دانشگاه خلیج فارس بوشهر

دانشکده فنی مهندسی

گروه عمران

 پایان­نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران گرایش سازه

عنوان:

بررسی تأثیر طول دهانه بر رفتار پل تحت اثر همزمان مؤلفه‌های افقی و قائم

استاد راهنما:

دکتر علیرضا فیوض

استاد مشاور:

دکتر سید شاکر هاشمی

دکتر امین کشاورز

چکیده:

در میان انواع سازه­ها، پل­ها به عنوان یکی از ارکان شریان­های حیاتی می­باشند که لازم است بعد از زلزله به منظور راه دسترسی به بیمارستان­ها، ایستگاه­های آتش­نشانی و سایر خدمات مورد استفاده قرار گیرند؛ بنابراین می­توان گفت پل­ها بی­تردید جایگاه ویژه­ای در حفظ سطح مورد نیاز از ایمنی و قابلیت بهره برداری را دارا می­باشند. با این وجود که بررسی زلزله­های اخیر به وضوح نشان می­دهد مؤلفه قائم زلزله ممکن است حتی از مؤلفه افقی آن بیشتر شود، در حال حاضر به منظور طراحی لرزه­ای پل، در آیین­نامه طرح و محاسبه پل­های بتن‌آرمه ایران، در مورد تأثیر مؤلفه قائم زلزله و همچنین در مورد ترکیب هر سه مؤلفه لرزه­ای (2 مؤلفه افقی متعامد و 1 مؤلفه قائم) نکته­ای بیان نشده است.

در این تحقیق، مدل غیر خطی پل سه دهانه با تغییر طول عرشه­های آن مورد تحلیل قرار گرفته است. مدل­سازی درز انبساط که شامل مدل کردن برخورد عرشه­ها به یکدیگر و مدل‌سازی بالشتک­ها است، مدل‌سازی اندرکنش خاک و تأثیر آن بر جابجایی طولی پل بر طبق روابط «اف-­اچ-دبیلیو-ای»، با فرض محیط نیمه فضای الاستیک به منظور محاسبه سختی انتقالی و پیچشی زیر کوله­ها و ستون­ها و در نظر گرفتن تأثیر انحراف عرشه پل، از مهم‌ترین پارامترهای مورد مطالعه در این تحقیق می­باشند. پل­ها تحت اثر 7 زلزله دور از گسل و 7 زلزله نزدیک به گسل، یک بار بدون در نظر گرفتن مؤلفه قائم و بار دیگر با در نظر گرفتن مؤلفه قائم مورد مطالعه قرار گرفته­اند. نتایج نشان دهنده تغییرات شدید (بیش از 50%) در نیروهای محوری وارد بر ستون­ها بود، این تغییرات باعث تغییرات شدید نیروهای موجود در سر ستون­ها و لنگر موجود در وسط عرشه شدند. در نهایت ضرایبی به منظور در نظر گرفتن مؤلفه قائم زلزله ارائه شده است.

مقدمه:

در میان انواع سازه­ها، پل­ها نسبت به سایر سازه­های معمولی دارای ساختار سیستم پیچیده­تری می­باشند. همچنین به عنوان یکی از ارکان شریان­های حیاتی می­باشند که لازم است بعد از زلزله به منظور راه دسترستی به بیمارستان­ها، ایستگاه­های آتش­نشانی و سایر خدمات مورد استفاده قرار گیرند. بنا به علل ذکر شده، می­توان گفت پل­ها بی­تردید جایگاه ویژه­ای در حفظ سطح مورد نیاز از ایمنی و قابلیت بهره برداری را دارا می­باشند.

اکثر آیین‌نامه‌های طراحی پل در بحث تحلیل لرزه‌ای پل‌ها، یا اثر مؤلفه قائم را در نظر نمی‌گیرند و یا روش مشخصی برای در نظر گرفتن مؤلفه قائم زلزله ارائه نمی‌دهند. با این حال بررسی زلزله‌های چند دهه اخیر نشان می‌دهد که اثر مؤلفه قائم زلزله می‌تواند در برخی موارد از عوامل اصلی تخریب پل‌ها باشد.

در مواردی که اثر مؤلفه قائم در طراحی وارد می‌شود تابع طیف به طور معمول 66/0 طیف پاسخ مؤلفه افقی منظور می‌شود. ‌با این حال مطالعات جدید نشان می‌دهند که این نسبت در پریودهای پایین و در نواحی نزدیک گسل، تخمینی در خلاف جهت اطمینان است.

در این تحقیق علاوه بر بررسی اثر همزمان دو مؤلفه افقی و قائم زلزله، اثر همزمان هر سه مؤلفه زلزله بر پاسخ پل­ها، بررسی گردیده است. در فصل اول به بررسی پژوهش­ها و مطالعات انجام شده بر تأثیر مؤلفه قائم زلزله بر طیف پاسخ زلزله و نیروهای وارد بر پل پرداخته شده است. با توجه به اهمیت در نظر گرفتن اندرکنش خاک در کوله­ها و زیر ستون­ها با سازه پل، در فصل دوم به بررسی نیروهای وارد بر خاک و نیز روابط موجود به منظور در نظر گرفتن اندرکنش خاک پرداخته شده است.

در فصل سوم به معرفی اعضای رو سازه و زیر سازه پرداخته شده است. انواع روش‌های مدل­سازی ستون­ها، مدل­سازی عرشه، تأثیر انحراف عرشه پل­ها بر عملکرد صلب عرشه، درزهای انبساط و بالشتک­ها به عنوان انتقال دهنده­های نیرو از عرشه به ستون­ها، معرفی و مورد بررسی قرار گرفته است.

 در فصل چهارم شاخص‌ترین ویژگی‌های نرم‌افزار اُپن‌سیس[1] که دلیل انتخاب آن برای این تحقیق می‌باشد، ذکر می‌گردد. سپس، پل کلمنتس[2] به منظور مدل سازی، معرفی شده است. در انتها با مقایسه مقادیر پاسخ‌های نیرویی و تغییر مکانی و نتایج موجود در مقاله، صحت مدل ساخته شده در نرم افزار اُپن‌سیس کنترل می‌گردد.

 در فصل پنجم نتایج حاصل از تحلیل پل‌های مدل‌سازی شده در فصل چهارم، ارائه شده است. در این راستا به بررسی اثر مؤلفه قائم زلزله بر رفتار لرزه­ای پل‌ها پرداخته شده است. در نهایت در فصل ششم خلاصه­ای از نتایج و پیشنهادات حاصل از این تحقیق بیان شده است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه کلیک کنید