اصابت عرشه به کوله می شود. علاوه براین، عملکرد لرزه­ای پایه­های پل نیز به طور قابل ملاحظه­ای بهبود می­یابد.

     

    واژه­های کلیدی

    پل، زلزله، شریان حیاتی، میراگر، مقیدکننده، تحلیل غیرخطی

    فصل اول

    مقدمه

    امروزه راه­ها و زیربناهای حمل و نقلی، نقش عمده­ای را در سرنوشت جوامع دارند به طوری که توسعه کمی و کیفی راه­های ارتباطی یکی از اصلی­ترین شاخص­های ارزیابی میزان توسعه­یافتگی جوامع به شمار می­رود. پل­ها نیز از اجزای مهم و لاینفک راه­ها محسوب می­شوند. تجربه زلزله­های گذشته نشان داده است که پل­ها از آسیب­پذیرترین اجزای راه می­باشند. در کشور ما که آیین­نامه­های طرح لرزه­ای پل­ها از پیشینه بسیار کوتاهی برخوردار است و با توجه به لرزه­خیزی بسیاری از نقاط کشورمان، آسیب­پذیری لرزه­ای تعداد زیادی از پل­های موجود محتمل است. پل­های تیر و دال چند­دهانه با تکیه­گاه­های نِئوپرن، از متداول­ترین پل­های بزرگراهی کشور می‌باشند. در این پل­ها معمولاً درزهای انبساط در پایه­های میانی و کوله­ها به منظور تأمین حرکت طولی ناشی از تغییرات دما تعبیه می­گردد. عمکرد لرزه­ای این نوع پل در راستای طول و عرض پل کاملاً متفاوت می­باشد. در جهت عرضی نیروی اینرسی عرشه پل از طریق تکیه­گاه­ها و بلوک­های برشی، به عناصر زیر سازه (پایه، کوله و فونداسیون) منتقل می­شود. جرم عرشه پل­ها نسبتاً زیاد می­باشد و لذا نیروی اینرسی ناشی از ارتعاش عرضی آن می­تواند به عناصر زیر سازه آسیب جدی برساند. در جهت طولی، به علت عدم وجود کلید برشی و مقاومت نسبتأ کم تکیه­گاه­های نئوپرن، احتمال فروافتادن عرشه از روی پایه­ها و یا برخورد عرشه به کوله زیاد است و این نوع شکست در زلزله­های گذشته به وفور مشاهده شده است. در راستای طول پل مشکل فرو افتادن عرشه از روی پایه و یا برخورد عرشه به کوله جدی است و ضرورت دارد در راستای طول پل تمهیداتی در نظر گرفته شود. یکی از روش­های موثر جلوگیری از این نوع شکست­ها، استفاده از مقیدکننده حرکت در راستای طول پل می­باشد. در این پژوهش اثر استفاده از انواع مقیدکننده­ها شامل کابل­های مهاری، مقیدکننده­های قفل شونده و میراگرهای ویسکوز بر عملکرد لرزه­ای پل­های تیر و دال بتنی مورد مطالعه قرار می­گیرد. جنبه­های متمایز پژوهش حاضر نسبت به پژوهش­های مشابه خارجی عبارتند از:

    پل­های مورد مطالعه در اکثر مطالعات خارجی، پل­های دهانه ساده دارای درز میانی (in span hinge)، می­باشد در حالی که پل­های متداول کشور ما به صورت تکیه­گاه ساده بر روی پایه­ها اجرا می­شود.

    در اکثر مطالعات قبلی تغییرات جابجایی نسبی عرشه به عنوان پاسخ معیار در بررسی و قضاوت سیستم­های مقیدکننده، مورد توجه قرار گرفته است، در حالی که در پژوهش حاضر، تشکیل و توسعه مفاصل پلاستیک در پایه­ها، بررسی شده است.

    در پژوهش­هایی که کابل­های فولادی را به عنوان سیستم مقیدکننده طولی مورد مطالعه قرار داده­اند، مبنای اصلی، رفتار الاستیک کابل­های فولادی بوده است. در حالی که در این پژوهش، رفتار پلاستیک کابل­ها نیز بررسی شده است.

     

     

     

     

     

    انواع مقید کننده های طولی

    از مهارهای معمول مفاصل، در پل­ها می­توان به مهارهای کابلی، میله­های با مقاومت بالا، مقیدکننده­های قفل­شونده، میراگرهای ویسکوز، میراگرهای جاری­شونده، مقیدکننده­های FRP و مقیدکننده­های SMA اشاره کرد. حین زلزله ممکن است قاب­های مجاور به صورت غیرهم­فاز مرتعش شوند و دو نوع از مسائل ناشی از جابه­جایی را سبب شوند. نوع اول، مشکلات ناشی از برخورد قاب­ها به یکدیگر در مفاصل است. در حالت کلی، این خسارت محلی باعث فروریزش پل نخواهد شد و بنابراین زیاد نگران کننده نیست. نوع دوم هنگامی اتفاق می­افتد که مفصل انبساطی باز می­شود و اجازه حرکات بسیار بزرگ قاب­ها و عدم نشست تکیه­گاهی را می­دهد. مهارها برای بستن قاب­ها به یکدیگر استفاده می شوند و جابه­جایی­های نسبی را از قابی به قاب دیگر محدود می­کنند و مسیر مناسبی برای انتقال نیرو در عرض مفصل فراهم می­آورند.  هدف اصلی، جلوگیری از افتادن دهانه­ها از تکیه­گاهشان است. بعضی فاکتورها مانند دوره تناوب سازه، قابلیت انعطاف، مقاومت مفصل، قاب خمشی، دیافراگم، ظرفیت کششی روسازه و تا اندازه­ای هندسه روسازه در انتخاب نوع مهار موثرند.

     

    (تصاویر در فایل اصلی قابل مشاهده است )

     

    تاریخچه طراحی لرزه­ای پل­ها و لزوم بررسی آسیب­پذیری لرزه­ای پل­های موجود

    در آمریکا تا سال 1940 میلادی ( 1319 شمسی ) آیین­نامه طراحی پل، بدون اشاره به لزوم درنظر گرفتن نیروی ناشی از زلزله مورد استفاده قرار می گرفت. از سال 1940 در نظر گرفتن نیروی زلزله در طراحی پل­ها اول در کالیفرنیا و متعاقب آن از سال 1949 در ویرایش پنجم آشتو در تمام آمریکا (بدون ارائه دستورالعملی برای تعیین این نیرو) الزامی شد. در سال 1961 روش تعیین نیروی ناشی از زلزله با توجه به ساختگاه پل، بین 4درصد وزن پل برای سازه­های واقع بر روی پی گسترده، الی 6درصد وزن پل برای سازه­های واقع بر روی شمع، وارد مقررات طراحی پل­های آمریکا گردید که تا سال 1975 بدون تغییر باقی ماند. پس از زلزله سال 1971 سان­فرناندو، ابتدا در سال 1973در ایالت کالیفرنیا و از سال 1975 توسط آشتو برای کل آمریکا، مقررات جدیدی برای طرح لرزه­ای پل­ها شامل ارتباط محل با گسل فعال، پاسخ لرزه­ای خاک محل و مشخصات دینامیکی پل ارایه گردید. در سال 1992 و پس از زلزله­های متعدد نورتریچ 1984 و مکزیک 1985، تغییر اساسی در مقررات لرزه­ای آشتو راه یافت و به­صورت یک بخش متمایز منتشر گردید. از طرف دیگر در ژاپن، خرابی وسیع پل­ها در زلزله­های مختلف از جمله زلزله 1995کوبه همراه با تحقیقات وسیعی که پس از این زلزله­ها انجام شد، منجر به تغییرات اساسی در آیین نامه طراحی لرزه­ای پل­ها در ژاپن در سال 1996 میلادی شد.

    آیین­نامه طرح لرزه­ای پل­ها در ایران اولین بار به صورت پیش­نویس، در سال 1372 توسط مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن تدوین گردید و در سال 1375 مورد تصویب هیات دولت جهت رعایت توسط مشاوران قرار گرفت. در سال 1384 مقررات کامل­تری توسط وزارت راه­ و ترابری تدوین و انتشار یافت که رعایت آن برای طراحی پل­های خارج از شهر الزامی می­باشد. به این ترتیب پل­هایی را که قبل از سال 1375 ساخته شده اند، با توجه به فقدان آیین­نامه مدوَّن پل­سازی در ایران می­توان نامطمئن تلقی نمود. هرچند بسیاری از این پل­ها توسط مهندسین مشاور مجرب، طراحی و دانش موجود زمان در طرح آن­ها به­کار گرفته شده است، لکن بررسی مجدد طراحی و محاسبات این پل­ها با توجه به پیشرفت­های به­دست آمده در دانش مهندسی زلزله در سال­های اخیر، امری اجتناب ناپذیر است. این­که این بررسی برای همه پل­ها، ضرورت دارد یا نه بستگی به عوامل متعددی دارد. یکی از این عوامل اهمیت این پل­ها در امدادرسانی از طریق آن­ها به مناطق مختلف می­باشد. این پل­ها ممکن است پس از بررسی، قابل قبول و یا نامطمئن تشخیص داده شوند. پل­های قابل قبول پل­هایی خواهند بود که با توجه به دانش روز دارای ایستایی قابل قبول بوده و بتوانند پس از بیشینه زلزله قابل تصور(MCE)   قابل بهره برداری باشند و پل­های نامطمئن پل­هایی هستند که ایستایی آن­ها در هنگام بروز زلزله­های طرح و یا بیشینه زلزله قابل تصور، محل اطمینان نباشد. لذا طبیعی است که پل­های نامطمئن در صورت تشخیص باید مورد تقویت قرار گرفته و یا در صورت اقتصادی نبودن تقویت، درمورد جایگزینی مسیر آن­ها بررسی لازم به­عمل آید]1[.

    معرفی فصل­های گزارش

  • فهرست پایان نامه مطالعه تاثیر سیستم های مقید کننده طولی بر عملکرد لرزه ای پل های متداول کشور

    چکیده                                                                                                                                                                  ج

    فهرست مطالب                                                                                                                                                     ه

    فهرست تصاویر                                                                                                                                                     و

    فهرست اشکال                                                                                                                                                     ز

    فصل اول: کلیات و موضوع تحقیق                                                                                                                     1

    مقدمه                                                                                                                 2

    انواع مقیدکننده­های طولی                                                                                        3

    تاریخچه طراحی لرزه­ای پل­ها و لزوم بررسی آسیب­پذیری لرزه­ای پل­های موجود                                    5

    معرفی فصل­های گزارش                                                                                           6

    فصل دوم: آسیب­پذیری لرزه­ای پل­های بتنی وتاریخچه عملکرد پل­ها و کابل­های مهاری                       8            

    2-1-مقدمه                                                                                                                      9

    2-2- آسیب­پذیری لرزه­ای پل­های بتنی                                                                                                9         

    2-2-1- سقوط عرشه از تکیه­گاه­ها                                                                              9

    2-2-2- ضعف­های لرزه­ای ستون­ها                                                                              11

    2-2-3- ضعف­های لرزه­ای تیر سرستون و گره­های اتصال تیر به ستون                                                14

    2-2-4- ضعف­های لرزه­ای دیوارپایه­ها                                                                          15

    2-2-5- شالوده                                                                                                     15

    2-2-6- کوله­ها                                                                                                     16

    2-2-7- آسیب­پذیری ناشی از اثر روانگرایی خاک                                                            17       

    2-3- تاریخچه عملکرد پل­ها و کابل­های مهاری در زلزله­های گذشته                                                 21

    2-4- انواع مقید کننده های طولی                                                                                          24

                2-4-1- مهارهای کابلی و میلیه­ای                                                                              24

                2-4-2- آلیاژهای تغییرشکل ماندگار (SMA)                                                               25

                2-4-3- مقیدکننده­های طولی FRP                                                                           26

    2-5- شیوه­های طراحی مقیدکننده­های طولی                                                                             27

    2-5-1- روش استاتیکی معادل Caltrans 1990                                                           27

                            2-5-2- روش طراحی AASHTO                                                                            27

                            2-5-3- روش آیین نامه ژاپن                                                                                                27

                            2-5-4- روش پیشنهادی TROCHALAKIS و همکاران (1997)                                               28

                            2-5-5- روش پیشنهادی DESROCHES و  FENVES )2000(                                 28       

    2-6- تاریخچه پژوهش­ها                                                                                                     31

    2-7- بررسی اثر طول نشیمنگاه در طراحی لرزه­ای پل­ها                                                                33

    2-7-1- عوامل موثر بر طول نشیمنگاه پل­ها                                                                  33

                            2-7-2- بررسی موضوع طول نشیمن در آیین­نامه­های معتبر دنیا                                          33

    فصل سوم: تشریح مدل­سازی                                                                                                                            35

    3-1- مقدمه                                                                                                                     36

    3-2- پل­های مورد مطالعه                                                                                                    36

    3-3- مدل اجزای محدود                                                                                                     37

    3-4- بارگذاری لرزه­ای                                                                                                         39

    3-5- روش تحلیل                                                                                                             42

                3-5-1- تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی                                                                      43

    3-6-  انواع سیستم­های مقیدکننده                                                                                         46

                3-6-1- کابل فولادی                                                                                             46

    3-6-2- مقیدکننده­های قفل­شونده                                                                             48

                3-6-3- میراگرهای ویسکوز                                                                                      52

    فصل چهارم: بررسی نتایج                                                                                                                                  55

    4-1- مطالعات موردی و ارائه نتایج                                                                                          56

                4-1-1- کابل فولادی                                                                                             56

                4-1-2- کابل فولادی غیرخطی                                                                                  64

                4-1-3- میله فولادی کمانش ناپذیر                                                                            72

                4-1-4- میراگر ویسکوز                                                                                           78

    4-2- مقایسه سیستم­های مقیدکننده طولی                                                                               89

    فصل پنجم: جمع­بندی و پیشنهادات                                                                                                                94

    مراجع                                                                                                                                                                    98

    پیوست الف                                                                                                                                                           100

    پیوست ب                                                                                                                                                              104

    چکیده انگلیسی                                                                                                                                                   157

     

  • ثبت سفارش
    عنوان محصول
    قیمت