ارزیابی شاخص های عملکردی پل بزرگراهی جداسازی شده با جداساز اصطکاکی-لاستیکی تحت رویدادهای لرزه‌ای نزدیک گسل

نوع مقاله : Articles

نویسندگان

پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله

چکیده

یکی از راههای مناسب برای کاهش تقاضای لرزه‌ای سازه‌ها افزایش زمان تناوب و میرایی است. این مهم توسط جداسازها امکانپذیر خواهد بود. با توجه به این موضوع، عملکرد مناسب سازه‌های جداسازی شده در مناطق نزدیک گسل به عملکرد مناسب جداسازها تحت مؤلفة قائم زلزله وابسته است. با توجه به خطر لرزه‌ای زیاد در کشور و وجود گسلهای فراوان در نزدیکی بسیار‌ی از شهرها‌ی  بزرگ، احتمال وقوع زلزله‌های حوزه نزدیک با مؤلفه قائم قابل‌ توجه در این شهرها زیاد است. از سوی دیگر، اغلب آیین‌نامه‌ها با نادیده گرفتن مؤلفه قائم و یا جایگزین کردن آثار دینامیکی این مؤلفه با بارهای استاتیکی معادل به آن پرداخته‌اند. با این ‌حال، زلزله‌های گذشته، که در مناطق نزدیک گسل رخ‌داده‌اند، اهمیت در نظرگیری این مؤلفه را بر پاسخ پلها نشان می‌دهند. در این پژوهش، برا‌ی تعیین آثار فزاینده مؤلفه قائم زلزله بر پلهای بزرگراهی جداسازی شده، با طراحی جداساز ترکیبی اصطکاکی–لاستیکی(سری) برای یک پل بزرگراهی اثر مؤلفه قائم حرکت قوی زمین بررسی ‌شده است. به این منظور، مطالعات عددی بر روی مدل پل جداسازی شده در حالتهای تنها تحت مؤلفه‌های افقی بدون مؤلفه قائم و تحت سه مؤلفه زلزله پرداخته‌شده است. در این راستا، مدل اجزای محدود سازه یاد شده در نرم‌افزار OpenSees  ایجاد و تحلیل‌های دینامیکی سازه تحت شتابنگاشتهای ثبت‌شده در 14 رویداد لرزه‌ای در نزدیک گسل صورت گرفته است. همچنین ضریب اصطکاک جداساز به ‌صورت متغیر با سرعت و نیروی قائم مدلسازی شده است. مقادیر لنگر وسط دهانه، نیروی محوری ستونها، نیرو و جابه‌جایی جداسازها و جابه‌جایی قائم وسط دهانه ثبت شده است. نتایج نشان داد نیروی برشی و جابه‌جایی نسبی جداساز مورد نظر در برخی از رویدادهای لرزه‌ای افزایش‌ می‌یابد. همچنین در مقادیر لنگر وسط دهانه، نیروی محوری ستونها و جابه‌جایی قائم وسط دهانه در نظر گرفتن مؤلفه قائم در تمامی موارد باعث افزایش این پاسخ ها شده است. در بخش دیگر، ارتباط میزان اثرگذاری مقادیر لنگر وسط دهانه، نیروی محوری ستونها و جابه‌جایی قائم وسط دهانه با مقدار شتاب طیفی در مد قائم بیان ‌شده است. نتایج نشان‌دهنده رابطه مستقیم بین این شدت لرزه‌ای و شاخصهای در دست بررسی است. Evaluation of Seismic Performance Indices of Rubber-Friction Bearings in an Isolated Highway Bridge under Near Fault Ground MotionThe past near fault seismic events demonstrate the important effect of vertical components on response of the highway bridges. Due to the high seismicity of the country and number of active faults near the major cities, the probability of occurrence of near-fault earthquakes with significant vertical component in such area is high. Most of the design codes and regulations neglect the vertical component of the event in base isolated structures or over-simplify it. In this research, to determine the effects of the vertical component of earthquakes on such a structure, a bridge model is analysed and designed using rubber-sliding bearings in series known as EDF isolators. The model was analysed once using two horizontal components and again using two horizontal and vertical components. The modelling and analysis was performed in Open Sees Software. Effects of variation of sliding velocity and input vertical component were included in coefficient of friction in sliding part of the model. Nonlinear dynamic time history analysis was carried out using near-fault records of 14 seismic events. The deck midspan moment and deformation, axial force of the piers, and shear force and deformation of isolators have been calculated. It is shown that shear force, deformation and axial force of isolators increase when the vertical component of the ground motion is included. The results also show that the mentioned responses are acceptably approximated by linear regression with spectral value of the excitation at the frequency corresponding to the mode effective on vertical response of the structure.Keywords: Seismic Base Isolation, Vertical Component, Time History Analysis, Highway Bridge.

کلیدواژه‌ها