عنوان پایان‌نامه
بررسی آسیب‌پذیری لرزه‌ای اسکله‌های شمع و عرشه با استفاده از تحلیل شکنندگی
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران-سازه های دریایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1694;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 54938
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۹۱
- دانشجو
- حمید حیدری ترکمانی
- استاد راهنما
- خسرو برگی
- چکیده
- مطالعه حاضر به منظور فراهم آوردن چارچوبی احتمالاتی برای آسیب‌پذیری لرزه‌ای اسکله‌های شمعوعرشه در راستای مبانی جدید طراحی لرزه‌ای بر اساس عملکرد و با هدف کاهش ریسک خرابی در این سازه‌ها و در نهایت کاهش خسارات انسانی و اقتصادی ناشی از زلزله صورت گرفته است. هدف اصلی از این مطالعه توسعه منحنیهای شکنندگی اسکله‌های شمعوعرشه است. منحنیهای شکنندگی لرزه‌ای، ابزاری ترسیمی برای تعیین احتمال تجاوز از سطوح از پیش تعیین شده خرابی به ازای سطوح متفاوت شدت حرکت زمین است. این منحنی‌ها اطلاعات لازم برای تخمین خسارات اقتصادی ناشی از زمین‌لرزه‌ها را به دست می‌دهد. از آنجا که از دیدگاه سازه‌ای اسکله‌های شمعوعرشه به دو زیر گروه اسکله های دارای شمع مایل و اسکله های مستقر بر شمع های قائم تقسیم بندی می‌شوند، اسکله شمعوعرشه موجود در بندر آکلند که طی زلزله لوما‌پریتا (1989) آسیب جدی به آن وارد شده، به عنوان نمونه واقعی اسکله شمعوعرشه دارای شمع‌های مایل و اسکله شمع و عرشه موجود در بندر لس‌آنجلس که طی زلزله نورث‌ریچ (1994) آسیب دیده، به عنوان نمونه واقعی اسکله شمع و عرشه مستقر بر روی شمع‌های قائم در نظر گرفته شده است. همچنین به منظور صحّت سنجی مدلسازی عددی مدل سانتریفیوژی (JCB01) نیز مدلسازی شده و نتایج حاصل از مدل عددی با نتایج حاصل از آزمایش سانتریفیوژی (ارائه شده در مراجع) مقایسه شده است. در این مطالعه از نرم‌افزار FLAC2D به منظور مدلسازی عددی استفاده شده است که از روش تفاضل محدود غیرخطی دوبعدی برای تحلیل پیوسته مصالح ژئوتکنیکی استفاده می‌کند. سه نوع تحلیل بر روی مدل های عددی سازه ها صورت گرفته است. ? تحلیل صحّت‌سنجی برای واسنجی داده‌های ورودی و تطابق آن با مقادیر مشاهده شده در زمین لرزه‌های گذشته بر اساس سازه‌های موجود بندر آکلند (POOAK) و بندر لس‌آنجلس (POLA). ? تحلیل بار افزون استاتیکی برای تعیین حدود تسلیم سازه‌ها ? تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA) برای تعیین تقاضای لرزه‌ای بدین منظور هشت رکورد تاریخچه زمانی از بانک اطلاعاتی زمین لرزه PEER انتخاب شده وبا الگوریتم هانت & فیل برای شدت‌های مختلف زمین لرزه مقیاس شده و به مدل سازه‌ها اعمال شده است. سپس حالات مختلف خرابی برای این نوع سازه ها تعریف و بر اساس ماتریس پاسخ لرزه‌ای سازه‌ها، منحنیهای شکنندگی اسکله با انجام تحلیل های احتمالاتی به دست می‌آید. دقت و قابلیت اطمینان منحنیهای به دست آمده مستقیماً به دقت تخمین مقادیر پاسخ سازه و درنتیجه به دقت پارامترهای ورودی مدل سازی بستگی دارد. بنابراین تاثیر عدم قطعیت های موجود در مشخصات ژئوتکنیکی لایه های خاک بر پاسخ لرزه ای این نوع سازه ها با استفاده از روش لنگر دوم مرتبه اول و دیاگرام تورنادو بررسی شده است و با توجه به نتایج به دست آمده پارامترهای ژئوتکنیکی به ترتیب تاثیرگذاری بر رفتار لرزه ای این سازه ها اولویت بندی شده اند. نتایج حاصل برای اهدافی از قبیل تقویت لرزه ای، برآورد خسارت احتمالی، زیانهای اقتصادی محتمل و برنامه های مدیریت بحران می تواند مفید باشند.
- Abstract
- Past and recent earthquakes have demonstrated that port facilities are prone to seismically induced damage in moderate-to-strong earthquakes. During past two decades, a large number of pile-supported wharves suffered extensive earthquake induced damage due to poor seismic design, showing the necessity of reconsideration in the seismic design philosophy of these types of structures to enhance their seismic performance. Despite a large number of studies on the assessment of seismic performance of pile-supported wharf structures, using either numerical simulations or experimental tests, much less e?orts are seen on the seismic vulnerability assessment of wharf structures. Keeping this in mind, the present study aims to assess the seismic vulnerability of wharf structures through developing analytical seismic fragility curves for typical pile-supported wharves with and without batter piles. Seismic fragility analysis is an emerging tool for evaluating the seismic vulnerability of a structural system under different levels of earthquake hazards. The input to the analysis is the ground motion intensity measure (IM) and the output is the probability of reaching or exceeding predefined damage states. Proposing quantitative appropriate limit states, analytical fragility curves are developed considering three engineering demand parameters (EDPs), including displacement ductility factor (µd), differential settlement between deck and behind land (DS) and normalized residual horizontal displacement (NRHD). Analytical fragility curves are generated using the results of a numerical model. So, the accuracy and reliability of resulted fragility curves directly depend on how accurate the seismic demand quantities are estimated. In addition, the seismic performance of pile-supported wharves is highly influenced by geotechnical properties of the soil structure system. Hence, a sensitivity analysis using the ?rst-order second-moment (FOSM) method and tornado diagram is performed to evaluate the effects of geotechnical parameters uncertainties in the seismic performance of the wharf. Herein, the seismic performance of the wharf structures is simulated using the representative FLAC2D model and performing nonlinear time history analyses under a suit of eight ground motion records. Using the hunt and fill algorithm, the incremental dynamic analysis (IDA) is used to estimate the seismic demand quantities. As a prevailing tool, adopted fragility curves are useful to seismic risk assessment. They can also be used to optimize wharf-retrofit methods.
