مقدمه

از آنجا ك كشور ما زلزله خيز مي باشد،يافتن روش هاي طراحي جديد براي كاهش اثر زلزله بر سازه ها بسيار ضروري است.اين  روشها علاوه بر موثربودن در كاهش اثرات زلزله بايد با توجه به توان فني كشور قابل اجرا و از لحاظ اقتصادي بصرفه باشد.براي طراحي سازه ها دو نوع فلسفه وجود دارد اولين فلسفه،فلسفه الاستيك است كه در ان به سازه اجازه خروج از محدوده خطي داده نمي شود اين فلسفه داراي اين نقص است كه منطبق با رفتار واقعي سازه در زلزله نمي باشدو اگر بخواهيم ساره را بصورت الاستيك كامل طراحي كنيم مقرون به صرفه نيست.فلسفه ديگر طراحي براساس ظرفيت  ياطرح نهايي است كه در آن به سازه اجازه داده ميشود ك وارد محدوده غيرخطي گردد

وقتي عضو وارد محدوده غيرخطي مي شود با فرض رفتار الاستوپلاستيك كامل،نيرو در آن ثابت باقي مي ماندو فقط تغيير مكان هاي ان تاحد تحمل سازه افزايش مي يابدبنابراين براي اينكه سازه رفتار غيرخطي مطلوب داشته باشد بايد شكل پذيري مطلوبي نيز داشته باشد.با وجود اينكه مقررات زيادي جهت طراحيو ساخت سازه هاي شكل پذير در آيين نامه ها وجود دارد اما براحتي نمي توان رفتار شكل پذير سازه را در برابر زلزله بطور كلي پيش بيني نمود.ختي با فرض اينكه سازه در برابر يك زلزله شديد رفتار شكل پذيري از خود نشان دهد ناگزيز تعدادي از اعضاي آن دچار آسيب خواهد شد،تغيير شكل هاي برگشت ناپذيري در ان بوجود خواهد آمدو سختي سازه كاهش مي يابد.حتي اين آسيبهاي سازه اي منجر به فروريزي كامل سازه نگردد ،مي توان اظهار داشت كه اين سازه نيازمند ترميم و بهسازي است كه خود مستلزم هزينه و مشكلات بسياري خواهد بود بنابراين مي توان براي داشتن شكل پذيري وسايل ويژه اي در سازه نصب كرد ك وظيفه آنها اتلاف انرژي به سازه مي باشد.بدين ترتيب مي توان از صدمه به اعضا جلوگيري كرد.راه حل ديگر براي طراحي مقاوم سازه اين است كه نيروي وارده به سازه در حد الاستيك نگه داشته شوند بطوريكه سازه وارد محدوده غيرخطي و ايجاد خسارت نگردد.اين امر با استفاده ازوسايل جدا كننده لرزه اي انجام مي گيرد كه در سالهاي اخيرتحقيقات زيادي روي ان انجام شده است .اين وسايل با افزايش پريود ارتعاش سازه باعث كاهش نيزوهاي وارده بر آن مي شود.البته بدليل افزايش پريود ارتعاش تغيير مكان هاي سازه نيز افزايش مي يابند كه بايد تمهيداتي براي محدود كردن اين تغيير مكانها درنظر گرفت.بدين منظور مي توان از وسايل اتلاف كننده انرژي و محدود كننده تغيير مكان استفاده كرد.

بدليل ايجاد مكانيسم افزايش پريود و اتلاف انرژي هيستريك جداكننده لرزه اي اساسا باروش هاي سنتي طرح لرزه اي تفاوت دارد.اين تغيير در چگونگي تحمل نيروي لرزه اي نيز وجود دارد .در روش هاي سنتي انتقال قابل توجه نيروها وانرژي لرزه اي از زمين بهسازه قابل قبول است ولي در جداسازي لرزه اي هدف اصلي كم كردن نيرو و انرژي انتقال يافته به سازه است.بنابراين جداسازي لرزه اي يك روش طرح لرزه اي است ك هدف آن محافظت از سازه ها در مقابل صدمه وارد از زلزله بوسيله كاهش اثر زلزله استنه مقاومت در مقابل آن.از آنجايي كه پل ها سازه هاي حياتي و گران هستند و خرابي آنها در زلزله باعث صدمات جانبي بسياري ميگردد و مقاوم سازي يا طراحي مقاوم آنها از ضرورت بسياري برخوردار استاز ميان روش هايي كه مي توان براي اين امر انتخاب كرد سيستم هاي اتلاف كننده انرژي و جداسازي لرزه ايبسيار موثر هستند ك در كشورهاي زيادي از جمله ژاپنو آمريكا از آنها استفاده شده است.اما در كشور ما به دلايل اقتصادي و فن آوري تابحال به كار گرفته نشده اند.با اين حال در سالهاي اخير با توجه به گسترش و پيشترفت نسبي فن آوري بنظر ميرسد ك مي توان اين سيستم ها را نيز در كشور ساخت و از آنها استفاده كرد.در اينجا سعي بر اين است ك چنين سيستم هايي مورد بررسي قرار گيرند و مزايا و معايب انها بيان شود كارايي آنها در مورد يك پل بزرگراهي بررسي گردد.

در فصل اول به بررسي فلسفه طرح الاستيك در مقابل طرح ظرفيتپرداخته مي شود.در فصل دوم انواع سيستم هاي سازه اي پلبررسي مي گردند.فصل سوم شامل ديناميك پل،مدلسازي و تحليل پل ها و انواع مدلسازي و ابزار تحليل است.فصل چهارم شامل مروري بر اصول حاكم بر جداسازعا،انواع و نحوه مدلسازي و تحليل آنها مي باشددر فصل پنجم يك پل بزرگراهي معرفي ،مدلسازي و براي سطح خطرهاي 0.90g و 0.35g تحليل و برآورد آسيب پذيري ميگردد در فصل ششم اثر قراردادن يك وسيله جداسازي در نوع سربي لاستيكي در بين پايه ها و عرشه پل مذكور بر رفتار لرزه اي آن بررسي مي شود.علاقمندان براي كسب اطلاعات مقدماتيبيشتر مي توانند به مرجع (3) مراجعه كنند

فهرست مطالب

چكيده————————————————————————————— 1

مقدمه—————————————————————— 2

فصل 1:فلسفه طراحي

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 بررسي طره نهايي الاستيك———————————————– 5

1-1-1 طراحي حدي در مقابل طراحي الاستيك———————————— 5

1-1-2 شكل پذيري اتلاف انرژي———————————————- 5

1-1-3  اصول طرح ظرفيت————————————————— 7

1-1-4 تعاريف مقاومت—————————————————– 9

1-1-5 حالات حدي پاسخ و طراحي——————————————– 10

1-2 فلسفه مقاوم سازي—————————————————— 12

1-2-1 تعيين الويت در مقاوم سازي——————————————— 12

1-2-2 ارزيابي سازه هاي موجود———————————————- 13

1-2-3 خلاصه اي از روش هاي مقاوم سازي————————————– 13

1-3 فرآيند طراحي——————————————————— 17

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

1-3-2 انتخاب سيستم سازه اي———————————————— 18

1-3-3 مدل سازي و تحليل————————————————— 18

1-3-4 طراحي و چزئيات طراحي———————————————- 18

1-3-5 كنترل طراحي——————————————————- 19

1-3-6 جداسازي لرزه اي—————————————————- 19

1-3-7 ارزيابي و مقاوم سازي پل هاي موجود————————————– 19

تشکیل مفاصل پلاستیک تحت بار جانبیPUSH 1 مرحله ششم

تشکیل مفاصل پلاستیک تحت بار جانبیPUSH 1 مرحله ششم

فصل دوم:گزينه هاي طراحي

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 محديتها——————————————————————————— 21

2-2-1 محدوديت هاي عملكردي————————————————————- 21

2-2-2 محدوديت هاي جغرافيايي————————————————————- 22

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

2-3 گزينه هاي طراحي لرزه اي—————————————————————- 24

2-3-1 اتصال سازه اصلي(عرشه به كوله )—————————————————— 24

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

2-3-3 انواع قاب هاي فرعي—————————————————————— 28

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

2-3-5 سيستم هاي پي———————————————————————— 31

منحنی نیرو برحسب سرعت یک میراگرهیدرولیکی

منحنی نیرو برحسب سرعت یک میراگرهیدرولیکی

فصل سوم:مدل سازي و تحليل

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 سازي و تحليل————————————————————— 35

3-3 اصول رفتار لرزه اي پل:ديناميك سازه—————————————————– 36

3-3-1 رفتار ديناميكي پل ها مبادله حركت—————————————————– 36

3-3-2 مشخصات پايه ديناميكي پل———————————————————— 42

3-3-3 پاسخ لرزه اي الاستيك پل ها:حداكثر مقادير پاسخ————————————– 44

3-4 مدل سازي پايه هاي پل——————————————————————- 46

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

3-4-2 مدلسازي اعضاي پل——————————————————————- 48

3-4-3 مدلهاي سزه جايگزين————————————————- 55

3-5 روش هاي تحليل————————————————————————- 56

3-5-1 انواع ابزار هاي تحليل—————————————————————— 56

3-5-2 ابزارهاي تحليل استاتيكي و نيمه استاتيكي———————————————– 56

3-5-3 تحليل طيف پاسخ——————————————————————— 58

3-5-4 تحليل هاي تاريخچه زماني———————————————————— 59

منحنی های نیرو تغییرمکان پایه های لغزنده

منحنی های نیرو تغییرمکان پایه های لغزنده

فصل چهارم:طراحي پلها با استفاده از جداسازيو وسايل اتلاف كننده انرژي  

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 مفاهيم جداسازي لرزه اي و اتلاف انرژي———————————————— 61

4-1-2 تغيير پريود—————————————————————————- 62

4-1-3 مسائل مربوط به تغيير مكان————————————————————- 63

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

1-4-5 نظراتي در مورد استفاده از جداسازي لرزه اي در پل ها———————————– 65

4-2 وسايل جداسازي و اتلاف كننده انرژي—————————————————- 66

4-2-1 خواص اصلي وسايل جداسازي معمول————————————————– 66

4-2-2 الزامات عملكردي و آزمايشي مسايل جداكننده—————————————— 80

4-3 مدل سازي تحليل و طراحي————————————————————— 82

4-3-1 مدل سازي—————————————————————————- 82

4-3-2 تحليل——————————————————————————– 84

4-3-3 اصول طراحي————————————————————————- 95

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

4-3-5 روش هاي طراحي——————————————————————— 97

4-4 پي لغزنده——————————————————————————– 107

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

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

4-4-3 طراحي به روش طيف هاي پاسخ——————————————————- 111

4-4-4 تحليل تاريخچه زماني—————————————————————– 116

4-5 كنترل فعال—————————————————————————— 116

میراگر فولادی هلالی شکل چند جهته

میراگر فولادی هلالی شکل چند جهته

فصل پنجم:مدل سازي و تحليل پل مورد مطالعه

5-1 اطلاعات عمومي————————————————————————- 120

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

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

5-2 مدل سازي كامپيوتري——————————————————————– 135

5-3 باركذاري و تحليل نتايج—————————————————————— 136

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

5-4 بررسي آسيب پذيري پل مورد مطالعه—————————————————— 165

5-4-1 بررسي سازه پل تحت تاثير زلزله هاي مختلف با شدت هاي 0.9g,0.35—————– 165

فصل ششم:بررسي عملكرد جداسازي لرزه اي 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 حضورتي 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 خصوصيات وسيله جداسا زي شده——————————————————– 170

6-2 تحليل سازه پل جداسازي شده———————————————————— 171

6-2-1 بررسي اثر جداسازي لرزع اي بر سازه پل———————————————— 171

نتايج—————————————————————————————– 192

پيشنهادات———————————————————————————— 195

پيوست————————————————————————————— 197

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

منابع فارسي———————————————————————————– 202

منابع لاتين———————————————————————————— 204

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

فهرست شكل ها

شكل 1-1 پاسخ شكل پذير يك پل بتني—————————————– 6

شكل 1-2 تعريف شكل پذيري تغيير مكاني—————————————- 7

شكل 1-3منحني پسماند نيرو تغيير مكان—————————————— 7

شكل 1-4 مودهاي هاي مختلف پاسخ غير الاستيكيك ستون پل————————- 9

شكل 1-5حالات حدي طراحي———————————————— 11

شكل 1-6 مثالهايي از مقاوم سازي ستون با پوشش هاي فولادي————————– 15

شكل 1-7 مقاوم سازي تير سرستون با پيشتنيدگي خارجي—————————— 16

شكل 1-8تعمير و ترميم اتصال بعد از صدمهدر زلزله 1989 لوما پريتا———————- 16

شكلل 1-9 تكيه گاهها جداسازي لرزه اي قرار گرفته در پل seirra point پيش از زلزله 1989 لوما پريتا       17

شكل 2-1 محدوديت هاي هندسي بزرگراه—————————————- 22

شكل 2-2 شيار پيرامون پايه هاي كوتاه براي منظم كردن سختي انها———————– 22

شكل 2-3 اتصال سازه اصلي به ستون——————————————– 24

شكل 2-4 لنگرهاي سازه اصلي در جهت طولي براي اتصال گيردار———————– 25

شكل 2-5 انواع تكيه گاهها————————————————— 27

شكل 2-6 انواع قابهاي فرعي————————————————– 29

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

شكل 2-8 انواع پي——————————————————– 32

شكل 3-1 روشهاي مدلسازي براي تحليل لرزه اي پل——————————— 36

 شكل 3-2 مدل پاسخ ديناميكي عرضي پل—————————————- 37

شكل 3-3 قاب اصلي پل چند دهانه——————————————— 38

شكل 3-4 مدل هاي ساده شده جرم براي قاب هاي فرعي پل تك ستونه————————– 39

شكل 3-5 مقادير سختي پايه پل براي تغيير مكانهاي جانبي————————————— 40

شكل 3-6 اتلاف انرژي هيسترتيك و سختي موثر پاسخ سيگلي————————– 42

شكل 3-7 منحني هارمونيك تغيير مكان-زمان————————————————– 43

شكل 3-8 المان هاي سازه اي—————————————————————– 47

شكل 3-9 مدل هاي سازه اصلي————————————————————— 48

شكل 3-10 مدل هاي قاب فرعي تك ستونه—————————————————- 49

شكل 3-11 مدل هاي قاب فرعي چند ستونه—————————————————- 50

شكل 3-12 پهناي موثر تير سرستون در قاب هاي فرعي چند دهانه با عرشه پيوسته به پايه———– 51

شكل 3-13 مدلهاي پي منفرد و نشته برروي شمع———————————————— 53

شكل 3-14 مدلهاي ميله شمعي CIDH——————————————————— 53

شكل 3-15 باز و بسته شدن درزهاي انقطاع در بارهاي لرزه اي———————————– 55

شكل 3-16 مدل سازي جايگزين————————————————————– 56

شكل 3-17 طيف پاسخ شتاب نرمال شده—————————————————— 57

شكل 4-1 طيف پاسخ شتاب EC8 براي خاك نيمه چنگال بصورت تابعي از ميرايي ويسگوز معادل(شتاب زمين-0.8g)———————————————————————- 63

شكل 4-2 طيف پاسخ تغيير مكان EC8 براي خاك نيمه چنگال بصورت تابعي از ميرايي ويسگوز معادل(شتاب زمين-0.8g)———————————————————————- 63

شكل 4-3 طيف پاسخ شتاب و تغيير مكان EC8 براي خاك نيمه چنگال بصورت تابعي از ميرايي ويسگوز معادل(شتاب زمين-0.8g)—————————————————————— 64

شكل 4-4 تكيه گاه لايه اي لاستيكي——————————————– 67

شكل 4-5 تغيير شكل تكيه گاه لاستيكي استاندارد و قطعه بندي شده———————- 68

شكل 4-6 تكيه گاه سربي-لاستيكي لايه اي————————————— 69

شكل 4-7 حلقه هيسترتيك ايده آل براي يك تكيه گاه سربي لاستيكي همراه با مغز سربي——- 70

شكل 4-8 اثرات تغييرات ابعاد مغزهسربي و تكيه گاه لاستيكي بر روي پاسخ كل————– 71

شكل 4-9 برشي از يك ويله پاندول اصطكاكي————————————- 72

شكل 4-10 اصول پايه و روش عملكرد يك وسيله FPS——————————- 73

شكل 4-11 پاسخ تكيه گاههاي FPSبصورت تابعي از ضريب اصطكاك و شعاع انحناي پاندول— 74

شكل 4-12 منحني نيرو-تغييرمكان ميراگر فولادي هلالي شگل————————– 74

شكل 4-13 عمر خستگي ميراگر فولادي معمولي———————————— 75

شكل 4-14 انواع معمول ميراگرهاي فولادي————————————— 75

شكل 4-15 تكيه گاه PTFEهمراه با يك سري از ميراگرهاي فولادي طره نواري درحال آزمايش76

شكل 4-16 ميراگر فولادي هلالي شكل چند جهته———————————– 77

شكل 4-17 منحني نيرو بر حسب سرعت يك ميبراگر هيدروليكي———————— 78

شكل 4-18 برش هاي طولي از ميراگرهاي معمول شكل دهي سرب———————– 79

شكل 4-19 منحني هاي هيسترزيس نيرو-تغيير مكان ميرگرهاي شكل دهي سرب————– 79

شكل 4-20 پاسخ تكيه گاه فرعي يك پل جداشده———————————- 85

شكل 4-21 ميرايي كلي معادل دو سيستم ويسكوز نيمه الاستيك با استفاده از ميرايي متناسب با سختي  86

شكل 4-22 ميرايي كلي سيستم ويسكوز نيمه الاستيك بصورت سري بايك سيستم هيسترتيكي با استفاده ازسري ميرايي متناسب با سختي———————————————————– 87

شكل 4-23 طيف پاسخ اصلاح شده براي در نظر گرفتن ميرايي ويسكوز معادل سيستم جداسازي—                           88

شكل 4-24 مثال 4-1 هندسه پل،مقطع پايه،مقطع عرشه——————————- 89

شكل 4-25 پاسخ خطي شده مدلهاي جداكننده-پايه هاي مثال 4-1———————- 90

شكل 4-26 مدل پل مثال 4-1 با و بدون ميراگر————————————- 92

شكل 4-27 شتاب نگاشت ساخته شده مورداستفاده براي مثال 4-2 ———————- 94

شكل 4-28 تاريخچه زماني تغييرمكان جداكننده هاي استفاده شده در كوله هاي پل مثال 4-2 مطابق يك برناامه تحليل ديناميكي غيرخطي——————————————————— 94

شكل 4-29 تاريخچه زماني تغييرمكان پايه ها، جداكننده ها و عرشه پل مثال 4-2 مطابق يك برناامه تحليل ديناميكي غيرخطي—————————————————————- 95

شكل 4-30 مدل پل مثال 4-5با و بدون ميراگر————————————- 107

شكل 4-31 نحني هاي نيرو-تغييرمكان پايه ها و ميراگرهاي مثال 4-5——————— 107

شكل 4-32 تقريب رابطه بين ميرايي ويسكوز معادل و ضريب كاهش انرژي—————— 109

شكل 4-33 لغزش يكزقاب فرعي پل تك ستونه———————————— 109

شكل 4-34 منحني هاي نيرو تغيير مكان پايه هاي لغزنده——————————- 112

شكل 4-35 مدل استفاده شده براي شبيه سازي تاريخچه زماني پاسخ لغزنده و خواص فنرهاي استفاده شده براي مدلسازي رفتار خاك————————————————————– 117

شكل 4-36 تاريچه زماني تغييرمكان پايه هاي پل مثال 4-7—————————- 117

شكل 4-37 تاريچه زماني تغييرمكان پايه هاي پل مثال 4-7،فقط سهم لغزش نشان داده شده است– 118

شكل 4-38 پاسخ شتاب پايه پل مثال 4-7—————————————- 118

شكل5-1 منحني تنش-كرنش ميلگردهاي طولي و عرضي—————————— 124

شكل 5-2 منحني تنش-كرنش بتن———————————————- 125

شكل5-3 مدل سه بعدي پل————————————————— 138

شكل 5-4 طيف طرح استاندارد آيين نامه 2800———————————— 139

شكل 5-5 منحني نيرو-تغييرمكان مفاصل پايه هاي پل——————————— 143

شكل 5-6 تشكيل مفاصل پلاستيك طرح بار جانبي PUSHI 1-مرحله 1——————- 145

شكل 5-7 تشكيل مفاصل پلاستيك طرح بار جانبي PUSHI 1-مرحله دوم—————— 146

شكل 5-8 تشكيل مفاصل پلاستيك طرح بار جانبي PUSHI 1-مرحله سوم—————– 147

شكل 5-9 تشكيل مفاصل پلاستيك طرح بار جانبي PUSHI 1-مرحله چهارم—————- 148

شكل 5-10 تشكيل مفاصل پلاستيك طرح بار جانبي PUSHI 1-مرحله پنجم————— 149

شكل 5-11 تشكيل مفاصل پلاستيك طرح بار جانبي PUSHI 1-مرحله ششم————— 150

شكل 5-12 تشكيل مفاصل پلاستيك طرح بار جانبي PUSHI 1-مرحله هفتم—————- 151

شكل 5-13 تشكيل مفاصل پلاستيك طرح بار جانبي PUSHI 1-مرحله هشتم————— 152

شكل 5-14 تشكيل مفاصل پلاستيك طرح بار جانبي PUSHI 1-مرحله نهم—————- 153

شكل 5-15 تشكيل مفاصل پلاستيك طرح بار جانبي PUSHI 1-مرحله دهم—————- 154

شكل 5-16 تشكيل مفاصل پلاستيك طرح بار جانبي PUSHI 1-مرحله يازدهم————– 155

شكل 5-17 تشكيل مفاصل پلاستيك طرح بار جانبي PUSHI 1-مرحله دوازدهم————- 156

شكل 5-18 منحني پوش آور————————————————- 157

شكل 5-19 مراحل دوازده گانه تحليل پوش آور———————————— 157

شكل 5-20 تاريخچه زماني ركورد زلزله كوبه————————————- 160

شكل 5-21 تاريخچه زماني ركورد زلزله طبس————————————- 161

شكل 5-22 تاريخچه زماني ركورد زلزله السنترو———————————— 162

شكل 5-23 تاريخچه زماني ركورد زلزله منجيل———————————— 163

شكل 5-24 تاريچه زماني تغيير مكان جانبي سازه پل در اثر زلزله هاي با شدت 0.35g———— 165

شكل 5-25 حداكثر تغييرمكانهاي جانبي زلزله هاي با شدت 0.35g و مقايسه آنها با منحني پوش آور 166

شكل 5-26 تاريچه زماني تغيير مكان جانبي سازه پل در اثر زلزله هاي با شدت 0.90g———— 167

شكل 5-27 حداكثر تغييرمكانهاي جانبي زلزله هاي با شدت 0.90g و مقايسه آنها با منحني پوش آور 168

شكل 6-1 نمودار هيسترزيس وسيله جداسازي بكاررفته تحت زلزله كوبه با شدت 0.90g———- 170

شكل 6-2  تاريخچه زماني تغييرمكان جانبي عرشه سازه پل جداسازي در اثر زلزله هاي با شدت 0.90g                      171

شكل 6-3  تاريخچه زماني تغييرمكان جانبي عرشه سازه پل جداسازي شده و نشده در اثر زلزله كوبه با شدت 0.90g   172

شكل 6-4 تاريخچه زماني تغييرمكان جانبي عرشه سازه پل جداسازي شده و نشده  در اثر زلزله طبس با شدت 0.90g   172

شكل 6-5 تاريخچه زماني تغييرمكان جانبي عرشه سازه پل جداسازي شده و نشده در اثر زلزله السنترو با شدت 0.90g  173

شكل 6-6 تاريخچه زماني تغييرمكان جانبي عرشه سازه پل جداسازي شده و نشده در اثر زلزله منجيل با شدت 0.90g  173

شكل 6-7 تاريخچه زماني تغييرمكان جانبي سرپايه 5  در اثر زلزله كوبه با شدت 0.90g———– 174

شكل 6-8 تاريخچه زماني تغييرمكان جانبي سرپايه 5  در اثر زلزله طبس با شدت 0.90g——– 175

شكل 6-9 تاريخچه زماني تغييرمكان جانبي سرپايه 5  در اثر زلزله السنترو با شدت 0.90g——- 175

شكل 6-10 تاريخچه زماني تغييرمكان جانبي سرپايه 5  در اثر زلزله منجيل  با شدت 0.90g—– 175

شكل 6-11 تاريخچه زماني نيروي برشي پايه 5  در اثر زلزله كوبه با شدت 0.90g———— 178

شكل 6-12 تاريخچه زماني نيروي برشي پايه 5  در اثر زلزله طبس با شدت 0.90g———– 178

شكل 6-13 تاريخچه زماني نيروي برشي پايه 5  در اثر زلزله السنترو با شدت 0.90g———- 178

شكل 6-14 تاريخچه زماني نيروي برشي پايه 5  در اثر زلزله منجيل  با شدت 0.90g———- 179

شكل 6-15 تاريخچه زماني لنگر وارد بر پايه 5  در اثر زلزله كوبه با شدت 0.90g———— 181

شكل 6-16 تاريخچه زماني لنگر وارد بر پايه 5  در اثر زلزله طبس با شدت 0.90g———— 182

شكل 6-17 تاريخچه زماني لنگر وارد بر پايه 5  در اثر زلزله السنترو با شدت 0.90g———– 182

شكل 6-18 تاريخچه زماني لنگر وارد بر پايه 5  در اثر زلزله منجيل با شدت 0.90g———– 182

شكل 6-19 تاريخچه زماني نيروي محوري پايه 5  در اثر زلزله كوبه با شدت 0.90g———- 185

شكل 6-20 تاريخچه زماني نيروي محوري پايه 5  در اثر زلزله طبس با شدت 0.90g———- 185

شكل 6-21 تاريخچه زماني نيروي محوري پايه 5  در اثر زلزله السنترو با شدت 0.90g——— 185

شكل 6-22 تاريخچه زماني نيروي محوري پايه 5  در اثر زلزله منجيل با شدت 0.90g——— 186

شكل 6-23 حداكثر تغيير مكان هاي جانبي پايه 5 سازه جداسازي نشده در اثر زلزله هاي با شدت 0.90g و مقايسه آنها با منحني پوش آور———————————————————– 190

شكل 6-24 حداكثر تغيير مكان هاي جانبي پايه 5 سازه جداسازي شده در اثر زلزله هاي با شدت 0.90g و مقايسه آنها با منحني پوش آور———————————————————– 191

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

شكل 2 نمونه از منحني لنگر-انحناء  ايده آل شده و نشده—————————— 199

فهرست جدول ها

جدول 2-1 اشكال مختلف مقاطع بتني عرشه ها————————————- 23

جدول 5-1 ارتفاع پايه ها،h1 و h2 و تعداد آماتورهاي طولي،n———————————– 130

جدول 5-2 ارتفاع هاي h1 و h2 براي پايه ههاي 4 و 5——————————– 130

جدول 5-3 زمانهاي تناوب و زمانهاي مشاركت جرمي سازه—————————- 139

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

جدول 5-5 تركيبات بارگذاري———————————————— 142

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

جدول 5-7 حداكثر تغيير مكان جانبي سازه پل در اثر زلزله هاي با شدت 0.35gا—————— 166

جدول 5-8 حداكثر تغيير مكان جانبي سازه پل در اثر زلزله هاي با شدت 0.90g——ا———— 167

جدول 6-1 حداكثر تغيير مكان جانبي عرشه سازه پل جداسازي شده در اثر زلزله هاي با شدت 0.90g       ا     171

جدول 6-2 حداكثر تغيير مكان جانبي عرشه سازه پل جداسازي شده و نشده—————– 174

جدول 6-3  تغييرات حداكثر تغيير مكان جانبي سرپايه 3 در پل جداسازي شده و نشده———- 176

جدول 6-4 تغييرات حداكثر تغيير مكان جانبي سرپايه 4 در پل جداسازي شده و نشده———- 176

جدول 6-5 تغييرات حداكثر تغيير مكان جانبي سرپايه 5 در پل جداسازي شده و نشده———- 177

جدول 6-6 تغييرات حداكثر تغيير مكان جانبي سرپايه 6 در پل جداسازي شده و نشده———- 177

جدول 6-7 تغييرات حداكثر نيروي برشي 3 در پل جداسازي شده و نشده——————- 179

جدول 6-8 تغييرات حداكثر نيروي برشي 4 در پل جداسازي شده و نشده——————- 180

جدول 6-9 تغييرات حداكثر نيروي برشي 5 در پل جداسازي شده و نشده——————- 180

جدول 6-10 تغييرات حداكثر نيروي برشي 6 در پل جداسازي شده و نشده—————— 181

جدول 6-11 تغييرات حداكثر لنگر پايه 3 در پل جداسازي شده و نشده——————– 183

جدول 6-12 تغييرات حداكثر لنگر پايه 4 در پل جداسازي شده و نشده——————– 183

جدول 6-13 تغييرات حداكثر لنگر پايه 5 در پل جداسازي شده و نشده——————– 184

جدول 6-14 تغييرات حداكثر لنگر پايه 6 در پل جداسازي شده و نشده——————– 184

جدول 6-15 تغييرات حداكثرنيروي محوري فشاري  پايه 3 در پل جداسازي شده و نشده——– 186

جدول 6-16 تغييرات حداكثرنيروي محوري فشاري  پايه 4 در پل جداسازي شده و نشده——– 187

جدول 6-17 تغييرات حداكثرنيروي محوري فشاري  پايه 5 در پل جداسازي شده و نشده——– 187

جدول 6-18 تغييرات حداكثرنيروي محوري فشاري  پايه 6 در پل جداسازي شده و نشده——– 188

جدول 6-19 تغييرات حداكثرنيروي محوري كششي  پايه 3 در پل جداسازي شده و نشده——– 188

جدول 6-20 تغييرات حداكثرنيروي محوري كششي  پايه 4 در پل جداسازي شده و نشده——– 189

جدول 6-21 تغييرات حداكثرنيروي محوري كششي  پايه 5 در پل جداسازي شده و نشده——– 189

جدول 6-22 تغييرات حداكثرنيروي محوري كششي  پايه 6 در پل جداسازي شده و نشده——– 190

جدول1 خصوصيات مفاصل پلاستيك——————————————- 199

فهرست نقشه ها

نقشه 5-1پلان كلي پت بزرگراه حكيم-چمران————————————– 121

نقشه 5-2 پلان كلي پت بزرگراه حكيم-چمران————————————- 122

نقشه 5-3  جزئيات شاهتيرهاي تابليه——————————————— 127

نقشه 5-4 جزئيات شاهتيرهاي تابليه——————————————— 128

نقشه 5-5 جزئيات شاهتيرهاي تابليه——————————————— 129

نقشه 5-6 جزئيات پايه 2،3،6،7،8،9،10————————————— 131

نقشه 5-7 جزئيات پايه 4 و 5————————————————- 132

نقشه 5-8 جزئيات آماتورگذاري پايه ها—————————————— 133

نقشه 5-9 ترتيب تشكيل مفاصل پلاستيك—————————————– 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

خرید فایل pdf و سفارش فایل word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید