بخشی از مقاله
چکیده
عملکرد پلها به عنوان یک سی ستم سازهای ساده، به علت اهمیت در شریانهای حیاتی حمل ونقل به ویژه در شرایط ا ضطراری مانند وقوع زلزله، همواره مورد توجه بوده ا ست. در ک شورهای مختلف و بخ صوص زلزلههای نرتریج و ال سنترو آمریکا و کوبه ژاپن نشان دادند بسیاری از پلهای طراحی شده براساس ضوابط آییننامههای موجود زلزله، دچار خرابیهای زیادی شدند و این درحالی بود که گزارشهای لرزه نگاری نشان میدادند شدت این زلزلهها کمتر از مقادیر نظیر در آییننامه های طراحی بودند. پلخمهای چند ستونی در تحمل و انتقال بارهای قائم عملکرد منا سبی دارند.
اما به دلیل رفتار پیچیده جانبی این پلها عملکرد این پلها در برابر بارهای جانبی مانند زمینلرزه، کمتر مورد برر سی قرار گرفته ا ست. لذا در این تحقیق به ارزیابی عملکرد لرزهای از مقاومت پلخمهای چند ستونی با تحلیل دینامیکی افزایشی پرداخته شد. توزیع تنش ها در مدل ها ن شان داد با کاهش طول دهانه و افزایش تعداد پایه های پل مقادیر بحرانی در بخش های میانی و خارجی سطح عرشه به گوشهی عرشه و سرستونها اتفاق یافته است.
-1 مقدمه
گسترش کاربرد روش تحلیل استاتیکی غیر خطی در طراحی عملکردی سازه ها باعث بوجود آمدن یک ایده نو در بکارگیری آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی گردید. این روش که به عنوان روش تحلیل دینامیکی افزایشی - - IDA معرفی شده یک روش پارامتریک می باشد که اخیرا به منظور تخمین عملکرد لرزه ای سازه ها بوجود آمده است .[1] در این روش یک یا چند رکورد زلزله بر روی سازه اعمال می شود. که هر کدام از این رکوردها تا رسیدن به یک شدت خاصی مقیاس شده اند. در این روش علاوه بر بررسی رفتار لرزه ای سازه ها ظرفیت سازه را نیز در اختیار ما قرار میدهد .
[2] و میتواند در تعیین عملکرد لرزه ای سازهها مورد استفاده قرار گیرد. اساس کار در روش IDA استفاده از یک رکورد تاریخچه زمانی شتاب است که به عنوان یک بردار آلفا در نظر گرفته میشود. تحلیل دینامیکی افزایشی IDA یا پوش آور دینامیکی DPO یک تحلیل دینامیکی غیر خطی است که با استفاده از شتابنگاشت های مقیاس شده اندازه خرابی DM را برای مقادیر مختلف شدت های زمین لرزه IM در اختیار ما قرار میدهد .[3] پلخمهای چند ستونی در تحمل و انتقال بارهای قائم عملکرد مناسبی دارند.
اما به دلیل رفتار پیچیده جانبی این پلها عملکرد این پلها در برابر بارهای جانبی مانند زمینلرزه، کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از ارزیابی لرزهای یک پل موجود، تعیین سطح عملکرد آن، متناظر با از دست رفتن خدمت رسانی پل، آسیب شدید لرزهای یا فروریزی، برای یک زمینلرزه با سطح خطر معین است. با تعیین شرایط عملکرد، مشخص میشود که پل تحت شرایط زمینلرزه بدون آسیب میماند، آسیب محدود دارد یا باید بهسازی شود. با توجه به تحقیقات محدود انجام شده در زمینه ارزیابی عملکرد لرزهای مقاومت پل خمهای چند ستونی با تحلیل دینامیکی افزایشی بررسی عملکرد لرزهای این نوع پل ضروری به نظر میرسد. لذا در این تحقیق به ارزیابی عملکرد لرزهای از مقاومت پلخمهای چند ستونی با تحلیل دینامیکی افزایشی پرداخته شد.
-2 مدلسازی در نرمافزار ABAQUS
1-2 مدلسازی بتن مسلح
این مدل در محیطهای ABAQUS/Standard و ABAQUS/Explicit جهت مدل کردن بتن و دیگر مواد شبه شکننده درانواع المانهای تیر، خرپا، پو سته و اجسام توپر تعبیه شده ا ست .[4] این مدل از مفهوم آسیب دیدگی هم سان گرد در محدوده خطی و با ترکیب کشش ایزوتروپ و فشار پلاستیک جهت نمایش رفتار غیرخطی بتن استفاده میکند. همچنین این مدل قادر به مدلسازی شرایط بارگذاری دلخواه مانند بارگذاری چرخه ای بوده و کاهش سختی الاستیک با در نظر گرفتن کرنش پلاستیک هم در کشش و هم در فشار توجیه میگردد .[5]
مدل معرفی شده برای بتن در حالت آسیب دیده یک مدل پیوسته بر اساس رفتار پلاستیک بوده و دو مکانیزم اصلی خرابی در این مدل ترکهای نا شی از کشش و خرد شدگی در قسمت فشاری میبا شد. در مدل مذکور فرض میگردد که پا سخ به کشش و فشار تک محوره به وسیله ی معیار خرابی پلاستیک کنترل میشود. در اثر کشش تک محوره منحنی تنش-کشش تا نقطه تنش خرابی به صورت خطی تغییر میکند که این تنش با شروع و گسترش ترکهای ریز در بتن مقارن میباشد. پس از عبور از نقطه مذکور، خرابیها به صورت ترکهای قابل مشاهده در میآیند که به صورت منحنی نرم شدگی در فضای تنش-کرنش نمایش داده میشوند.
تحت فشار تک محوره، پاسخ تا رسیدن به نقطه جاری شدگی به صورت الاستیک خواهد بود و در ناحیه پلا ستیک رفتار عموما به و سیله ی منحنی سخت شدگی بیان میشود که در نهایت با رسیدن به نقطه تنش نهایی منحنیها به صورت منحنی نرم شدگی در میآیند. این مدل معرفی شده با وجود سادگی نسبی ، خصوصیات اصلی بتنی را ارضاء میکند. در بارگذاریهای دورهای، رفتارهای کاهندگی بسیار پیچیدهتر میشود که شامل باز و بسته شدن ترکهای مویی که قبلا تشکیل شدهاند و نیز اندرکنش آنها با یکدیگر میبا شد. به طور تجربی مشاهده شده است که با عوض شدن جهت بارگذاری مقداری به سختی الاستیک افزوده میشود که این اثر به عنوان تأثیر یک سویه شناخته میشود که یک خصوصیت مهم رفتار بتن در حالت بارگذاری رفت و برگشت میباشد .[6] اثر این رفتار زمانی نمود بیشتری دارد که بارگذاری از حالت کششی به فشاری تبدیل شود که باعت بسته شدن ترکها و بازیابی سختی فشاری میگردد. در این مدل از مدول الاستیسیته کاهش یافته استفاده میشود.
