مدلسازی، تحلیل و بررسی رفتار تجهیزات قفل کننده (LUD) مورد استفاده در اصلاح رفتار لرزهای پلهای موجود – عمران

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی عمران
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:294
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

مدلسازی، تحلیل و بررسی رفتار تجهیزات قفل کننده (LUD) مورد استفاده در اصلاح رفتار لرزهای پلهای موجود – عمران

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب

۱ چکیده

مقدمه ۲
فصل اول : کلیات
۱-۱- هدف ۵
۱-۲- پیش ینه تحقیق ۶
۱-۳- روش کار و تحقیق ۷
فصل دوم : معرفی تجهیزات قفل کننـده(Luck-up Device) و بررسـی چگـونگی
مدلسازی این تجهیزات
۱۱ (Lock-up Device) تجهیزات قفل کننده -۱-۲
۲-۲- بررسی ساختار و چگونگی عملکرد تجهیزات قفل کننده (LUD)ص ۱۳
۲-۳- خصوصیات فیزیکی ــ مکانیکی تجهیزات قفل کننده ۱۶
۲-۴- کاربرد تجهیزات قفل کننده به منظور مقاومسازی پلهای موجود ۱۸
۲-۴-۱- استفاده از تجهیزات قفل کننده در مقاومسازی لرزه ای پل Carquinezص ۲۱
۲-۴-۲- استفاده از تجهیزات قفل کننده در مقاوم سازی لرزه ای پل واقع در مسیر CR111ص ۲۲
۲-۵- استفاده از تجهیزات قفل کننده در ساخت پلهای جدید ۲۴
۲-۵-۱- کاربرد تجهیزات قفل کننده در ساخت پل Sidney Lanierص ۲۶
۲-۵-۲- کاربرد تجهیزات قفل کننده در ساخت پل Second Bassein Creekص ۲۷
۲-۶- آزمایشهای تأیید کننده صحت عملکرد تجهیزات قفل کننده (LUD)ص ۲۹
۲-۶-۱- آزمایشهای انجام شده برروی تجهیزات قفل کننده به کار رفته در پل Second Bassein creekص ۳۲
۲-۷- مدلسازی تجهیزات قفل کننده ۳۸
فصل ۳: معرفی پلهای مورد مطالعه و مدلسازی آنها
۳-۱- معرفی پلهای مورد مطالعه ۴۵
۳-۱-۱- پل دو دهانه بتن مسلح با عرشه ساده ۴۵
۳-۱-۲- پل تقاطع غیر همسطح بزرگراه جلال آل احمد ـ شیخ فضل اﷲ نوری (پل آزمایش) ۴۶
۳-۱-۲-۱- معرفی پل ۴۶
۳-۱-۲-۲- بررسی ها و مشاهدات کیفی ۴۹
۳-۲- انتخاب روش مدلسازی ۵۴
۳-۳- شرح مدلسازی پل دو دهانه با عرشه ساده ۵۸
۳-۳-۱- مدلسازی عرشه ۵۸
۳-۳-۲- مدلسازی کوله ها ۵۹
۳-۳-۳- مدلسازی درزهای انبساط ۶۰
۳-۳-۴- مدلسازی پایه میانی ۶۱
۳-۳-۴- ۱- رابطه تنش– کرنش بتن ۶۲
۳-۳-۴- ۲- رابطه تنش_کرنش آرماتورها ۶۶
۳-۳-۴-۳- طول مفاصل پلاستیک ۶۷
۳-۳-۵- اندرکنش خاک و سازه : ۶۸
۳-۳-۵-۱- مدلسازی اندرکنش خاک و کوله ها: ۷۰
۳-۳-۵-۲- مدلسازی اندر کنش خاک و فونداسیون ها : ۸۲
۳-۳-۶- مدلسازی تکیه گاههای فولادی ۸۷
۳-۳-۶-۱- مدلسازی تکیه گاههای فولادی لغزشی ۸۹
۳-۳-۶-۲- مدلسازی تکیه گاههای فولادی مفصلی ۹۱
۳-۴- شرح مدلسازی دو بعدی پل تقاطع غیر همسطح بزرگراه جلال آل احمدـ شیخ فضل اﷲ نوری ۹۹
۳-۵- بارگذاری مدل ها ۱۰۶
۳-۶- تحلیل ارتعاش آزاد پلهای مورد مطالعه ۱۱۰
۳-۷- میرایی مدل ها ۱۱۸
۳-۸- روش انجام تحلیل ۱۲۰
فصل ۴: بررسی انواع آسیبهای لرزه ای وارده برپلها
۴-۱- مقدمه ۱۲۳
۴-۲- انواع آسیبهای وارده بر پلها ۱۲۳
۴-۲-۱- واژگونی در محل درز های انبساط ۱۲۳
۴-۲-۱-۱- پل های با نشیمنگاههای کوچک و دهانههای ساده ۱۲۳
۴-۲-۱-۲- پل های مورب ۱۲۴
۴-۲-۱-۳- پل های قوسی ۱۲۵
۴-۲-۱-۴- مقیدکننده های جابه جایی لرزه ای ۱۲۵
۴-۲-۲- خسارت وارد بر روسازه ها ۱۲۶
۴-۲-۳- خسارت وارد بر تکیه گاهها ۱۲۹
۴-۲-۴- خسارت وارد به زیرسازهها ۱۳۱
۴-۲-۴-۱- ستونها ۱۳۱
۴-۲-۴-۲- تیرها ۱۴۰
۴-۲-۴-۳- کوله ها ۱۴۱
۴-۲-۴-۴- پی ها ۱۴۳
۴-۲-۴-۵- ورودی پلها ۱۴۴
۴-۳- جمع بندی ۱۴۵
فصل ۵: بررسی آسیبپذیری پلهای مورد مطالعه
۵-۱- مقدمه ۱۴۷
۵-۲- بررسی آسیب پذیری پل دو دهانه ساده مو رد مطالعه ۱۴۷
۵-۲-۱- بررسی آسیب پذیری دیواره پشت نشیمنگاه کوله (Back wall)ص ۱۴۷
۵-۲-۲- بررسی آسیب پذیری تکیه گاههای فولادی ۱۵۲
۵-۲-۳- بررسی آسیب پذیری ستونهای پایه میانی ۱۵۷
۵-۲-۳-۱- بررسی آسیب پذیری ستونهای پایه میانی تحت اثر اندرکنش نیروی محوری ـ لنگر خمشی ۱۵۷
۵-۲-۳-۲- بررسی آسیب پذیری ستونهای پایه میانی تحت نیروهای برشی ۱۵۹
۵-۲-۴- بررسی احتمال فرو افتادن عرشه ۱۶۴
۵-۲-۵- جمع بندی نتایج حاصل از بررسی آسیب پذیری پل دو دهانه ساده مورد مطالعه ۱۶۸
۵-۳- بررسی آسیب پذیری پل تقاطع بزرگراه جلال آل احمد – شیخ فضل اﷲ نوری ۱۶۹
۵-۳-۱- بررسی آسیب پذیری تکیه گاههای فولادی ۱۶۹
۵-۳-۲- بررسی آسیب پذیری دیواره پشت نشیمنگاه کوله ۱۷۳
۵-۳-۳- بررسی احتمال فروافتادن عرشه از روی تکیه گاه ها ۱۷۴
فصل ۶ : بهسازی لرزه ای پلهای مورد مطالعه با استفاده از تجهیزات قفل کننده
۶-۱- بهسازی لرزه ای پل دو دهانه ساده ۱۷۹
۶-۱-۱- جمع بندی نتایج حاصل از بهسازی لرزه ای پل دو دهانه ساده مورد مطالعه ۱۹۱
۶-۲- بهسازی لرزه ای پل تقاطع بزرگراه جلال آل احمد – شیخ فضل اﷲ نوری ۱۹۳
۶-۲-۱- بهسازی لرزه ای با تأمین اتصال مناسب میان انتهای عرشه و کوله شرقی ۱۹۴
۶-۲-۱-۱- بررسی آسیب پذیری کوله شرقی ۱۹۴
۶-۲-۲- بهسازی لرزه ای با استفاده از تجهیزات قفل کننده ۱۹۹
۶-۲-۲-۱- بررسی آسیب پذیری کوله شرقی ۱۹۹
فصل ۷: تعیین مشخصات و چگونگی نصب تجهیزات قفـل کننـده مـورد اسـتفاده در بهسازی لرزه ای پلها
۷-۱- تعیین مشخصات تجهیزات قفل کننده مورد استفاده در بهسازی لرزه ای ۲۰۵
۷-۱-۱- تعیین مشخصات تجهیزات قفل کننده مورد نیاز به منظور بهسازی لرزه ای پل دو دهانه ساده ۲۰۶
۷-۱-۲- مشخصات تجهیزات قفل کننده مورد نیاز به منظور بهسازی لرزه ای پل آزمایش ۲۰۹
۷-۲- چگونگی نصب تجهیزات قفل کننده ۲۱۱
۷-۲-۱- چگونگی نصب تجهیزات قفل کننده در پل دو دهانه ساده مورد مطالعه ۲۱۶
۷-۲-۲- چگونگی نصب تجهیزات مورد استفاده در پل آزمایش ۲۱۷
فصل ۸: نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات ۲۲۱

فهرست منابع ۲۲۵

چکیده:

استفاده از تجهیزات قفلکننده (Lock-Up Devices) بمنظور کنترل غیرفعال پلها در برابر بارهای لـرزه ای در سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرارگرفته است، در این پایاننامه پس از معرفی و بیان چگـونگیعملکرد تجهیزات قفلکننده، روشی بمنظور مدلسازی واقعگرایانه این تجهیزات در تحلیـل اجـزاء محـدود پـل ارائـهشدهاست و سپس بمنظور بررسی صحت مدل ارائه شده و مشاهده عملکـرد پلهـای بهـسازی لـرزهای شـده بـا ایـنتجهیزات، دو نمونه از پلهای مورد بهرهبرداری که آسیبپذیر بـودن آنهـا در بررسـیهـای کمـی نـشان داده شـده و بهسازی لرزهای آن ها با استفاده از تجهیزات قفلکننده نیز در زمره گزینههای قابل مطالعه به نظـر مـیرسـید ، بطـورتفصیلی مدلسازی شده و از طریق تحلیلهای تاریخچهزمانی، سیستم بهسازی شـده مـورد بررسـی کمـی قـرار داده شده است . در مدلسازی های انجام شده، مدلسازی اندرکنش خاک و سازه، بویژه اندرکنش خـاک و دیـواره کولـههـا،مورد توجه قرار داده شده است. پس از مشخص شدن کارایی سیستم، برخی نکات نظری و توصیههای طراحی بـرایکاربرد این سیستم در بهسازی لرزهای پلها ارائه گردیدهاند.

مقدمه:
بررسی عملکرد لرزه ای شریانهای حیاتی به ویژه راهها و ابنیه فنی مرتبط با آنها از اهمیت ویژه ای برخـوردارمی باشد، چرا که تخریب شریانهای حیاتی علاوه بر ایجاد خسارات مستقیم ، سبب ایجاد خسارات غیر مستقیم مالیو جانی به مراتب بیشتری خواهد شد.
پلها یکی از آسیب پذیرترین بخش راههای ارتباطی می باشند و تخریب آنهـا سـبب مـسدود شـدن راههـایارتباطی می شود. مسدود شدن راهها در اثر تخریب پلها سبب ایجاد اختلال در عملیات امداد و نجات و اطفاء حریقدر ساعات و روزهای اولیه پس از وقوع زلزله و در نتیجه به طور غیر مستقیم سبب افزایش تلفات جانی و مالی ناشیاز زلزله خواهد شد، همچنین تخریب پلها با توجه به هزینه های سنگین ساخت آنها سـبب از دسـت رفـتن سـرمایهقابل توجهی خواهد شد و از طرفی سبب ایجاد اختلال و افزایش زمان بازسازی مناطق آسیب دیده می شود.
از آنجایی که در طراحی بسیاری از پلهای موجود ، اثرات تخریبی نیروی زلزله در نظر گرفته نشده و یـا آنکـهدانش طراحی لرزه ای در ساخت این پلها ناکافی بوده است، می توان انتظار داشت که این پلها در صورت وقوع یـکزلزله نسبتاً شدید به طور جدی آسیب ببینند.
با توجه به مطالب فوق، بهسازی لرزه ای پلهای آسیب پـذیر موجـود در برابـر زلزلـه امـری ضـروری بـه نظـر می رسد . بهسازی لرزه ای پلهای آسیب پذیر به روشهای مختلفی انجام پـذیر اسـت کـه در حالـت کلـی مـی تـوانروشهای بهسازی لرزه ای را به دو دسته تقسیم بندی کرد:
دسته اول این روشها استفاده از تکنیک های مقاوم سازی رایج به منظور افزایش ظرفیت مقاوم سازه تا میزان ظرفیت مورد نظر می باشد. برخی از روشهای رایج عبارتند از به کاربردن ژاکت بتنی یا فولادی ، دور پیچ کـردن بـاکابل پیش تنیدگی و یا الیاف FRP و استفاده از مقید کننده ها.
دسته دوم این روشها براساس کاهش نیروهای لرزه ای وارده بر سازه تا حد ظرفیت مقاوم سازه می باشد . این روش ش امل کاربرد سیستم های کنترل سازه، شامل روشهای کنترل فعـال و غیرفعـال مـی باشـد. از سیـستم هـایکنترل غیر فعال می توان به جداسازهای لرزه ای و یا سیستم های مستهلک کننده انرژی هماننـد میراگرهـا اشـارهکرد. اگرچه استفاده از روشهای دسته دوم برای تمامی سازه ها و تمامی شرایط امکانپذیر نمی باشد، ولـیکن کـاربرداین روشها در مقاوم سازی پلهـا، بیـانگر مقـرون بـه صـرفه بـودن آنهـا در قیـاس بـا روشـهای مقـاوم سـازی رایـج می باشد [۵۱]. امروزه با پیشرفت دانش مهندسی زلزله و تکنولوژیهای مربوطه، روشهای نوین و کارآمدی به منظـوربهسازی لرزه ای سازه ها ارائه می شود. یکی از روشهای نوین بهسازی لـرزه ای، اسـتفاده از تجهیـزات قفـل کننـده می باشد.
تجهیزات قفل کننده ( Lock–up Device ) که با عناوین تکیه گاههـای دینـامیکی و یـا سیـستم انتقـالضربه (Shock Transmission Unit) نیز معروفند، امروزه به منظور کنترل غیر فعال بسیاری از سازه هـا تحـتبارهای ناشی از زلزله و باد مورد استفاده قرار می گیرند.
با کاربرد این تجهیزات، می توان قسمتهایی از سازه که در شرایط عادی( قبل از وقوع زلزله) به صورت مجزااز یکدیگر می باشند را در هنگام زلزله به یکدیگر متصل کرد و بدین ترتیب امکـان توزیـع نیـروی زلزلـه در تمـامیسازه فراهم شده و مقدار نیروی زلزله وارده بر اجزای آسیب پذیر کاهش می یابد. همچنین با کاربرد ایـن تجهیـزات می توان از ایجاد ضربه در محل درزهای انبساط در هنگام زلزله که می تواند منجر بـه خرابـی اعـضای سـازه ای درمحل برخورد شود، جلوگیری کرد . از دیگر کاربردهای این تجهیزات می توان به ایجاد قیـد بـه منظـور جلـوگیری ازفروافتادن عرشه از روی تکیه گاهها اشاره کرد.
با توجه به سهولت و صرفه اقتصادی کاربرد این تجهیزات در بهسازی لرزه ای پلهای موجود که امکان استفادهاز این روش در آنها وجود دارد، در مقایسه با روشهای متداول و همچنین امکان بهـسازی لـرزه ای برخـی از پلهـایآسیب پذیر موجود در کشور با استفاده از این تجهیزات ، در ایـن پـژوهش بـه مدلـسازی ، تحلیـل و بررسـی رفتـارتجهیزات قفل کننده و کاربرد این تجهیزات به منظور بهسازی لرزه ای پلهای موجود پرداخته شده است.

نتیجه گیری:
۱- در تحقیق حاضر سعی شد با توجه به اطلاعات گردآوری شده و امکانات نرم افزاری موجود، روشی مناسـبو کاربردی به منظور مدلسازی تجهیزات قفل کننده ارائه شود، که بررسی مدلهای بهسازی شده با اسـتفاده از ایـنتجهیزات، بیانگر قابل قبول بودن روش ارائه شده می باشد.
۲- بررسیهای انجام شده بیانگر آن است که مدلهای سازهای پیشنهاد شده قادر هستند رفتارکلی سـازه پـلدر راستای طولی و آسیبهای وارده بر اجزای سازهای نظیر ایجاد مفاصل پلاستیک ، شکست برشی در تکیـهگـاههـا و . . . را به نحو مناسبی شبیه سازی نمایند.
۳- بررسیهای انجام شده بیانگر آن است که اصلاح رفتار لرزهای با استفاده از تجهیزات قفل کننده در پلهـایآسیب پذیری که امکان کاربرد تجهیزات قفل کننده در آنها وجود دارد، روش مناسب و مؤثری می باشد و با اسـتفادهاز این تجهیزات می توان نیروهای لرزه ای وارده بر اجزای آسیب پـذیر را کـاهش داد، از مزایـای بهـسازی لـرزه ای بـااستفاده از تجهیزات قفل کننده، سرعت بالای عملیات بهسازی و عدم ایجـاد اخـتلال در ترافیـک عبـوری از پـل درمدت زمان عملیات اجرایی بهسازی می باشد.
۴- تجهیزات قفلکننده به گونهای مؤثر از حرکت عرشه بر روی نشیمنگاه ممانعـت مـیکننـد ، از ایـن رو بـااستفاده از تجهیزات قفلکننده به عنوان عناصر مقیدکننده لرزه ای، میتوان از فروافتادن عرشه از روی تکیـهگـاههـاجلوگیری کرد و علاوه بر این از ایجاد ضربه در محل درزهای انبساط که موجـب ایجـاد آسـیب در اجـزای سـازهای می شود، ممانعت به عمل آورد.
۵- در برخی موارد ممکن است در بهسازی لرزهای پلهای آسیبپذیر با اجزای سازهای بـسیار ضـعیف نتـوانتنها با کاربرد تجهیزات قفلکننده سازه را در برابر زلزله مقاوم نمود و نیاز باشد که همزمان بـا اسـتفاده از تجهیـزاتقفلکننده، در برخی از اعضای سازهای نیاز به افزایش ظرفیت مقاوم باشد. با این وجود بدیهی اسـت کـه بـا کـاربرد تجهیزات قفل کننده نیاز به افزایش ظرفیت مقاوم بسیار کمتری در مقایسه بـا حـالتی اسـت کـه از ایـن تجهیـزاتاستفاده نمیشود.
۶- استفاده از تجهیزات قفلکننده اگرچه سبب کاهش نیروهای لرزهای وارده بر اعضای آسیبپـذیر مـیشـودولیکن این کاهش با افزایش نیروهای لرزهای در سایر اعضای سازه همراه است. از این رو باید امکان افزایش نیـرو دراعضا مورد بررسی قرار گیرد.
۷- بررسی نتایج حاصل از تحلیل های غیرخطی انجام شده بیـانگر آن اسـت کـه مقـدار کـاهش در نیروهـای لرزه ای وارد بر اعضای آسیب پذیر در پلهای بهـسازی لـرزه ای شـده بـا اسـتفاده از تجهیـزات قفـل کننـده ، تحـتشتابنگاشت یک زلزله مشخص با شتاب اوجهای متفاوت و همچنین تحـت شتابنگاشـتهای زلزلـه هـای مختلـف بـاشتاب اوج برابر ، یکسان نمی باشند.
۸- براساس بررسیهای انجام شده مشخص شد که پل تقاطع غیرهمسطح بزرگراه جـلال آل احمـد – شـیخفضل اﷲ نوری( پل آزمایش) با توجه به ضعف تکیهگاههای فولادی آسیبپذیر است . اگرچه براساس نتـایج حاصـلاز تحلیلهای انجام شده بر روی مدل دو بعدی احتمال فروافتادن عرشه در راستای طولی وجود نـدارد ، ولـیکن بـهعلت تخریب تکیه گاههای ثابت و با توجه به عدم وجود بلوکهای برشی در راستای عرضی امکان فروافتادن تیرهایکناری پل مذکور با توجه به فاصله کم این تیرها از لبه نشیمنگاه کوله در اثـر ترکیـب مؤلفـههـای تغییـر مکـان درراستای طولی و عرضی زلزله دور از انتظار نمی باشد.
۹- بهسازی پل آزمایش با تقویت اتصال عرشه به کوله شرقی، با توجه به ضعف خمشی کوله شـرقی در برابـرلنگرهای خمشی حاصل از بارگذاریهای لرزه ای در حالت فشار محرک امکانپذیر نمی باشد.
۱۰- بررسی نتایج حاصل از تحلیل های تاریخچه زمانی غیرخطی بیانگر آن است که آسیب پذیری سـازه بـهمحتوای فرکانسی شتابنگاشت اعمالی وابسته است، به گونه ای که تحت شتابنگاشتهای با شتاب اوج یکسان حداکثرمقادیر نیروهای ایجاد شده در سازه می تواند بسیار متفاوت باشند، از طرفـی ایجـاد پدیـده تـشدید تحـت برخـی ازشتابنگاشتها سبب می شود که نیروهای وارده به سازه بطور چشمگیری افزایش یابند و سازه تحت این شتابنگاشـتهابه گونه ای آسیب پذیر باشد که امکان بهسازی سازه به سادگی امکانپذیر نباشد . مطالب بیان شده بیـانگر حـساسبودن رفتار سازه نسبت به شتابنگاشتهای اعمالی میباشد. از اینرو انتخاب شتابنگاشتهای مناسـب مـورد اسـتفاده دربررسی آسیب پذیری سازه ها بسیار با اهمیت میباشد.
۱۱- بررسیهای انجام شده حاکی از آن است که اندرکنش خاک و سازه به گونه ای مؤثر رفتار سـازه را تحـتتأثیر قرار میدهد. همانگونه که مشاهده شد پل دو دهانه ساده قرار گرفته بر بستر بـا خـاک نـوعII در مقایـسه بـاحالتی که همین پل بر روی بستر با خاک نوعIII قرار دارد، آسیبهای کمتری را متحمل شده اسـت. همچنـین دربهسازی لرزهای انجام شده با استفاده از تجهیزات قفلکننده در پل قرار گرفته بر بستر با خاک نوع II نتـایج بهتـریحاصل شد، بهگونهای که با بهسازی یکسان، تحت زلزلههای با شتاب اوج حداکثر۰٫۷۵g ، پل قرار گرفته بـر خـاکنوعII در سطح عملکرد خدمترسانی بی وقفه قرار گرفت و این در حالی است که پل قرار گرفته بر بستر خاک نـوعIII در سطح عملکرد جلوگیری از فروریزش قرار گرفت.
۱۲- بررسی نتایج حاصل از تحلیل مدلهای ساخته شده و همچنین بررسی اطلاعـات موجـود در ارتبـاط بـارفتار تکیهگاههای فولادی، بیانگر آن است که احتمال آسیبپذیری تکیهگاههای فولادی حتی تحـت زلزلـههـای بـاشدت کم بسیار زیاد میباشد.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت

آخرین مطالب

مطالب مرتبط