ارزیابی ظرفیت سازه نهایی تونل در شرایط زلزله بر مبنای آنالیز غیر خطی سازه و زمین

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران،واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 عضو هیات علمی ، گروه سازه و زلزله دانشکده فنی مهندسی دانشگاه آزاد اسلامی(واحد تهران جنوب)

چکیده

از آنجا که تحلیل سازه های زیرزمینی در شرایط لرزه‌ای بیشتر براساس محیط زمین غیر خطی و سازه خطی انجام شده است، در نظر گرفتن رفتار غیر خطی خاک و تونل در برابر زلزله برای رسیدن به پاسخهای واقعی در عمل از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این راستا، علاوه بر تحلیل خطی، بررسی آنالیز غیر خطی لرزه‌ای زمین و سازه تونل مترو تهران به روش شبه استاتیکی با استفاده از نرم‌افزار ABAQUS و با استفاده از مدل رفتاری پلاستیک آسیب دیده بتن برای پوشش بتنی و مدل موهرکلمب برای خاک میزبان تونل انجام شد. شبیه‌سازی‌ها تحت 3 حالت بارگذاری تغییر شکل آزاد زمین، بیضی گون و کج شدگی و در دو سطح خطر زلزله طراحی بهره برداری (ODE)و بیشینه زلزله طراحی (MDE) انجام شد. سپس منحنی ظرفیت سازه و در نهایت ضریب رفتار برای پوشش نهایی تونل‌ها در شرایط ذکر شده بدست آمد. نتایج نشان دادند وضعیت تنش‌های ایجاد شده و خسارت وارده بر پوشش تونل در هر 3 حالت شبیه یکدیگر می‌باشد. با توجه به نتایج بدست آمده از شبیه سازی‌ها، ضریب رفتار برای طراحی در سطح خطر یک و با توجه به اهمیت سازه تونل 1 الی 5/1 و در سطح خطر 2 برابر 5/2 پیشنهاد شد. همچنین نتایج نشان دادند در حالت تحلیل خطی سازه نهایی تونل برای شرایطODE جوابگوست، اما برای شرایطMDE کفایت لازم را ندارد. از طرفی با همین شرایط با نظربه تحلیل غیرخطی و با اعمال ضریب رفتار، پوشش در هر دو شرایط جوابگو می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the capacity of the final tunnel lining under earthquake conditions based on non-linear analysis of the ground structure

نویسندگان [English]

  • rahim hassani 1
  • Ata Hojatkashani 2
1 Department of Civil Engineering, South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran,Iran
2 Faculty member,Structure and Earthquake group, Department of Civil Eng Islamic Azad Uni, South Tehran branch
چکیده [English]

Since the analysis of underground structures under seismic conditions is done based on nonlinear ground and linear structures, considering the nonlinear behavior of the soil and tunnel against earthquakes is important in order to achieve real responses. In this regard, in addition to linear analysis, nonlinear seismic analysis of the Tehran Metro tunnel by quasi-static method using ABAQUS software was investigated. The damaged concrete behavior model and mohr-coloumb model were used for tunnel lining and soil in numerical simulation, respectively. The simulations were carried out under three conditions of free field, ovaling, and racking, and at two levels of hazardous earthquake of Operation Design Earthquake (ODE) and Maximum Design Earthquake (MDE). Then, the structural capacity curve and the behavior coefficient for the final tunnel lining were obtained. The results showed that the stresses status and the damage caused to the tunnel lining in each of the three conditions are similar. According to the results of the simulations, behavioral coefficient by considering the importance of the tunnel structure for risk level 1 and 2 were proposed 1-1.5 and 2.5, respectively. The results also indicated that in the linear analysis mode, the tunnel final structure is responsive to the ODE conditions, but it does not suffice for MDE condition. On the other hand, the tunnel lining is safe in the both situations with considering the nonlinear analysis, and applying the behavior coefficient.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Earthquake Load
  • Underground Structures
  • Tunnel Lining
  • Concrete Damage Model
  • Nonlinear analysis