فهرست مطالب شهرام وهدانی

This paper aims to use pushover analysis for performance-based seismic assessment of linings of shallow tunnels constructed in soil that are subjected to vertical shear waves. Pushover analysis is a nonlinear static analysis that works base on pushing laterally 2D numerical nonlinear model of soil with tunnel statically. This analysis considers just ovaling/racking deformation of a lining and compared to the other existing seismic analysis approaches, it has the advantage of using directly a standard acceleration response spectrum as seismic demand. Initially in this paper, responses of a typical tunnel due to four earthquakes were calculated using pushover analysis. In continue, the approach of employing a typical standard acceleration response spectrum as seismic demand was presented using the building’s standard spectrum of FEMA 302 provisions. All the resultant performance points of pushover analyses were then evaluated by carrying out nonlinear dynamic time history analyses and the pushover method was verified. However, further studies are required to propose an acceptable response spectrum for the geotechnical nature of soil deposits containing shallow tunnels as their seismic demand.

این مقاله قصد دارد که با استفاده از تحلیل بارافزون به تحلیل لرزه ای بر مبنای عملکرد پوشش تونل های کم عمقی که در خاک ساخته شده اند و تحت بارگذاری موج برشی قائم قرار گرفته اند بپردازد. تحلیل بارافزون یک تحلیل استاتیک غیرخطی است که بر اساس جابجا کردن جانبی مدل دو بعدی خاک و تونل عمل می کند. این تحلیل تنها مود تغییر شکل اعوجاج (رکینگ) مقطع عرضی پوشش تونل را ارزیابی می کند و نسبت به سایر روش های عددی تحلیل لرزه ای دارای مزیت استفاده از طیف شتاب پاسخ استاندارد نهشته ی خاکی به عنوان تقاضای لرزه ای می باشد. در ابتدا پاسخ یک تونل نمونه بر اثر چهار زلزله به طور جداگانه به وسیله تحلیل بارافزون محاسبه شد. در ادامه روش بکارگیری یک طیف استاندارد نمونه به عنوان تقاضا در تحلیل بارافزون بیان گردید که در آن از طیف استاندارد ساختمان فیما 302 استفاده شد. نتایج تحلیل بارافزون با انجام تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی مورد ارزیابی قرار گرفت و روش تحلیل بارافزون تایید شد. با این وجود برای بکارگیری این روش به مطالعات بیشتری جهت ارائه یک طیف استاندارد قابل قبول، که با طبیعت ژئوتکنیکی نهشته خاکی حاوی تونل کم عمق سازگاری داشته باشد، الزامی است.

روش های تحلیل ساده شده غیرخطی خصوصا روش تکرار تحلیل خطی1 را می توان نامزد بسیار مناسبی برای تحلیل لرزه ای سدهای بتنی وزنی دانست. در این مطالعه سعی شده است مشکلات کاربرد این روش با توجه به خصوصیات سازه سد برطرف شده و ابزار مناسب برای این منظور تهیه و ارائه گردد. الگوریتم لازم برای تهیه منحنی لنگر- انحناء2 درخصوص مقاطع بتنی غیرمسلح که در آنها ترک خوردگی کششی مجاز بوده و رفتار خمیری مصالح در فشار تجربه می گردد، پیشنهاد شده است. در این الگوریتم از نقش فشار محوری بجای عناصر کششی استفاده شده است. درنظرگرفتن پدیده های غیرخطی مانند ترک خوردگی و رفتار غیرخطی بتن بدنه سد در قالب منحنی های رفتاری لنگر-انحناء در روش تکرار تحلیل خطی باعث شده است که بتوان به جای یک تحلیل غیرخطی تاریخچه زمانی از چند تحلیل طیفی خطی در تخمین تغییر نیروهای داخلی مقطع هنگام زمین لرزه استفاده نمود. همچنین سعی شده است که دراین بستر مناسب، اثر اندرکنش سد با بستر سنگی و با دریاچه را ملحوظ نمود. برای پی بردن به دقت روش، یک سد نمونه که در یکی از مراجع مورد مطالعه قرار گرفته، انتخاب و با روش تکرار تحلیل خطی مورد تحلیل قرار گرفته است. مقایسه نتایج نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی در عین سادگی از دقت خوبی برخوردار می باشد.

در این مقاله تحلیل جامع دینامیکی غیرخطی سدهای بتنی قوسی ارائه شده است. در روش پیشنهادی ویژگی های خاص سدهای بتنی قوسی و مدلسازی رفتار واقعی این سازه ها در بارگذاری های شدید دینامیکی لحاظ شده است. این ویژگی ها عبارتند از: مدلسازی اندرکنش آب و سازه با حل المان محدود معادله هلمهولتز، مدلسازی رفتار غیرخطی درزه های ساختمانی سد با دو مدل درز الاستو- پلاستیک و مدل درز گسسته ساده شده، مدلسازی رفتار غیرخطی مادی بتن با مدل های ترک پخشی و مدل های پلاستیک خاص بتن و مدل احتساب فشار آب هیدرودینامیکی داخل درزه های سد. برای اعمال مدل های فوق یک نرم افزار المان محدود برای تحلیل جامع دینامیکی غیرخطی سدهای بتنی وزنی و بتنی قوسی ارائه شده است. برای تایید روش و صحت سنجی برنامه تهیه شده براساس آن، مثال های متعددی از مراجع معتبر ارائه شده و برنامه از طریق آنها صحت سنجی شده است. با استفاده از روش ارائه شده، تحلیل های دینامیکی غیرخطی توام مادی و هندسی و رفتار غیرخطی درزه ها، برای سد ماروپوینت تحت بارگذاری زلزله تفت با مدل های ترک اندود چرخشی و مدل سنت ونانت- کیرشهف و با احتساب اندرکنش کامل دینامیکی سد و مخزن ارائه شده است. نتایج تحلیل ها نشان می دهند که مدل های پیشنهادی توانایی مدلسازی رفتار غیرخطی سدهای بتنی با احتساب تاثیرات هیدرودینامیکی مخزن را به خوبی دارند. سد ماروپوینت با وجود ترک خوردگی شدید پایداری خود را حفظ کرد. تاریخچه زمانی تنش ها و پوش تنش ها نشان می دهند که الگوی ترک خوردگی حاصله تطابق خوبی با تنش های اصلی بیشنه دارد. بعلاوه هیچ ناپایداری عددی حتی با انتخاب گام های زمانی بزرگ مشاهده نشد. از طرف دیگر نتایج نشان می دهند که احتساب تغییر مکان های بزرگ، تاثیر کوچکی بر نتایج دارد. در کل احتساب رفتار غیرخطی هندسی منجر به کاهش ملایم تغییر مکان ها، افزایش تنش های کششی و کاهش تنش های فشاری در تحلیل های سد ماروپوینت گردید. از طرف دیگر، در نظر گرفتن درزهای سد منجر به کاهش تنش های کششی از طریق بازشدن ملایم آنها و در نتیجه تغییر الگوی ترک خوردگی و کاهش نقاط ترک خورده سد خواهد شد.

در این مطالعه با مروری بر ادبیات فنی سدهای بتنی قوسی و سازه های بتنی مشابه، مدلهای تحلیل رفتار غیرخطی هندسی بررسی شده و با در نظر گرفتن ویژگی های خاص سدهای بتنی قوسی، مدل مناسبی برای تحلیل غیرخطی هندسی این سازه ها ارائه شده است. در این مقاله توانایی های کد نگاشته شده توسط مولفین در تحلیل مسائل مختلف سازه ای با رفتار غیرخطی هندسی ارائه گردیده و پس از صحت سنجی با نتایج مراجع معتبر، تحلیل دینامیکی غیرخطی هندسی سد بتنی قوسی ماروپوینت تحت زلزله السنترو با استفاده از مدل سنت ونانت- کیرشهف ارائه گشته است.در این تحلیل پی صلب فرض شده و اندرکنش آب و سازه با ایده جرم افزوده مدل شده است. نتایج نشان می دهند که با استفاده از مدل رفتاری تغییر شکلهای بزرگ سنت ونانت کیرشهف، جابجایی های سد در بارگذاری دینامیکی زلزله کاهش می یابد.این کاهش برای جابجایی بیشینه تاج سد 8 درصد می باشد. از طرف دیگر در حالت کلی تاریخچه زمانی نتایج تنشها نشانگر افزایش تنشهای کششی و کاهش تنشهای فشاری می باشد. این تغییرات برای تنشهای کششی اوج افزایشی در حدود6 درصد و برای تنشهای فشاری اوج کاهشی در حدود 9 درصد را نشان می دهد.به نظر می رسد در بارگذاری های شدید لرزه ای، لحاظ کردن تاثیرات رفتار غیرخطی هندسی در پاسخ دینامیکی سدهای بتنی قوسی ضروری می باشد.

رابطه غیر خطی لنگر- انحنا بعنوان جایگزین رابطه تنش- کرنش در بسیاری از تحلیل های غیر خطی، خصوصا تحلیل های منطبق بر طراحی بر اساس عملکرد، از اهمیت زیادی برخوردار شده است. با توجه به مبانی متفاوت نظری و فرضیات مختلف ساده کننده که برای تعیین این منحنی که توسط دستورالعمل و مراحل مختلف پیشنهاد شده است، روشی برای مقایسه نتایج مبانی مختلف و همچنین تاثیر تغییر محل محور خنثی در پرورش که بتوان آنرا در خود منحنی لنگر انحنا منظور نمود، پیشنهاد شده است. در ادامه سعی شده است با استفاده از یک مثال حساسیت تحلیل غیر خطی استاتیکی به تغییرات بدست آمده مورد آزمایش قرار گیرد. نتایج نشان می دهد که در مرحله اول انطباق بسیار خوبی بین روش های مختلف برای محاسبه منحنی لنگر- انحنا و همچنین محل محور خنثی، علیرغم مبانی متفاوت این روش ها، وجود دارد. در مرحله بعدی تصحیح منحنی لنگر انحنا بواسطه تغییر محل محور خنثی می تواند تاثیر بسزایی در دقت نتایج این تحلیل های غیرخطی داشته باشد.

در سال های اخیر استفاده از روش طراحی مبتنی بر عملکرد در سازه ها با توجه به خصوصیات این نوع طراحی گسترش یافته است. بکارگیری این روش در طراحی و ارزیابی پوشش تونل ها به منظور درک عمومی رفتار پوشش تونل و توده زمین با در نظر گرفتن اهداف عملکردی بسیار سودمند می باشد. از میان روش های متداول تحلیل و طراحی تونل ها، روش همگرایی-همجواری با نگرش و گام های روش تحلیل و طراحی مبتنی بر عملکرد, تطابق خوبی دارد. در این تحقیق سعی شده است با بهره گیری از مفاهیم روش همگرایی-همجواری و روال طراحی مبتنی بر عملکرد، روشی برای تعیین رفتار پوشش تونل با وجود پدیده هایی نظیر خواص غیرخطی.توده میزبان و فشار جانبی غیر یکنواخت پیشنهاد گردد. با توجه به حساسیت بیشتر تونل های سگمنتی به پدیده های فوق, این نوع پوشش مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی های انجام شده نشان دهنده دقت مطلوب نتایج حاصل از تحلیل و طراحی به روش پیشنهادی, با وجود ساده.سازی های صورت گرفته در آن هستند.

در این مقاله روش ترکیبی جدیدی در فضای فرکانسی که در آن از روش های المان مرزی و المان محدود به ترتیب برای مدلسازی توده اطراف تونل و پوشش آن استفاده شده است، معرفی میگردد. استفاده از توابع شکلی مثلثاتی برای مدل سازی پوشش با توجه به محدودیت روش به شکل دایره ای تونل، باعث کاهش زیاد حجم محاسباتی موضوع اندرکنش پوشش و توده اطراف براثر عبور موج شده است، در حالیکه تطبیق نتایج با تغییر شکل های واقعی همخوانی خوبی را نشان می دهد.حدود اعتبار روش از طریق مطالعه پارامتریک انجام شده روی مشخصات مقاومتی حلقه، محیط اطراف و فرکانس موج عبوری مشخص شده است.نتایج شامل بررسی تغییرات تنش های حلقوی و برشی در پیرامون تونل، نیروهای داخلی پوشش و ضرائب تشدید دینامیکی آنها می باشد.

تحلیل دو بعدی دره های V شکل پر از رسوب نیاز به محاسبات عددی پیچیده ای دارد که معمولا هر مورد خاص توسط برنامه هایی با امکانات احتساب اثر اندرکنش تحلیل می گردد.در این تحقیق روشی برای ترکیب سیستم نوروفازی و برنامه تحلیل اندرکنش به منظور تعیین پاسخ این دره ها و نیز قوانین حاکم بر رابطه بین مشخصات دره و پاسخ آن به تحریک به صورت قوانین فازی ارائه شده است. با استفاده از برنامه تحلیلی مجموعه ای از داده های طیف پاسخ دره های متفاوت بدست آمده و با تعلیم سیستم نوروفازی بوسیله این داده ها پاسخ برای موارد جدید بدون نیاز به مدل عددی محاسبه شده است. همچنین سعی شده است از قوانین فازی بدست آمده برای شناخت کلی از سیستم وتحصیل پاسخ در مواردی که اطلاعات قطعی در دست نیست استفاده شود.