12539

مروري بر ارزيابي شكنندگي لرزه اي پل هاي مجهز به سيستم جانبي مركزگرا

1401

دكتر وحيد بروجرديان

پلهاي بزرگراهي نقشي حياتي در شبكه حمل و نقل دارند و انتظار ميرود رفتاري امن و قابل اعتماد در مقابل زلزله از خود نشان دهند. به علاوه، آسيبها و خرابيهاي گزارش شده در پلها طي زلزلههاي مخرب، اهميت ارزيابي عملكرد آنها را نشان ميدهد. به طور كلي دو مود خرابي در پلها محتمل است: 1- سقوط عرشه كه به خاطر دريفت بزرگ بين پايه و عرشه اتفاق ميافتد و 2- دريفت پسماند بزرگ در پايه پل كه يك عامل مهم در خرابي پل محسوب ميشود (به طور مثال زلزله كوبه 1995). به طور كلي كرنش پسماند در فولادهاي مسلح كننده پايه پل انباشته شده و منجر به دريفت پسماند بزرگ در پايه پل ميشود. در نتيجه بررسي رفتار مركزگراي پايههاي پل در جلوگيري از دريفت پسماند بزرگ و پديده از دست رفتن سطح اتكا بسيار اهميت دارد[2]. به علاوه طي دهههاي اخير برخي محققين رفتار لرزهاي پلها و عملكرد پس از زلزله آنها را با روشهاي گوناگون بهبود بخشيدهاند. به طور كلي سيستم مركزگرا كه به وسيله نمودار هيسترتيك پرچمگونه آن شناخته ميشود داراي دو بخش مكانيزم نيروي بازيابي و اتلاف انرژي ميباشد. يكي از متداولترين مكانيزمهاي نيروي بازيابي، استفاده از كابلهاي پيشتنيده به همراه فضاي خالي ميباشد. اين فضاي خالي هنگامي كه تاندون تحت نيروي كششي باشد باز ميشود. بنا بر اين، تاندونهاي پيشتنيده نيروي بازگردانندهاي را ارائه ميكنند كه باعث كاهش تغيير شكلهاي پسماند ميگردد در مقايسه با طراحي سنتي كه چنين قابليتي ندارد. با اين اوصاف كابلهاي پيشتنيده بسياري بلندي براي جذب اين جابجايي ايجاد شده در اثر نيرو نياز است و اين موضوع باعث ايجاد دشواري در استفاده از تاندون در پايه پل ميشود. از طرفي ميتوان از كابلها يا ميلگردهايي از جنس آلياژ حافظهدار براي تأمين نيروي بازيابي كمك گرفت. اين آلياژ با رفتار فوق الاستيك خود ميتواند كرنش بازيابي 7 تا 8 درصد داشته باشد به طور چشمگيري از مقداري كه كابلهاي پيشتنيده ميتوانند ارائه دهند (%2/0) بيشتر است. پلييورتان پيشتنيده يكي ديگر از روشهاي تأمين اين نيروي بازيابي ميباشد كه ضريب پواسن و مدول الاستيسيته آن ميتواند به ترتيب تا 499/0 و 48 مگاپاسكال به خود اختصاص دهد. همچنين فنرهاي مكانيكي يا فنرهاي ديسكي براي تأمين نيروي بازگرداننده مورد استفاده قرار گرفتهاند[2][6]. از آنجايي كه ويژگيهاي زلزله و يك سيستم مهندسي مختلط نظير پل داراي منشأ عدم قطعيتهاي گوناگون درون خود ميباشد روش هاي احتمالاتي براي تجزيه و تحليل اين سيستم ها در حال افزايش است. به طور خاص ارزيابي احتمالاتي ريسك لرزهاي يك روش قدرتمند در ارزيابي عملكرد لرزهاي و تخمين خسارات پل از منظر اقتصادي، بوده و داراي سه ماژول اصلي ميباشد: خطر لرزهاي ، شكنندگي لرزهاي و تحليل ضرر لرزهاي . به طور خاص، شكنندگي لرزه‌اي اين احتمال را بيان مي‌كند كه تقاضاي تحميل‌شده توسط بارگذاري لرزه‌اي از آستانه تعيين‌شده در پل‌ها، مشروط به اندازه‌گيري شدت حركات زمين فراتر رود. علاوه بر اين، منحني هاي شكنندگي لرزه اي نشان دهنده شكنندگي لرزه اي پل ها را مي توان به دو دسته تجربي و تحليلي طبقه بندي كرد. به طور خاص، منحني‌هاي تجربي شكنندگي لرزه‌اي با توجه به داده‌هاي آماري خسارت ناشي از رويدادهاي زلزله قبلي ايجاد مي‌شوند. از سوي ديگر، منحني‌هاي تحليلي شكنندگي لرزه‌اي از طريق تحليل پاسخ لرزه‌اي ايجاد مي‌شوند. با اين حال، در نتيجه فقدان داده‌هاي تجربي در مورد آسيب‌هاي پل، منحني‌هاي شكنندگي لرزه‌اي تحليلي در جامعه مهندسي كاربردي‌تر هستند. در بيشتر موارد، منحني‌هاي شكنندگي لرزه‌اي در سطح اجزا، براي پل‌ها با استفاده تابع توزيع تجمعي لگ نرمال، به‌دست مي‌آيند[1]. منحنيهاي شكنندگي به جهت بررسي شكنندگي لرزهاي پل مجهز به سيستم جانبي مركزگرا مقاوم در برابر زلزله، شامل شامل حركت گهوارهاي يا سيستم مهاربندي مركزگرا كارآمد ميباشد. براي اين كار كافيست، مدل‌سازي سهبعدي كامپيوتري پل انجام شود، منحني‌هاي شكنندگي لرزه‌اي براي اجزاي مختلف پل، مانند ستون‌ها، نمشين‌ها و كولهها ايجاد شده و در نهايت، منحني‌هاي شكنندگي لرزه‌اي اجزاي پل به جهت به دست آوردن شكنندگي لرزه‌اي كل پل تركيب شوند.

10/21/2023 12:00:00 AM

80451

1402/07/30

A Review on Seismic Fragility Assessment of Bridges Equipped with Self-Centering Lateral Bearing System

مركزگرا , مهاربند مركزگرا , حركت گهواره اي , منحني شكنندگي , ارزيابي شكنندگي لرزه اي , مدل تقاضاي لرزه اي احتمالاتي , پل

Self-Centering , Self-Centering Brace , Rocking , Fragility Curve , Seismic Fragility Assessment , Probabilistic Seismic Demand Model , Bridge