عنوان پایان‌نامه
ارزیابی لرزه ای تونلهای غیر دایروی و کم عمق
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مهندسی زلزله
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1698;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 55144
- تاریخ دفاع
- ۰۳ مهر ۱۳۹۱
- دانشجو
- ماهان پاسدارپور
- استاد راهنما
- شهرام وهدانی
- چکیده
- هدف اصلی از این پایان¬نامه توسعه تحلیل بار افزون به تونل¬های کم¬عمق برای ارزیابی لرزه¬ای آن‌ها در اثر برخورد یک موج برشی قائم است. تحلیل بار افزون¬ یک تحلیل خطی استاتیک و مبتنی بر عملکرد برای ارزیابی لرزه¬ای سیستم خاک-سازه است که مزیت استفاده¬ موثر از طیف شتاب پاسخ استاندارد را به عنوان تقاضا دارد. در ابتدا فرآیند تحلیل بار افزون و سازگار ساختن آن به مدل تونل و خاک ارائه می¬شود. برای محاسبه منحنی ظرفیت در تحلیل بار افزون یک مدل المان محدود دوبعدی شامل خاک و پوشش تونل بارگذاری شد. برای بدست آوردن تقاضا نیز در ابتدا از طیف شتاب پاسخ چهار زلزله استفاده گردید و نتایج تحلیل بار افزون با هر یک از این چهار زلزله به وسیله تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی ارزیابی و در نهایت روش بار افزون تایید گشت. سپس طیف شتاب پاسخ استاندارد دو دستورالعمل 2800 و فیما 302 به عنوان تقاضای لرزه¬ای بکار رفت و نقطه عملکرد¬های تونل با هر یک از این دو دستورالعمل به وسیله تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی با هفت رکورد زلزله ارزیابی شد. مطابق نتایج دینامیکی طیف پاسخ هر دو دستورالعمل برای استفاده در تحلیل لرزه¬ای مناسب هستند ولی طیف پاسخ استاندارد فیما 302 بهتر می¬تواند رفتار پوشش تونل و خاک را پیش¬بینی کند و متعاقباً منبع تقاضای بهتری است. سپس و در راستای هدف دوم پایان¬نامه، نمودارهایی برای برآورد منحنی ظرفیت لرزه¬ای پوشش تونل¬های سه قوسی و کم-عمق ارائه شد. برای بدست آوردن این نمودارها یک پایگاه داده شامل تعداد زیادی منحنی ظرفیت مشابه منحنی¬ ظرفیت بار افزون در بخش اول ساخته شد. برای تولید پایگاه داده نیز پارامترهایی از مدل عددی به عنوان پارامترهای متغیر سیستم انتخاب و برای هر کدام یک بازه ¬تعیین گشت. این پارامترها عبارتند از: عمق تونل، بعد تونل، سختی خاک، چسبندگی خاک، زاویه اصطکاک خاک و در نهایت چگالی خاک. مدل‌های عددی با اختیار کردن مقداری برای این پارامترها درون بازه¬ی تعیین شده¬ی آن‌ها ساخته و از هر مدل عددی یک منحنی بدست آمد. از هر منحنی ظرفیت پنج مشخصه محاسبه شد که عبارتند از: شیب اول، شیب دوم، نسبت شیب دوم به شیب اول، کرنش برشی در نقطه تسلیم و شیب بخش کاملاً الاستیک خاک. همچنین به ازای هر منحنی ظرفیت دو مؤلفه¬ی نسبت انعطاف¬پذیری و و مقاومت برشی خاک در عمق تونل محاسبه شد و هر یک از پنج مشخصه منحنی ظرفیت در مقابل مقاومت برشی در عمق تونل به ازای شانزده نسبت انعطاف¬پذیری موجود در پایگاه داده ترسیم گشت. نمودارهای نهایی می¬توانند برای برآورد منحنی ظرفیت تونل سه¬قوسی و کم¬عمق در تحلیل خطی آن‌ها استفاده شوند. در انتها نیز پاسخ تحلیل لرزه¬ای خطی به کمک این نمودارها با نتایج حاصل از یک روش متداول تحلیل خطی به وسیله یک مثال موردی مقایسه شد.
- Abstract
- The main objective of this thesis is developing pushover analysis to shallow tunnels for seismic evaluation of tunnel lining due to incident vertical shear wave. In pushover analysis, a nonlinear static performance-based analysis is used for seismic assessment of soil-structure system with advantage of using a standard response spectrum effectively as seismic demand. Initially, process of pushover analysis and adapting that with structure of shallow tunnel is presented. For calculating seismic capacity curve of tunnel, a numerical nonlinear FEM model consists of soil and structure is developed. Furthermore, for calculating seismic demand curve of tunnel, response acceleration spectra of four earthquakes are used. Next, the accuracy of pushover analyses’ results is evaluated by performing nonlinear dynamic time history analyses. After verifying the pushover method, standard response acceleration spectra of both 2800 code and FEMA 302 provisions have been used to obtain seismic demand curve and two performance points for the tunnel have been calculated in design base level. Then, accuracy of pushover analyses results with these two standard spectra are evaluated by seven nonlinear dynamic time history analyses for each one. It has been found from dynamic analyses that FEMA 302 provision’s standard spectrum is more capable of predicting soil-tunnel system performance in our example and consequently is a better source of demand for it. Afterward and due to second purpose of present thesis, some diagrams for anticipating seismic capacity curve of shallow three-arch tunnel have been developed. In order to do that, a database consisting of numerous capacity curves similar to that of pushover analysis one have been created for shallow three-arch tunnel. Each capacity curve has been modeled by specific value of variable parameters. These variable parameters are tunnels depth (or soil overburden), tunnels dimensions, soil’s stiffness, soil’ cohesion, soil’s friction coefficient and lastly soil’s density. For each one of these variable parameters a range has been selected and static numerical models have been made with variable parameters’ values inside their ranges. After obtaining capacity curves, five properties of each one have been extracted which are: first slope, second slope, ratio of second to first slope, yield point and completely elastic part slope. Furthermore, two quantities entitled flexibility ratio and shear strength of soil at depth of tunnel are calculated for each capacity curve. Then five properties of capacity curves versus soil shear strength have been drawn for sixteen available flexibility ratios. The resultant diagrams can be used for gaining capacity curve in linear analyses of three-arch shallow tunnel. In the end, an example for usage of these diagrams has been made and the result is compared to result of a famous linear method of analysis.
