شماره ركورد
34676
پديد آورنده
زينب ولي پوري
عنوان
تاثير توزيع جرم و سختي بر عملكرد سازه ها در برابر ارتعاشات ناشي از قطار هاي زير زميني
مقطع تحصيلي
دكتري تخصصي
رشته تحصيلي
مهندسي راه آهن گرايش خط و سازه هاي ريلي
سال تحصيل
1404
تاريخ دفاع
1404/11/14
استاد راهنما
دكتر سيد جواد مير محمد صادقي
استاد مشاور
دكتر مرتضي اسمعيلي
دانشكده
مهندسي راه اهن
چكيده
اين پاياننامه به بررسي راهكارهاي كاهش ارتعاشات ناشي از عبور قطار مترو بر سازههاي مجاور و زيرزميني ميپردازد، با تمركز ويژه بر نقش توزيع سختي و جرم در طبقات و اعضاي اصلي سازه. در اين پژوهش، مدلهاي عددي سهبعدي براي ساختمانهاي فولادي و بتني مجاور خطوط مترو توسعه داده شده و با دادههاي آزمايش ميداني كاليبره شدهاند تا رفتار ارتعاشي واقعي سازه با دقت مناسب شبيهسازي شود. رويكرد اصلي تحقيق، مطالعه تأثير تنظيم هدفمند سختي و جرم در ترازهاي مختلف سازه و بهكارگيري المانهاي كنترلي مانند مهاربندها، ميراگرها و ديوارهاي برشي بر پاسخ ارتعاشي است.
نتايج نشان ميدهد افزايش سختي مؤثر سيستم سازهاي، چه از طريق تمركز سختي در ستونها و دالها و چه با استفاده از مهاربندهاي دياگنال يا ديوارهاي برشي، نقش تعيينكنندهاي در كاهش ارتعاشات انتقاليافته به طبقات دارد. همچنين، افزايش كنترلشده جرم در طبقات پايينتر و سقفها، در كنار طراحي بهينه مهاربندها و ميراگرهاي ويسكوز، ميتواند دامنه ارتعاشات را در بازه فركانسي حاكم بر ارتعاشات ناشي از حركت قطار مترو بهطور محسوسي كاهش دهد و سطح آسايش ساكنان و پايداري سازه را بهبود بخشد. بررسي حالتهاي مختلف ضخامت، آرايش و ارتفاع ديوارهاي برشي نيز نشان ميدهد ديوارهاي برشي پيوسته و ضخيمتر در طبقات بحراني، عملكرد بسيار مؤثري در كنترل ارتعاشات قائم و افقي ساختمانهاي مجاور تونل مترو دارند.
جمعبندي كلي تحقيق نشان ميدهد كه تركيب بهينهسازي توزيع سختي و جرم، استفاده از مهاربندها و ميراگرهاي ويسكوز، و جانمايي و طراحي مناسب ديوارهاي برشي، رويكردي كارآمد براي كاهش ارتعاشات ناشي از مترو و افزايش دوام و ايمني سازههاي مجاور و زيرزميني است. علاوه بر ارائه راهكارهاي طراحي و تقويتي براي مهندسان، اين پاياننامه مسيرهاي پژوهشي آينده مانند توسعه مدلهاي پيشرفته اندركنش خاك–سازه–تونل، ارزيابي اثرات طولانيمدت ارتعاش بر دوام مصالح و بررسي همزمان معيارهاي عملكرد سازهاي و آسايش ساكنان را پيشنهاد ميكند.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/01/30
عنوان به انگليسي
The effect of mass and stiffness distribution on the performance of structures against vibrations caused by underground trains
تاريخ بهره برداري
2/4/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
زينب ولي پوري
چكيده به لاتين
This thesis investigates strategies for mitigating vibrations induced by passing metro trains on adjacent and underground structures, with a particular focus on the role of stiffness and mass distribution in floors and primary structural members. In this research, three-dimensional numerical models for steel and concrete buildings adjacent to metro lines were developed and calibrated against field test data to accurately simulate the real vibrational behavior of the structures. The primary approach of the study examines the impact of targeted adjustment of stiffness and mass at various structural levels, along with the application of control elements such as bracing, dampers, and shear walls, on the vibrational response.
The results indicate that increasing the effective stiffness of the structural system—whether through concentrating stiffness in columns and slabs or by employing diagonal bracing or shear walls—plays a decisive role in reducing vibrations transmitted to upper floors. Additionally, controlled mass increases in lower floors and roofs, combined with optimized bracing and viscous dampers, can significantly reduce vibration amplitudes within the frequency range dominant in train-induced vibrations, thereby enhancing occupant comfort and structural stability. Analysis of various shear wall configurations, thicknesses, arrangements, and heights also reveals that continuous and thicker shear walls in critical floors exhibit highly effective performance in controlling vertical and horizontal vibrations in buildings adjacent to metro tunnels.
In summary, the research demonstrates that the optimal combination of stiffness and mass distribution, the use of bracing and viscous dampers, and the appropriate placement and design of shear walls represent an efficient approach to reducing metro-induced vibrations and improving the durability and safety of adjacent and underground structures. In addition to providing design and retrofitting solutions for engineers, this thesis proposes future research directions, such as developing advanced soil-structure-tunnel interaction models, evaluating the long-term effects of vibrations on material durability, and simultaneously assessing structural performance criteria and occupant comfort metrics.
كليدواژه هاي فارسي
: ارتعاشات ناشي از مترو؛ كنترل ارتعاشات سازهاي؛ توزيع سختي؛ توزيع جرم؛ ديوارهاي برشي؛ سيستمهاي مهاربندي؛ ميراگرهاي ويسكوز؛ مدلسازي عددي سهبعدي؛ اندركنش خاك–سازه؛ آسايش ساكنان؛ پايداري سازهاي
كليدواژه هاي لاتين
metro-induced vibrations , ; structural vibration control , stiffness distribution , mass distribution , shear walls; bracing systems; viscous dampers; three-dimensional numerical modeling; soil-structure interaction; occupant comfort; structural stability
Author
Zeinab Valipouri
SuperVisor
Seyed Javad Mir Mohammad Sadeghi