عنوان پایان‌نامه
بررسی گسیختگی برشی- محوری ناشی از زلزله در پلهای بتن مسلح
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1770;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 57614
- تاریخ دفاع
- ۰۲ اسفند ۱۳۹۱
- دانشجو
- سهند رفیعی
- استاد راهنما
- محمد خان محمدی
- چکیده
- با توجه به آیین‌نامه‌های لرزه‌ای جدید، بسیاری از پلهای بتن مسلح موجود دارای جزییات لرزه‌ای ناکافی هستند. در این پل‌ها مکانیزم گسیختگی‌های ترد در ستون‌های مستعد گسیختگی، می‌تواند منجر به فروریزش کل پل در حین زلزله‌های شدید شود. یکی از این مکانیزم‌ها که می‌تواند منجر به از دست رفتن ظرفیت حمل باربری ثقلی ستون‌های پل گردد، گسیختگی برشی-محوری است. از آنجا که احتمال وقوع این گسیختگی در پلهای نامنظم موجود (در پایه‌های کوتاه‌تر) بالاست، هدف اصلی این تحقیق بررسی گسیختگی برشی-محوری در پلهای نامنظم موجود در اثر زلزله می‌باشد. به منظور صحت‌سنجی مدل اندرکنش خمشی-برشی-محوری در نظر گرفته شده جهت معرفی رفتار لرزه‌ای سازه پس از گسیختگی برشی-محوری، یکی از تست‌های آزمایشگاهی موجود در ادبیات فنی انتخاب گردید. سپس یک نمونه پل نامنظم با توجه به مشخصات یکی از پلهای بتن مسلح موجود، به عنوان پل مبنا انتخاب گردید. جهت بررسی رفتار لرزه‌ای پل، تحلیل‌های استاتیکی غیرخطی و تاریخچه زمانی (با استفاده از 7 شتاب‌نگاشت زلزله حوزه نزدیک) در سطح ماکزیمم زلزله مورد انتظار (MCE) بر روی مدل سه بعدی پل انجام شد (مدل‌سازی و محاسبات عددی با استفاده از نرم‌افزار OpenSees انجام شده است). نتایج نشان دادند که مدل‌سازی دریفت ماندگار نقش موثری در مقدار و نحوه بازتوزیع بار ثقلی پس از گسیختگی محوری ایفا می‌کند. بر اساس نتایج گسیختگی برشی در حدود دریفت 6/2% تا 3% و گسیختگی محوری در حدود دریفت 3% تا 3/4% رخ می‌دهد. هم‌چنین، آیین‌نامه FHWA-2006 دریفت‌های غیرمحافظه‌کارانه‌ای را هنگام گسیختگی برشی ارائه می‌دهد؛ در حالی که آیین‌نامه ASCE/SEI 41-2008 دریفت‌های محافظه‌کارانه‌ای هنگام گسیختگی برشی و محوری ارائه می‌نماید. عرشه نیز پس از گسیختگی محوری پایه مستعد گسیختگی، لنگر ثقلی قابل توجهی را که در طراحی آن لحاظ نشده، تجربه می‌کند؛ در نتیجه در پلهای نامنظم موجود انتظار فروریزش عرشه می‌رود.
- Abstract
- Considering new seismic codes, lots of existing reinforced concrete bridges lack adequate seismic detailing. In current bridges, brittle failure mechanism in columns prone to failure, can lead to total collapse of the bridge during severe earthquakes. One of the most important mechanisms is shear-axial failure that can increase the possibility of gravity load collapse. Considering the high probability of this failure in current irregular bridges (especially in their short piers), It is essential to study this problem in detail. In order to verify the accuracy of flexure-shear-axial interaction –considered for the study of post-failure seismic behavior of structure– a valid experimental model has been chosen from literature. Then an irregular bridge, with characteristics similar to that of an existing reinforced concrete bridge, has been selected as a reference. Three-dimensional nonlinear static and time history analyses have been conducted to assess the seismic behavior of the bridge. For nonlinear time history analysis, seven near-field ground motion records have been selected and scaled to Maximum Considered Earthquake (MCE) hazard level. The three-dimensional finite elements computations are conducted using OpenSees. Results indicated that modeling of residual drift is an influential factor on amount and quality of redistribution of gravity loads after axial failure. According to the results shear failure occurred between the drifts of 2.6% and 3% and axial failure occurred between the drifts of 3% and 4.3%. It is also observed that FHWA-2006 suggests non-conservative drifts during shear failure, while ASCE/SEI 41-2008 proposes conservative drifts for both shear and axial failure. After axial failure of susceptible piers, deck carries large gravity moments that has not been considered in seismic design. Therefor it can be anticipated that, in existing irregular bridges, decks might be susceptible to collapse.
