مقدمه

از آنجا ک کشور ما زلزله خیز می باشد،یافتن روش های طراحی جدید برای کاهش اثر زلزله بر سازه ها بسیار ضروری است.این  روشها علاوه بر موثربودن در کاهش اثرات زلزله باید با توجه به توان فنی کشور قابل اجرا و از لحاظ اقتصادی بصرفه باشد.برای طراحی سازه ها دو نوع فلسفه وجود دارد اولین فلسفه،فلسفه الاستیک است که در ان به سازه اجازه خروج از محدوده خطی داده نمی شود این فلسفه دارای این نقص است که منطبق با رفتار واقعی سازه در زلزله نمی باشدو اگر بخواهیم ساره را بصورت الاستیک کامل طراحی کنیم مقرون به صرفه نیست.فلسفه دیگر طراحی براساس ظرفیت  یاطرح نهایی است که در آن به سازه اجازه داده میشود ک وارد محدوده غیرخطی گردد

وقتی عضو وارد محدوده غیرخطی می شود با فرض رفتار الاستوپلاستیک کامل،نیرو در آن ثابت باقی می ماندو فقط تغییر مکان های ان تاحد تحمل سازه افزایش می یابدبنابراین برای اینکه سازه رفتار غیرخطی مطلوب داشته باشد باید شکل پذیری مطلوبی نیز داشته باشد.با وجود اینکه مقررات زیادی جهت طراحیو ساخت سازه های شکل پذیر در آیین نامه ها وجود دارد اما براحتی نمی توان رفتار شکل پذیر سازه را در برابر زلزله بطور کلی پیش بینی نمود.ختی با فرض اینکه سازه در برابر یک زلزله شدید رفتار شکل پذیری از خود نشان دهد ناگزیز تعدادی از اعضای آن دچار آسیب خواهد شد،تغییر شکل های برگشت ناپذیری در ان بوجود خواهد آمدو سختی سازه کاهش می یابد.حتی این آسیبهای سازه ای منجر به فروریزی کامل سازه نگردد ،می توان اظهار داشت که این سازه نیازمند ترمیم و بهسازی است که خود مستلزم هزینه و مشکلات بسیاری خواهد بود بنابراین می توان برای داشتن شکل پذیری وسایل ویژه ای در سازه نصب کرد ک وظیفه آنها اتلاف انرژی به سازه می باشد.بدین ترتیب می توان از صدمه به اعضا جلوگیری کرد.راه حل دیگر برای طراحی مقاوم سازه این است که نیروی وارده به سازه در حد الاستیک نگه داشته شوند بطوریکه سازه وارد محدوده غیرخطی و ایجاد خسارت نگردد.این امر با استفاده ازوسایل جدا کننده لرزه ای انجام می گیرد که در سالهای اخیرتحقیقات زیادی روی ان انجام شده است .این وسایل با افزایش پریود ارتعاش سازه باعث کاهش نیزوهای وارده بر آن می شود.البته بدلیل افزایش پریود ارتعاش تغییر مکان های سازه نیز افزایش می یابند که باید تمهیداتی برای محدود کردن این تغییر مکانها درنظر گرفت.بدین منظور می توان از وسایل اتلاف کننده انرژی و محدود کننده تغییر مکان استفاده کرد.

بدلیل ایجاد مکانیسم افزایش پریود و اتلاف انرژی هیستریک جداکننده لرزه ای اساسا باروش های سنتی طرح لرزه ای تفاوت دارد.این تغییر در چگونگی تحمل نیروی لرزه ای نیز وجود دارد .در روش های سنتی انتقال قابل توجه نیروها وانرژی لرزه ای از زمین بهسازه قابل قبول است ولی در جداسازی لرزه ای هدف اصلی کم کردن نیرو و انرژی انتقال یافته به سازه است.بنابراین جداسازی لرزه ای یک روش طرح لرزه ای است ک هدف آن محافظت از سازه ها در مقابل صدمه وارد از زلزله بوسیله کاهش اثر زلزله استنه مقاومت در مقابل آن.از آنجایی که پل ها سازه های حیاتی و گران هستند و خرابی آنها در زلزله باعث صدمات جانبی بسیاری میگردد و مقاوم سازی یا طراحی مقاوم آنها از ضرورت بسیاری برخوردار استاز میان روش هایی که می توان برای این امر انتخاب کرد سیستم های اتلاف کننده انرژی و جداسازی لرزه ایبسیار موثر هستند ک در کشورهای زیادی از جمله ژاپنو آمریکا از آنها استفاده شده است.اما در کشور ما به دلایل اقتصادی و فن آوری تابحال به کار گرفته نشده اند.با این حال در سالهای اخیر با توجه به گسترش و پیشترفت نسبی فن آوری بنظر میرسد ک می توان این سیستم ها را نیز در کشور ساخت و از آنها استفاده کرد.در اینجا سعی بر این است ک چنین سیستم هایی مورد بررسی قرار گیرند و مزایا و معایب انها بیان شود کارایی آنها در مورد یک پل بزرگراهی بررسی گردد.

در فصل اول به بررسی فلسفه طرح الاستیک در مقابل طرح ظرفیتپرداخته می شود.در فصل دوم انواع سیستم های سازه ای پلبررسی می گردند.فصل سوم شامل دینامیک پل،مدلسازی و تحلیل پل ها و انواع مدلسازی و ابزار تحلیل است.فصل چهارم شامل مروری بر اصول حاکم بر جداسازعا،انواع و نحوه مدلسازی و تحلیل آنها می باشددر فصل پنجم یک پل بزرگراهی معرفی ،مدلسازی و برای سطح خطرهای 0.90g و 0.35g تحلیل و برآورد آسیب پذیری میگردد در فصل ششم اثر قراردادن یک وسیله جداسازی در نوع سربی لاستیکی در بین پایه ها و عرشه پل مذکور بر رفتار لرزه ای آن بررسی می شود.علاقمندان برای کسب اطلاعات مقدماتیبیشتر می توانند به مرجع (3) مراجعه کنند

فهرست مطالب

چکیده————————————————————————————— 1

مقدمه—————————————————————— 2

فصل 1:فلسفه طراحی

۱-۱-۱ طراحی حدی در مقابل طراحی الاستیک

 در بسیاری از کشورها طراحی بر اساس حدود تنش برای بارهای خدمت هنوز عمومی ترین پایه طراحی در پلها است و بکارگیری فلسفه طرح نهایی به اندازه ای که در ساختمانهای بتنی صورت گرفته، انجام نشده است. طرح الاستیک باعث پیش بینی اشتباه پاسخ مورد انتظار و برآورد خیلی کم تغییر مکانها در اثر زلزله می شود. همچنین باعیات می گردد که طراحان از در نظر گرفتن شکل پذیری در طرحهای خود جشم پوشی کنند. بعلاوه، نمودارهای لنگر ناشی از ترکیب تیروی لرزه ای کاهش یافته و وزن در طرح الاستیک نسبت به تمودارهای لنگر در حد تهایی بسیار متفاوت است.بنابراین ضروری است که طرح تهایی بعنوان پایه طرح لرزه ای در نظر گرفته شود.

۱- ۱-۲ تعیین اولویت در مقاوم سازی

بررسی پلها و علت آسیب دیدن آنها در زلزله های گذشته باعث ایجاد و اصلاح روشهای طراحی می شود. انتظار می رود پلهای جدید طراحی شده با این روشها عملکرد مناسب و ایمنی مطلوبی داشته باشند. ولی هنوز مسئله عملکرد پلهای موجود که براساس آیین نامه های قدیمی طراحی شده اند، باقی می ماند. بنابراین ایجاد روشهایی برای بررسی و مقاوم سازی پلهای موجود بیش از اصلاح آیین نامه های جدید اهمیت دارد. بدلیل تعداد زیاد پلهای موجود عیر استاندارد و درجات اهمیت مختلف آنها، ارتقا لرزه ای نمی تواند بطور همزمان و در یک شکل مشابه برای تمام پلها انجام گیرد. بنابراین تعیین اولویت پلها برای مقاوم سازی از اهمیت زیادی برخوردار است. برنامه تعیین اولویت شامل ملاحظات لرزه ای، سازه ای و اجتماعی زیر است.

– لرزه خیزی ساختگاه

– آسیب پذیری سازه ای

– تتایج اجتماعی، در این مورد چگالی ترافیک (نشان دهنده تعداد افراد در خطر)، اهمیت سازه برای امدادرسانی

پس از زلزله و مسیرهای جایگزین بررسی می گردند. برنامه تعیین اولویت باید ساده و ترجیحا دارای محاسبات سازه ای تباشد که بتوان برای توجه قوری، عمل دسته بندی پلها راسریع انجام داد.

1-1 بررسی طره نهایی الاستیک———————————————– 5

1-1-1 طراحی حدی در مقابل طراحی الاستیک———————————— 5

1-1-2 شکل پذیری اتلاف انرژی———————————————- 5

1-1-3  اصول طرح ظرفیت————————————————— 7

1-1-4 تعاریف مقاومت—————————————————– 9

1-1-5 حالات حدی پاسخ و طراحی——————————————– 10

1-2 فلسفه مقاوم سازی—————————————————— 12

1-2-1 تعیین الویت در مقاوم سازی——————————————— 12

1-2-2 ارزیابی سازه های موجود———————————————- 13

1-2-3 خلاصه ای از روش های مقاوم سازی————————————– 13

1-3 فرآیند طراحی——————————————————— 17

1-3-1 انتخاب لرزه خیزی طرح———————————————– 17

1-3-2 انتخاب سیستم سازه ای———————————————— 18

1-3-3 مدل سازی و تحلیل————————————————— 18

1-3-4 طراحی و چزئیات طراحی———————————————- 18

1-3-5 کنترل طراحی——————————————————- 19

1-3-6 جداسازی لرزه ای—————————————————- 19

1-3-7 ارزیابی و مقاوم سازی پل های موجود————————————– 19

تشکیل مفاصل پلاستیک تحت بار جانبیPUSH 1 مرحله ششم

تشکیل مفاصل پلاستیک تحت بار جانبیPUSH 1 مرحله ششم

فصل دوم:گزینه های طراحی

۱-۲ مقدمه

انتخاب نوع سازه برای طراحی مقاوم در برابر زلزله علاوه بر ملاحظات لررزه ای تحت کنترل تعدادی ملاحظات غیر لرزه ای نیز می باشد. در زیر خواص یک سازه ایده آل پل برای طراحی مقاوم لرزه ای بهینه بیان می گردد.

– مستقیم بودن پل

– پیوسته بودن عرشه و کم بودن تعداد درزهای انقطاع آن

-سنگ یا آبرفت سفت بودن مصالح پی

-ثابت بودن ارتفاع پایه ها

-یکسان بودن سختی ومقاومت پایه در تمام جهات

-کوتاه بودن دهانه ها

– تشکیل مفصلهای پلاستیک در ستونها و در بررسی یو-سی اتها برای بررسی و تعمیر پس از زلزله

-عمود بودن کوله ها و پایهها بر محورپل

2-1 مقدمه———————————————————————————– 21

2-2 محدیتها——————————————————————————— 21

2-2-1 محدودیت های عملکردی————————————————————- 21

2-2-2 محدودیت های جغرافیایی————————————————————- 22

2-2-3 دسته بندی مقاطع عرشه—————————————————————- 23

2-3 گزینه های طراحی لرزه ای—————————————————————- 24

2-3-1 اتصال سازه اصلی(عرشه به کوله )—————————————————— 24

2-3-2 اتصال عرشه به کوله——————————————————————- 26

2-3-3 انواع قاب های فرعی—————————————————————— 28

2-3-4 مقاطع ستون و پایه——————————————————————— 30

2-3-5 سیستم های پی———————————————————————— 31

منحنی نیرو برحسب سرعت یک میراگرهیدرولیکی

منحنی نیرو برحسب سرعت یک میراگرهیدرولیکی

فصل سوم:مدل سازی و تحلیل

۱-۳ مقدمه: برآورد لرزه ای پل و ابزارهای تحلیلی

انتخاب مناسب ترین مدل و نوع تحلیل برای مشخص کردن پاسخ لرزه ای پل احتیاج به درک عمیق (۱) کل فرآیند طراحی لرزدی، (۲) پاسخ دینامیکی پل ها تحت بارهای زلزله، (۳) فرضیهای مدلسازی و (۴) روشهای مدلسازی و تحلیل موجود با تمام محدودیتهای آنها دارد. مشکلاتی که در مدلسازی و تحلیل پاسخ لرزهای پلی هنوز احتیاج به درک، توسعه و اصلاح بیشتر دارند عبارت از (۱) اندر کنش خاک سازه در کوله و پایه ها، (۲) اندرکنش برشی و خمش با افزایش شکل پذیری، (۳) مشخصات حلقههای (هیسترتیک) بار – تغییر مکان و میرایی، (۴) مشخصات درزهای انقطاع، (ش) تغییر شکل ها در اتصالات و (۶) اندرکنش دینامیکی قسمتهای مختلف پل با پاسخهای متفاوت و یا تحریکات لرزه ای غیرهمزمان هستند.

۳-۴-۳ مدلهای سازه جایگزین

 بدلیل اهمیت تغییر مکانها نسبت به نیروها برای سالم ماندن، کنترل خسارت و خدمات پذیری پل بعد از یک زلزله بزرگ، به روش تحلیلی سازه جایگزین (که در قسمت ۴-۵-۲(ب) بیشتر توضیح داده شده است) توجه زیادی با در نظر گرفتن روش طراحی بر اساس تغییر مکان شده است. مفهوم اصلی روش تحلیل سازد جایگزین توسط شکل ۳-۱۶ نشان داده است. در این شکل رفتار غیرخطی پل بوسیله یک سیستم الاستیک خطی ایده آل شده یا سازه جایگزین توصیف می گردد. این سیستم رفتار اصلی دینامیکی نیرو- تغییر مکان یک مدل غیرخطی را با سختی و میرایی الاستیک خطی معادل توصیف می کند. در حالیکه جرم مدل سازد جایگزین ثابت تگیه داشته می شود، سختی و نسبت میرایی مؤثر سیستمها طوری اصلاح می شوند که تغییر مکان پاسخ غیرخطی به اندازه تغییر مکان مدل سازد جایگزین گردند.

3-1 مقدمه———————————————————————————– 35

3-2 اهداف مدل سازی و تحلیل————————————————————— 35

3-3 اصول رفتار لرزه ای پل:دینامیک سازه—————————————————– 36

3-3-1 رفتار دینامیکی پل ها مبادله حرکت—————————————————– 36

3-3-2 مشخصات پایه دینامیکی پل———————————————————— 42

3-3-3 پاسخ لرزه ای الاستیک پل ها:حداکثر مقادیر پاسخ————————————– 44

3-4 مدل سازی پایه های پل——————————————————————- 46

3-4-1 موارد معمول در مدل سازی———————————————————— 46

3-4-2 مدلسازی اعضای پل——————————————————————- 48

3-4-3 مدلهای سزه جایگزین————————————————- 55

3-5 روش های تحلیل————————————————————————- 56

3-5-1 انواع ابزار های تحلیل—————————————————————— 56

3-5-2 ابزارهای تحلیل استاتیکی و نیمه استاتیکی———————————————– 56

3-5-3 تحلیل طیف پاسخ——————————————————————— 58

3-5-4 تحلیل های تاریخچه زمانی———————————————————— 59

منحنی های نیرو تغییرمکان پایه های لغزنده

منحنی های نیرو تغییرمکان پایه های لغزنده

فصل چهارم:طراحی پلها با استفاده از جداسازیو وسایل اتلاف کننده انرژی  

۱-۱-۴ مغاهیم جداسازی لرزه ای و اتلاف انرژی

خسارت ناشی از یک زلزله به علت ارتباط بین پریودهای اصلی ارتعاش سازه و محتوای فرکانسی زلزله ورودی است. بسیاری از سازه ها بعلت افزایش پریود ناشی از انباشت خسارت پابرجا باقی می مانند چون بدین وسیله قادر به فرار از محدوده فرکانسی هستند که زلزله در آن بیشترین قدرت را دارد. از بررسی معادله حرکت یک سیستم خطی (رابطه (۳-۱)) مشهود است. هر چه میرایی ویسکوز بیشتر باشد نیروهای کوچکتری توسط سازه تحمل می شود. میرایی ویسکوز راهی برای اتلاف انرژی است. افزایش مصنوعی پریود ارتعاش و ظرفیت اتلاف انرژی سازه، راه بسیار خوبی برای اصلاح مقاومت لرزهای آن است. به این هدف می توان بوسیله استفاده از مشخصات طبیعی سیستم خاک – پی – سازه یا وسایل مصنوعی طراحی شده برای جداکردن قسمتی از سازد از زلزله ورودی و اتلاف مقدار زیادی انرژی رسید. این اعضاء اغلب جدا کننده ها، میراگرها یا وسایل جداسازی – اتلاف انرژی (ID) هستند. جداسازی لرزه ای سعی در کاهش نیروهای اینرسی لرزه ای به سطح یا نزدیک ظرفیت پل دارد؛ بنابراین تغییر شکل غیر الاستیک و آسیب وارد به سازه را کاهش می دهد یا از بین می برد. از این روش برای توزیع نیروهای لرزه ای به اعضای زیر سازه بصورت الگویی از پیش تعیین شده تیز استفاده می شود. اصل اساسی در جداسازی لرزه ای، افزایش پریود سیستم است.

سیستم جداسازی لرزه ای با نیروی برگرداننده بزرگ در پلها در نیوزیلند و امریکا استفاده شده اند. بیش از ۷۵ پل جداسازی شده در ایالات متحده در حال حاضر (۱۹۹۵) تکمیل شده یا در حال ساخت هستند. مهندسان ایتالیایی بیش از ۱۵۰ پل با استفاده از سیستمهای جداسازی لرزه ای و با رفتاری نزدیک به رفتار الاستوپلاستیک ساخته اند. تعداد زیادی از این پلها فقط در جهت طولی جداسازی شده اند ( جداسازی جزیی یا تک جهته). بطور معمول این سیستمها شامل تکیه گاههای روغن کاری شده لغارتداد همراه با میراگرهای جاری شوندد فولاد ترمه هستند. مزیت این سیستمها انقال نیروی ثابت به زیر سازه صرف نظر از نیروی لرزه ای و مشخصه آنها تغییر مکان ماندگار و انتشار زیاد انرژی در در زاین روش متفاوتی برای حفاظت پلها استفاده می شود. طیف طراحی پلها در ژاپن (وابسته به نوع خاک) شامل شتابهای ثابت پریودهای ۱۴ تا ۲ ثانیه است. برای جداسازی لرزه ای مؤثر، لازم است که پریود سیستم به بالای ۳ ثانیه افزایش یابد.دستیابی به این امر مشکل است و باعث ایجاد تغییر مکانهای نامطلوب زیاد در تکیه گاهها می گردد. بنابراین مهندسان ژاپنی ترجیح میدهند ازتکیه گاه های جداسازی سخت برای افزایش اتلاف انرژی ودست یابی به توزیع موثر نیروهای جانبی استفاده کنند. این راهکار “Menshin” گفته می شودپل ها سازههایی استراتژیک هستند که به مراقبت بیشتری برای اطمینان از عملکرد آنها پس از زلزله احتیاج است. بنابراین مناسب است که خسارت در تعدادی اعضای مکانیکی که براحتی قابل کنترل و تعویضی هستند، متمرکز شود. بعلاوه بیشتر جرم درعرشه متمرکز است وعرشه ها معمولا برای داشتن رفتار الاستیک در زلزله طارحی میشوند.بنابراین اگر بتوان بوسیله تمهیداتی آنها را ازپایه ها جدا کرد از نیروی لرزه ای وارد برپایه ها مقدار قابل توجهی کاسته میشود.جداسازی لرزه ای،انعطاف پذیری سازه را افزایش میدهد،بطوریکه پریود ارتعاش سازه افزایش ونیروهای وارد برستونها وپی ها 80تا90 درصد کاهش می یابند.از آنجاییکه پلها سازههایی ساده هستند، تصحیح مناسب سختی آنها آسان است. بنابراین وسایل ID می توانند برای اصلاح یا تنظیم پاسخ مورد انتظار، افزایش انعطاف پذیری پایه های سخت و در نتیجه اجتناب از تمرکز نامطلوب مقادیر شکل پذیری استفاده شده اند

برای این مطالعه پس از تهیه نقشههای پل مسیر اصلی بزرگراه شهید حکیم روی بزرگراه شهید چمران، اقدام به ساده سازی آن شد. این ساده سازی عبارت از این بود که پایه های مورب پل، بر محور عرشه عمود در نظر گرفته شدند. پل شامل دو سازه عرض هر یک از پلها برابر با ۱۴۸۰ متر و در مجموع عرضی کل پل با در نظر گرفتن فاصله بین پل شمالی و جنوبی برابر با ۳۱٬۶۰ متر می گردد. نقشه های ۵-۱ و ۵-۲ مطالب فوق را بیان می کنند. پلی مورد مطالعه از نظر طول دهاتد جزء پلهای متوسط، از نظر سیستم سازه ای از گروه پلهای تیر و شاهتیر، از جهت مصالح در زمره پلهای مرکب فولاد و بتن و از نظر کاربرد در گروه پلهای بزرگراهی قرار می گیرد .بدلیل تشابه پلهای شمالی و جنوبی و عملکرد مجزای آنها، به جهت جلوگیری از انجام محاسبات تکراری و پر حجاج، تنها پل جنوبی مورد مطالعه قرار گرفت.

4-1 مقدمه———————————————————————————– 61

4-1-1 مفاهیم جداسازی لرزه ای و اتلاف انرژی———————————————— 61

4-1-2 تغییر پریود—————————————————————————- 62

4-1-3 مسائل مربوط به تغییر مکان————————————————————- 63

4-1-4 موارد استفاده از I/D و نحوه پاسخآنها در زلزله های گذشته—————————— 64

1-4-5 نظراتی در مورد استفاده از جداسازی لرزه ای در پل ها———————————– 65

4-2 وسایل جداسازی و اتلاف کننده انرژی—————————————————- 66

4-2-1 خواص اصلی وسایل جداسازی معمول————————————————– 66

4-2-2 الزامات عملکردی و آزمایشی مسایل جداکننده—————————————— 80

4-3 مدل سازی تحلیل و طراحی————————————————————— 82

4-3-1 مدل سازی—————————————————————————- 82

4-3-2 تحلیل——————————————————————————– 84

4-3-3 اصول طراحی————————————————————————- 95

4-3-4 اصول طرح ظرفیت و طرح حفاظت—————————————————– 96

4-3-5 روش های طراحی——————————————————————— 97

4-4 پی لغزنده——————————————————————————– 107

4-4-1 مقدمه——————————————————————————– 107

4-4-2 پاسخ لغزشی پل ها——————————————————————– 108

4-4-3 طراحی به روش طیف های پاسخ——————————————————- 111

4-4-4 تحلیل تاریخچه زمانی—————————————————————– 116

4-5 کنترل فعال—————————————————————————— 116

میراگر فولادی هلالی شکل چند جهته

میراگر فولادی هلالی شکل چند جهته

فصل پنجم:مدل سازی و تحلیل پل مورد مطالعه

5-1 اطلاعات عمومی————————————————————————- 120

5-1-1 مشخصات مصالح——————————————————————— 120

5-1-2 مشخصات سازه ای——————————————————————– 126

5-2 مدل سازی کامپیوتری——————————————————————– 135

5-3 بارکذاری و تحلیل نتایج—————————————————————— 136

5-3-1 بار زلزله—————————————————————————— 137

5-4 بررسی آسیب پذیری پل مورد مطالعه—————————————————— 165

5-4-1 بررسی سازه پل تحت تاثیر زلزله های مختلف با شدت های 0.9g,0.35—————– 165

فصل ششم:بررسی عملکرد جداسازی لرزه ای بر پل مورد مطالعه

6-1-مقدمه

برای بیبیون عملکرد لرزه ی سازه ها متی توان تیا o یحموربس۔–سی ارتقاء داد. -2 این >— مقاطع اعضای سازه حضورتی تغییر داده می شوند که سازه بتواند نیروهای وارد را تحمل کند. روش دیگری نیز برای ارتقاء عملکرد وجود دارد و آن استفاده از وسایل اتلاف انرژی و جداسازی لرزه ای می باشد. وسایل اتلاف انرژی وسایلی هستند که می توانند نیروی لرزه ای وارد بر سازه را جذب و بدین ترتیب با تخریب آنها سازه دچار آسیب نمی گردد. در مورد جداسازی لرزه ای می توان گفت که اساس آن بر افزایش پریود اصلی سازه استوار است. بدین ترتیب که با افزایش پریود نیروی کمتری بر سازه وارد می شود، طوری که سازدمی تواند آنرا تحمل کند.در این پروژه برای ارتقاء عملکرد سازه پلی مورد مطالعه از جداسازی لرزه ای استفاده شده است.

مقدمه—————————————————————————————– 170

6-1 خصوصیات وسیله جداسا زی شده——————————————————– 170

6-2 تحلیل سازه پل جداسازی شده———————————————————— 171

6-2-1 بررسی اثر جداسازی لرزع ای بر سازه پل———————————————— 171

نتایج—————————————————————————————– 192

پیشنهادات———————————————————————————— 195

پیوست————————————————————————————— 197

منابع—————————————————————————————— 201

منابع فارسی———————————————————————————– 202

منابع لاتین———————————————————————————— 204

Abstract ———ا————————————————————————– 207

فهرست شکل ها

شکل 1-1 پاسخ شکل پذیر یک پل بتنی—————————————– 6

شکل 1-2 تعریف شکل پذیری تغییر مکانی—————————————- 7

شکل 1-3منحنی پسماند نیرو تغییر مکان—————————————— 7

شکل 1-4 مودهای های مختلف پاسخ غیر الاستیکیک ستون پل————————- 9

شکل 1-5حالات حدی طراحی———————————————— 11

شکل 1-6 مثالهایی از مقاوم سازی ستون با پوشش های فولادی————————– 15

شکل 1-7 مقاوم سازی تیر سرستون با پیشتنیدگی خارجی—————————— 16

شکل 1-8تعمیر و ترمیم اتصال بعد از صدمهدر زلزله 1989 لوما پریتا———————- 16

شکلل 1-9 تکیه گاهها جداسازی لرزه ای قرار گرفته در پل seirra point پیش از زلزله 1989 لوما پریتا       17

شکل 2-1 محدودیت های هندسی بزرگراه—————————————- 22

شکل 2-2 شیار پیرامون پایه های کوتاه برای منظم کردن سختی انها———————– 22

شکل 2-3 اتصال سازه اصلی به ستون——————————————– 24

شکل 2-4 لنگرهای سازه اصلی در جهت طولی برای اتصال گیردار———————– 25

شکل 2-5 انواع تکیه گاهها————————————————— 27

شکل 2-6 انواع قابهای فرعی————————————————– 29

شکل 2-7انواع مقاطع ستون————————————————— 31

شکل 2-8 انواع پی——————————————————– 32

شکل 3-1 روشهای مدلسازی برای تحلیل لرزه ای پل——————————— 36

 شکل 3-2 مدل پاسخ دینامیکی عرضی پل—————————————- 37

شکل 3-3 قاب اصلی پل چند دهانه——————————————— 38

شکل 3-4 مدل های ساده شده جرم برای قاب های فرعی پل تک ستونه————————– 39

شکل 3-5 مقادیر سختی پایه پل برای تغییر مکانهای جانبی————————————— 40

شکل 3-6 اتلاف انرژی هیسترتیک و سختی موثر پاسخ سیگلی————————– 42

شکل 3-7 منحنی هارمونیک تغییر مکان-زمان————————————————– 43

شکل 3-8 المان های سازه ای—————————————————————– 47

شکل 3-9 مدل های سازه اصلی————————————————————— 48

شکل 3-10 مدل های قاب فرعی تک ستونه—————————————————- 49

شکل 3-11 مدل های قاب فرعی چند ستونه—————————————————- 50

شکل 3-12 پهنای موثر تیر سرستون در قاب های فرعی چند دهانه با عرشه پیوسته به پایه———– 51

شکل 3-13 مدلهای پی منفرد و نشته برروی شمع———————————————— 53

شکل 3-14 مدلهای میله شمعی CIDH——————————————————— 53

شکل 3-15 باز و بسته شدن درزهای انقطاع در بارهای لرزه ای———————————– 55

شکل 3-16 مدل سازی جایگزین————————————————————– 56

شکل 3-17 طیف پاسخ شتاب نرمال شده—————————————————— 57

شکل 4-1 طیف پاسخ شتاب EC8 برای خاک نیمه چنگال بصورت تابعی از میرایی ویسگوز معادل(شتاب زمین-0.8g)———————————————————————- 63

شکل 4-2 طیف پاسخ تغییر مکان EC8 برای خاک نیمه چنگال بصورت تابعی از میرایی ویسگوز معادل(شتاب زمین-0.8g)———————————————————————- 63

شکل 4-3 طیف پاسخ شتاب و تغییر مکان EC8 برای خاک نیمه چنگال بصورت تابعی از میرایی ویسگوز معادل(شتاب زمین-0.8g)—————————————————————— 64

شکل 4-4 تکیه گاه لایه ای لاستیکی——————————————– 67

شکل 4-5 تغییر شکل تکیه گاه لاستیکی استاندارد و قطعه بندی شده———————- 68

شکل 4-6 تکیه گاه سربی-لاستیکی لایه ای————————————— 69

شکل 4-7 حلقه هیسترتیک ایده آل برای یک تکیه گاه سربی لاستیکی همراه با مغز سربی——- 70

شکل 4-8 اثرات تغییرات ابعاد مغزهسربی و تکیه گاه لاستیکی بر روی پاسخ کل————– 71

شکل 4-9 برشی از یک ویله پاندول اصطکاکی————————————- 72

شکل 4-10 اصول پایه و روش عملکرد یک وسیله FPS——————————- 73

شکل 4-11 پاسخ تکیه گاههای FPSبصورت تابعی از ضریب اصطکاک و شعاع انحنای پاندول— 74

شکل 4-12 منحنی نیرو-تغییرمکان میراگر فولادی هلالی شگل————————– 74

شکل 4-13 عمر خستگی میراگر فولادی معمولی———————————— 75

شکل 4-14 انواع معمول میراگرهای فولادی————————————— 75

شکل 4-15 تکیه گاه PTFEهمراه با یک سری از میراگرهای فولادی طره نواری درحال آزمایش76

شکل 4-16 میراگر فولادی هلالی شکل چند جهته———————————– 77

شکل 4-17 منحنی نیرو بر حسب سرعت یک میبراگر هیدرولیکی———————— 78

شکل 4-18 برش های طولی از میراگرهای معمول شکل دهی سرب———————– 79

شکل 4-19 منحنی های هیسترزیس نیرو-تغییر مکان میرگرهای شکل دهی سرب————– 79

شکل 4-20 پاسخ تکیه گاه فرعی یک پل جداشده———————————- 85

شکل 4-21 میرایی کلی معادل دو سیستم ویسکوز نیمه الاستیک با استفاده از میرایی متناسب با سختی  86

شکل 4-22 میرایی کلی سیستم ویسکوز نیمه الاستیک بصورت سری بایک سیستم هیسترتیکی با استفاده ازسری میرایی متناسب با سختی———————————————————– 87

شکل 4-23 طیف پاسخ اصلاح شده برای در نظر گرفتن میرایی ویسکوز معادل سیستم جداسازی—                           88

شکل 4-24 مثال 4-1 هندسه پل،مقطع پایه،مقطع عرشه——————————- 89

شکل 4-25 پاسخ خطی شده مدلهای جداکننده-پایه های مثال 4-1———————- 90

شکل 4-26 مدل پل مثال 4-1 با و بدون میراگر————————————- 92

شکل 4-27 شتاب نگاشت ساخته شده مورداستفاده برای مثال 4-2 ———————- 94

شکل 4-28 تاریخچه زمانی تغییرمکان جداکننده های استفاده شده در کوله های پل مثال 4-2 مطابق یک برناامه تحلیل دینامیکی غیرخطی——————————————————— 94

شکل 4-29 تاریخچه زمانی تغییرمکان پایه ها، جداکننده ها و عرشه پل مثال 4-2 مطابق یک برناامه تحلیل دینامیکی غیرخطی—————————————————————- 95

شکل 4-30 مدل پل مثال 4-5با و بدون میراگر————————————- 107

شکل 4-31 نحنی های نیرو-تغییرمکان پایه ها و میراگرهای مثال 4-5——————— 107

شکل 4-32 تقریب رابطه بین میرایی ویسکوز معادل و ضریب کاهش انرژی—————— 109

شکل 4-33 لغزش یکزقاب فرعی پل تک ستونه———————————— 109

شکل 4-34 منحنی های نیرو تغییر مکان پایه های لغزنده——————————- 112

شکل 4-35 مدل استفاده شده برای شبیه سازی تاریخچه زمانی پاسخ لغزنده و خواص فنرهای استفاده شده برای مدلسازی رفتار خاک————————————————————– 117

شکل 4-36 تاریچه زمانی تغییرمکان پایه های پل مثال 4-7—————————- 117

شکل 4-37 تاریچه زمانی تغییرمکان پایه های پل مثال 4-7،فقط سهم لغزش نشان داده شده است– 118

شکل 4-38 پاسخ شتاب پایه پل مثال 4-7—————————————- 118

شکل5-1 منحنی تنش-کرنش میلگردهای طولی و عرضی—————————— 124

شکل 5-2 منحنی تنش-کرنش بتن———————————————- 125

شکل5-3 مدل سه بعدی پل————————————————— 138

شکل 5-4 طیف طرح استاندارد آیین نامه 2800———————————— 139

شکل 5-5 منحنی نیرو-تغییرمکان مفاصل پایه های پل——————————— 143

شکل 5-6 تشکیل مفاصل پلاستیک طرح بار جانبی PUSHI 1-مرحله 1——————- 145

شکل 5-7 تشکیل مفاصل پلاستیک طرح بار جانبی PUSHI 1-مرحله دوم—————— 146

شکل 5-8 تشکیل مفاصل پلاستیک طرح بار جانبی PUSHI 1-مرحله سوم—————– 147

شکل 5-9 تشکیل مفاصل پلاستیک طرح بار جانبی PUSHI 1-مرحله چهارم—————- 148

شکل 5-10 تشکیل مفاصل پلاستیک طرح بار جانبی PUSHI 1-مرحله پنجم————— 149

شکل 5-11 تشکیل مفاصل پلاستیک طرح بار جانبی PUSHI 1-مرحله ششم————— 150

شکل 5-12 تشکیل مفاصل پلاستیک طرح بار جانبی PUSHI 1-مرحله هفتم—————- 151

شکل 5-13 تشکیل مفاصل پلاستیک طرح بار جانبی PUSHI 1-مرحله هشتم————— 152

شکل 5-14 تشکیل مفاصل پلاستیک طرح بار جانبی PUSHI 1-مرحله نهم—————- 153

شکل 5-15 تشکیل مفاصل پلاستیک طرح بار جانبی PUSHI 1-مرحله دهم—————- 154

شکل 5-16 تشکیل مفاصل پلاستیک طرح بار جانبی PUSHI 1-مرحله یازدهم————– 155

شکل 5-17 تشکیل مفاصل پلاستیک طرح بار جانبی PUSHI 1-مرحله دوازدهم————- 156

شکل 5-18 منحنی پوش آور————————————————- 157

شکل 5-19 مراحل دوازده گانه تحلیل پوش آور———————————— 157

شکل 5-20 تاریخچه زمانی رکورد زلزله کوبه————————————- 160

شکل 5-21 تاریخچه زمانی رکورد زلزله طبس————————————- 161

شکل 5-22 تاریخچه زمانی رکورد زلزله السنترو———————————— 162

شکل 5-23 تاریخچه زمانی رکورد زلزله منجیل———————————— 163

شکل 5-24 تاریچه زمانی تغییر مکان جانبی سازه پل در اثر زلزله های با شدت 0.35g———— 165

شکل 5-25 حداکثر تغییرمکانهای جانبی زلزله های با شدت 0.35g و مقایسه آنها با منحنی پوش آور 166

شکل 5-26 تاریچه زمانی تغییر مکان جانبی سازه پل در اثر زلزله های با شدت 0.90g———— 167

شکل 5-27 حداکثر تغییرمکانهای جانبی زلزله های با شدت 0.90g و مقایسه آنها با منحنی پوش آور 168

شکل 6-1 نمودار هیسترزیس وسیله جداسازی بکاررفته تحت زلزله کوبه با شدت 0.90g———- 170

شکل 6-2  تاریخچه زمانی تغییرمکان جانبی عرشه سازه پل جداسازی در اثر زلزله های با شدت 0.90g                      171

شکل 6-3  تاریخچه زمانی تغییرمکان جانبی عرشه سازه پل جداسازی شده و نشده در اثر زلزله کوبه با شدت 0.90g   172

شکل 6-4 تاریخچه زمانی تغییرمکان جانبی عرشه سازه پل جداسازی شده و نشده  در اثر زلزله طبس با شدت 0.90g   172

شکل 6-5 تاریخچه زمانی تغییرمکان جانبی عرشه سازه پل جداسازی شده و نشده در اثر زلزله السنترو با شدت 0.90g  173

شکل 6-6 تاریخچه زمانی تغییرمکان جانبی عرشه سازه پل جداسازی شده و نشده در اثر زلزله منجیل با شدت 0.90g  173

شکل 6-7 تاریخچه زمانی تغییرمکان جانبی سرپایه 5  در اثر زلزله کوبه با شدت 0.90g———– 174

شکل 6-8 تاریخچه زمانی تغییرمکان جانبی سرپایه 5  در اثر زلزله طبس با شدت 0.90g——– 175

شکل 6-9 تاریخچه زمانی تغییرمکان جانبی سرپایه 5  در اثر زلزله السنترو با شدت 0.90g——- 175

شکل 6-10 تاریخچه زمانی تغییرمکان جانبی سرپایه 5  در اثر زلزله منجیل  با شدت 0.90g—– 175

شکل 6-11 تاریخچه زمانی نیروی برشی پایه 5  در اثر زلزله کوبه با شدت 0.90g———— 178

شکل 6-12 تاریخچه زمانی نیروی برشی پایه 5  در اثر زلزله طبس با شدت 0.90g———– 178

شکل 6-13 تاریخچه زمانی نیروی برشی پایه 5  در اثر زلزله السنترو با شدت 0.90g———- 178

شکل 6-14 تاریخچه زمانی نیروی برشی پایه 5  در اثر زلزله منجیل  با شدت 0.90g———- 179

شکل 6-15 تاریخچه زمانی لنگر وارد بر پایه 5  در اثر زلزله کوبه با شدت 0.90g———— 181

شکل 6-16 تاریخچه زمانی لنگر وارد بر پایه 5  در اثر زلزله طبس با شدت 0.90g———— 182

شکل 6-17 تاریخچه زمانی لنگر وارد بر پایه 5  در اثر زلزله السنترو با شدت 0.90g———– 182

شکل 6-18 تاریخچه زمانی لنگر وارد بر پایه 5  در اثر زلزله منجیل با شدت 0.90g———– 182

شکل 6-19 تاریخچه زمانی نیروی محوری پایه 5  در اثر زلزله کوبه با شدت 0.90g———- 185

شکل 6-20 تاریخچه زمانی نیروی محوری پایه 5  در اثر زلزله طبس با شدت 0.90g———- 185

شکل 6-21 تاریخچه زمانی نیروی محوری پایه 5  در اثر زلزله السنترو با شدت 0.90g——— 185

شکل 6-22 تاریخچه زمانی نیروی محوری پایه 5  در اثر زلزله منجیل با شدت 0.90g——— 186

شکل 6-23 حداکثر تغییر مکان های جانبی پایه 5 سازه جداسازی نشده در اثر زلزله های با شدت 0.90g و مقایسه آنها با منحنی پوش آور———————————————————– 190

شکل 6-24 حداکثر تغییر مکان های جانبی پایه 5 سازه جداسازی شده در اثر زلزله های با شدت 0.90g و مقایسه آنها با منحنی پوش آور———————————————————– 191

شکل 1 نمونه از منحنی لنگر-انحناء رسم شده توسط نرم افزار Response 2000—–ا———– 198

شکل 2 نمونه از منحنی لنگر-انحناء  ایده آل شده و نشده—————————— 199

فهرست جدول ها

جدول 2-1 اشکال مختلف مقاطع بتنی عرشه ها————————————- 23

جدول 5-1 ارتفاع پایه ها،h1 و h2 و تعداد آماتورهای طولی،n———————————– 130

جدول 5-2 ارتفاع های h1 و h2 برای پایه ههای 4 و 5——————————– 130

جدول 5-3 زمانهای تناوب و زمانهای مشارکت جرمی سازه—————————- 139

جدول 5-4 امتداد اثر نیروی زلزله———————————————– 142

جدول 5-5 ترکیبات بارگذاری———————————————— 142

جدول 5-6 اطلاعات منحنی پوش آور——————————————- 157

جدول 5-7 حداکثر تغییر مکان جانبی سازه پل در اثر زلزله های با شدت 0.35gا—————— 166

جدول 5-8 حداکثر تغییر مکان جانبی سازه پل در اثر زلزله های با شدت 0.90g——ا———— 167

جدول 6-1 حداکثر تغییر مکان جانبی عرشه سازه پل جداسازی شده در اثر زلزله های با شدت 0.90g       ا     171

جدول 6-2 حداکثر تغییر مکان جانبی عرشه سازه پل جداسازی شده و نشده—————– 174

جدول 6-3  تغییرات حداکثر تغییر مکان جانبی سرپایه 3 در پل جداسازی شده و نشده———- 176

جدول 6-4 تغییرات حداکثر تغییر مکان جانبی سرپایه 4 در پل جداسازی شده و نشده———- 176

جدول 6-5 تغییرات حداکثر تغییر مکان جانبی سرپایه 5 در پل جداسازی شده و نشده———- 177

جدول 6-6 تغییرات حداکثر تغییر مکان جانبی سرپایه 6 در پل جداسازی شده و نشده———- 177

جدول 6-7 تغییرات حداکثر نیروی برشی 3 در پل جداسازی شده و نشده——————- 179

جدول 6-8 تغییرات حداکثر نیروی برشی 4 در پل جداسازی شده و نشده——————- 180

جدول 6-9 تغییرات حداکثر نیروی برشی 5 در پل جداسازی شده و نشده——————- 180

جدول 6-10 تغییرات حداکثر نیروی برشی 6 در پل جداسازی شده و نشده—————— 181

جدول 6-11 تغییرات حداکثر لنگر پایه 3 در پل جداسازی شده و نشده——————– 183

جدول 6-12 تغییرات حداکثر لنگر پایه 4 در پل جداسازی شده و نشده——————– 183

جدول 6-13 تغییرات حداکثر لنگر پایه 5 در پل جداسازی شده و نشده——————– 184

جدول 6-14 تغییرات حداکثر لنگر پایه 6 در پل جداسازی شده و نشده——————– 184

جدول 6-15 تغییرات حداکثرنیروی محوری فشاری  پایه 3 در پل جداسازی شده و نشده——– 186

جدول 6-16 تغییرات حداکثرنیروی محوری فشاری  پایه 4 در پل جداسازی شده و نشده——– 187

جدول 6-17 تغییرات حداکثرنیروی محوری فشاری  پایه 5 در پل جداسازی شده و نشده——– 187

جدول 6-18 تغییرات حداکثرنیروی محوری فشاری  پایه 6 در پل جداسازی شده و نشده——– 188

جدول 6-19 تغییرات حداکثرنیروی محوری کششی  پایه 3 در پل جداسازی شده و نشده——– 188

جدول 6-20 تغییرات حداکثرنیروی محوری کششی  پایه 4 در پل جداسازی شده و نشده——– 189

جدول 6-21 تغییرات حداکثرنیروی محوری کششی  پایه 5 در پل جداسازی شده و نشده——– 189

جدول 6-22 تغییرات حداکثرنیروی محوری کششی  پایه 6 در پل جداسازی شده و نشده——– 190

جدول1 خصوصیات مفاصل پلاستیک——————————————- 199

فهرست نقشه ها

نقشه 5-1پلان کلی پت بزرگراه حکیم-چمران————————————– 121

نقشه 5-2 پلان کلی پت بزرگراه حکیم-چمران————————————- 122

نقشه 5-3  جزئیات شاهتیرهای تابلیه——————————————— 127

نقشه 5-4 جزئیات شاهتیرهای تابلیه——————————————— 128

نقشه 5-5 جزئیات شاهتیرهای تابلیه——————————————— 129

نقشه 5-6 جزئیات پایه 2،3،6،7،8،9،10————————————— 131

نقشه 5-7 جزئیات پایه 4 و 5————————————————- 132

نقشه 5-8 جزئیات آماتورگذاری پایه ها—————————————— 133

نقشه 5-9 ترتیب تشکیل مفاصل پلاستیک—————————————– 158


Abstarct

 The purpose of this project is the study of isolation effect on bridges seismic behavior. Thus a typical bridge with ten various spans and different piers height was studied. For vulnerability analysis of this bridge three analytical method: 1) response spectrum analysis, 2) push over analysis and 3) time history analysis were used. Time history analysis was performed for two levels of seismic hazard with peak ground acceleration of 0.35g and 0.90g. Four earthquake records: Kobe, Tabas, Elcentro and manjil were used for the analysis. The results of analysis indicated that the nonisolated bridge was vulnerable at PGA=0.90g and the seismic performance of base isolated bridge was satisfactory.


مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

250,000RIAL – اضافه‌کردن به سبدخرید

خرید فایل pdf و سفارش فایل word

450,000RIAL – اضافه‌کردن به سبدخرید

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید