فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

ارزیابی عملکرد لرزه‌ای پل‌های بتن‌مسلح مستقیم دارای نامنظمی به‌دلیل ارتفاع نابرابر ستون‌ها و طول نابرابر دهانه‌ها تحت اثر خوردگی کلرایدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه سازه، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران و محیط‌زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
چکیده
امروزه اهمیت پل‌ها، با توجه به خدمت‌رسانی آنها در سیستم حمل‌ونقل شهری و بین‌شهری، کاملاً آشکار است و نامنظم بودن ساختار پل‌ها از دیدگاه هندسی، موجب بحرانی‌تر شدن عملکرد آنها حین رخداد زلزله می‌شود. محدودیت‌های محیطی نظیر توپوگرافی محل احداث از جمله مهم‌ترین مواردی هستند که طراحی پل‌ها و ساختار آنها را به سمت نامنظمی سوق می‌دهند. از میان عوامل متعدد نامنظمی، یکی از عوامل مهم، ارتفاع نابرابر ستون‌ها بوده و طول نابرابر دهانه‌ها نیز عامل دیگری می‌باشد که در این پژوهش، هر دو مورد بررسی قرار گرفته‌اند. همچنین، خوردگی کلرایدی از شایع‌ترین عوامل محیطی است که موجب زوال خصوصیات مصالح ستون‌ها شده و تشدید آسیب‌دیدگی پل‌های بتن مسلح تحت اثر زلزله را به دنبال دارد. در این پژوهش، یک پیکربندی هندسی منظم و شش پیکربندی نامنظم پل بتن مسلح با عرشه جعبه‌ای (3 سلولی) و 4 دهانه، در نرم‌افزار CSi Bridge طراحی شد. در ادامه رفتار غیرخطی ستون‌ها با انجام آنالیز چرخه‌ای صحت‌سنجی شده و تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی با در نظر گرفتن درصد‌های گوناگون خوردگی آرماتورها در نرم‌افزار OpenSees صورت گرفت. نتایج نشان‌دهنده آن است که افزایش درصد خوردگی، موجب افزایش دریفت ستون‌ها در هر دو راستای طولی و عرضی می‌گردد. همچنین در تمامی پل‌های نامنظم، حساسیت دریفت‌ها به درصد خوردگی بیشتر شده و دریفت‌ها با نرخ سریع‌تری افزایش می‌یابند. در پل‌های نامنظم با طول نابرابر دهانه‌ها، با گذر خوردگی از مقدار 30 درصد، نرخ افزایش دریفت عرضی در تمامی این پل‌ها افزایش یافته که نسبت افزایش آن تا شش برابر نیز می‌باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

AASHTO. (2011). AASHTO Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design. American Association of State Highway and Transportation Officials.
Afsar Dizaj, E., & Kashani, M. M. (2020). Numerical investigation of the influence of cross-sectional shape and corrosion damage on failure mechanisms of RC bridge piers under earthquake loading. Bulletin of Earthquake Engineering, 18(10), 4939-4961.
Afsar Dizaj, E., & Kashani, M. M. (2022). Nonlinear structural performance and seismic fragility of corroded reinforced concrete structures: Modelling guidelines. European Journal of Environmental and Civil Engineering, 26(11), 5374-5403.
Afsar Dizaj, E., Madandoust, R., & Kashani, M. M. (2018). Exploring the impact of chloride-induced corrosion on seismic damage limit states and residual capacity of reinforced concrete structures. Structure   and Infrastructure Engineering, 14(6), 714-729.
Afsar Dizaj, E., Salami, M. R., & Kashani, M. M. (2023). Impact of asymmetrical corrosion of piers on seismic fragility of ageing irregular concrete bridges. Structure and Infrastructure Engineering, 1-20.
Akbari, R. (2012). Seismic fragility analysis of reinforced concrete continuous span bridges with irregular configuration. Structure and Infrastructure Engineering, 8(9), 873-889.
Akbari, R., & Maalek, S. (2010). Adequacy of the seismic analysis methods for single-column-bent viaducts considering regularity and higher modes effects. Journal of Vibration and Control, 16(6), 827-852.
 Aviram, A., Mackie, K. R., & Stojadinovic, B. (2008). Effect of abutment modeling on the seismic response   of bridge structures. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 7, 395-402.
Berry, M., Parrish, M., & Eberhard, M. (2004). PEER Structural Performance Database User's Manual (Version 1.0). University of California, Berkeley.
Burton, H. V., Doorandish, N., & Shokrabadi, M. (2018). Probabilistic evaluation of combination rules for seismic force demands from orthogonal ground motion components. Engineering Structures, 177, 234-243.
California Department of Transportation (CALTRNS). (2020). Seismic Design Criteria. CALTRNS.
Celik, A., Yalciner, H., Kumbasaroglu, A., & Turan,   A. İ. (2022). An experimental study on seismic performance levels of highly corroded reinforced concrete columns. Structural Concrete, 23(1), 32-50.
Choe, D.-E., Gardoni, P., Rosowsky, D., & Haukaas, T. (2009). Seismic fragility estimates for reinforced concrete bridges subject to corrosion. Structural Safety, 31(4), 275-283.
Cui, F., Zhang, H., Ghosn, M., & Xu, Y. (2018). Seismic fragility analysis of deteriorating RC bridge substructures subject to marine chloride-induced corrosion. Engineering Structures, 155, 61-72.
Dizaj, E. A., Madandoust, R., & Kashani, M. M. (2018). Probabilistic seismic vulnerability analysis of corroded reinforced concrete frames including spatial variability of pitting corrosion. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 114, 97-112.
Dolati, A., Taghikhany, T., Khanmohammadi, M., & Rahai, A. (2015). Scenario-based seismic performance assessment of regular and irregular highway bridges under near-fault ground motions. Earthquakes and Structures, 8(3), 573-589.
Heydarpour, K., & Tehrani, P. (2022). Influence of abutment stiffness and strength on the seismic response of horizontally curved RC bridges in comparison with equivalent straight bridges at different seismic intensity levels. Shock and Vibration, Article 3532331.
Hsu, T. T., & Mo, Y.-L. (2010). Unified Theory of Concrete Structures. John Wiley & Sons.
Kaleybar, R. S., & Tehrani, P. (2021). Investigating seismic behavior of horizontally curved RC bridges with different types of irregularity in comparison with equivalent straight bridges. Structures, 33, 2570-2586.
Kashani, M. M., Crewe, A. J., & Alexander, N. A. (2013a). Nonlinear cyclic response of corrosion-damaged reinforcing bars with the effect of buckling. Construction and Building Materials, 41, 388–400.
Kashani, M. M., Crewe, A. J., & Alexander, N. A. (2013b). Nonlinear stress–strain behaviour of corrosion-damaged reinforcing bars including inelastic buckling. Engineering Structures, 48, 417-429.
Koh, S., & Stephens, R. (1991). Mean stress effects on low cycle fatigue for a high strength steel. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 14(4), 413-428.
Li, H., Li, L., Zhou, G., & Xu, L. (2020). Time-dependent seismic fragility assessment for aging highway bridges subject to non-uniform chloride-induced corrosion. Journal of Earthquake Engineering, 1-31.
Mander, J. B., Priestley, M. J. N., & Park, R. (1988). Theoretical stress-strain model for confined concrete. Journal of Structural Engineering, 114(8), 1804-1826.
Manson, S. S. (1965). Fatigue: A Complex Subject—Some Simple Approximations [Technical Report]. NASA.
Mazzoni, S., McKenna, F., Scott, M. H., & Fenves,     G. L. (2006). OpenSees command language manual. Pacific Earthquake Engineering Research Center, 264(1), 137-158.
Mergos, P., & Kappos, A. (2013). A combined local damage index for seismic assessment of existing RC structures. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 42(6), 833-852.
Nazari, S., & Tehrani, P. (2024a). Seismic performance evaluation of irregular RC bridges considering chloride corrosion and different length of spans. 9th International Conference on Seismology and Earthquake Engineering.
Nazari, S., & Tehrani, P. (2024b). Evaluating the effect of corrosion on the seismic performance of irregular reinforced concrete bridges with different column heights. 9th International Conference on Seismology and Earthquake Engineering.
Sajed, M., & Tehrani, P. (2020). Effects of column and superstructure irregularity on the seismic response of four-span RC bridges. Structures, 28, 1400-1412.
Scott, B. D., Park, R., & Priestley, M. J. N. (1982). Stress-strain behavior of concrete confined by overlapping hoops at low and high strain rates. Journal of the American Concrete Institute, 79(1), 13-27.
Seify Asghshahr, M., & Rahai, A. (2018). Pushover analysis of reinforced concrete bridges under chloride-induced corrosion. Amirkabir Journal of Civil Engineering, 50(1), 73-88.
Tehrani, P., & Ghanbari, R. (2021). Investigating different methods for application of earthquake records in seismic evaluation of irregular RC bridges considering incident angles. Structures, 34, 1234–1248.
Xu, J.-G., Wu, G., Feng, D.-C., Cotsovos, D. M., & Lu, Y. (2020). Seismic fragility analysis of shear-critical concrete columns considering corrosion induced deterioration effects. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 134, 106165.
Yalciner, H., Sensoy, S., & Eren, O. (2015). Seismic performance assessment of a corroded 50-year-old reinforced concrete building. Journal of Structural Engineering, 141(12), 04015001.

  • تاریخ دریافت 20 تیر 1403
  • تاریخ بازنگری 25 شهریور 1403
  • تاریخ پذیرش 28 شهریور 1403