پژوهشنامه زلزله شناسی و مهندسی زلزله
سال یازدهم شماره 4 (پیاپی 42، زمستان 1387)

پلهای جاده ای از عمده ترین و مهمترین سازه های واقع در شریانهای حیاتی شهری و برون شهری هستند. پلهای چند دهانه ساده بتنی، به عنوان یکی از پرکاربردترین انواع پل جهت استفاده در دهانه های کوتاه و متوسط مطرح می-باشند. این پلها همواره در معرض خطر افتادن عرشه در محل درزهای انبساط در طول زلزله می باشند. پلهای متعددی در زمین لرزه های گذشته به دلیل سقوط عرشه از تکیه گاه، نشیمنگاه و یا درزهای انبساط تخریب شده اند. این نحوه شکست در صورت حذف درزهای انبساط و استفاده از دال پیوند قابل برطرف کردن است. دال پیوند معمولا در پلهای دهانه ساده برای کاهش یا حذف درزهای انبساط و اجتناب از مشکلات ناشی از آن به کار می رود. این مقاله نتایج مطالعه تحلیلی بر روی رفتار و پاسخ لرز های پلهای بتنی چند دهانه که توسط دال پیوند به یکدیگر متصل شده اند را ارائه می دهد. از مدلهای سه بعدی برای ارزیابی پاسخ لرزه ای این پلها استفاده شده است. دو نوع تحلیل طیفی و تاریخچه زمانی خطی در دو راستای عرضی و طولی بر روی مدلها انجام گرفته است.
نتایج نشان می دهد که با جایگزینی درزهای انبساط توسط دال پیوند، پریود طبیعی پلها دچار کاهش و برش پایه در آن افزایش می یابد. همچنین دال پیوند باعث کاهش در تقاضای لرزه ای پایه داخلی در هنگام وقوع زلزله در راستای عرضی خواهد شد.

در ایران مدلسازی ها و تحقیقات انجام شده در مورد عملکرد دیوارهای برشی فولادی عمدتا در سازه های فولادی صورت گرفته است. در تحقیق حاضر ظرفیت باربری دیوارهای برشی فولادی در قابهای بتن مسلح تحت آنالیز استاتیکی افزاینده غیرخطی مورد مطالعه قرار گرفته است. به دلیل جذب انرژی، سختی زیاد و اجرای سریع دیوار برشی فولادی این عضو می تواند جایگزین بسیار خوبی برای سایر عناصر باربر جانبی در ساختمانهای جدید یا جهت بهسازی لرزه ای سازه های موجود باشد. بدین منظور قاب یک طبقه یک دهانه بتنی، همراه با دیوار برشی فولادی در نرم افزار ANSYS11 مدلسازی گردیده است. برای اعضای قاب از المان Solid و برای دیوار برشی فولادی از المان Shell استفاده شده است و سازه حاصل مورد تحلیل استاتیکی غیرخطی افزاینده قرار گرفته است و ظرفیت باربری جانبی آن محاسبه گردیده است. ورق به ضخامتهای 1/0 تا 6/0 سانتیمتر در سه حالت اتصال به قاب بتنی (اتصال کامل ورق فولادی به قاب بتنی، اتصال ورق فولادی فقط به تیرها و اتصال ورق فولادی فقط به ستونهای قاب) مدلسازی و مورد بررسی قرار گرفته است. با داشتن رابطه ظرفیت ورق در حالت اتصال کامل قاب و ورق، برای بدست آوردن ظرفیت دیوار برشی فولادی در حالت اتصال ورق فقط به تیرهای قاب، ضریبی پیشنهاد گردیده است.
افزایش چشمگیر ظرفیت باربری تا 7/7 برابر و کاهش تغییرمکان جانبی تا 77% تحت اثر باری نزدیک به هشت برابر ظرفیت نهایی قاب بتنی بدون دیوار برشی فولادی و افزایش میزان جذب انرژی تا 36/3 برابر (برای ورق به ضخامت 4/0 سانتیمتر در حالت اتصال کامل قاب و ورق فولادی)، حکایت از عملکرد مناسب این سیستم باربر جانبی دارد. در پایان جزئیات اجرایی برای اضافه کردن ورق فولادی به سازه بتنی موجود نیز ارائه شده است.

یکی از تحلیل های ارائه شده در دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمانهای موجود، تحلیل استاتیکی غیر خطی است. در سالهای اخیر، برای بهبود هر چه بیشتر این روش تحلیل، تحلیل استاتیکی فزاینده غیر خطی مودی که امکان ملحوظ کردن تمامی مودهای مؤثر در سازه را به کاربر می دهد ارائه شده است. اساس این روش تحلیل، بر پایه تبدیل منحنی ظرفیت سازه چند درجه آزادی، به مدل رفتاری سازه یکدرجه آزادی است که تاکنون از مدل رفتاری دوخطی برای تحقق هدف فوق استفاده می شد که این مدل رفتاری برای قابهای بتنی، به دلیل عدم امکان ملحوظ کردن مرحله ترک خوردگی بتن، سبب افزایش درصد خطای تحلیلهای فوق شده است. برای برطرف کردن این نقیصه در این مقاله، یک مدل رفتاری سه خطی ارائه شده است که امکان لحاظ کردن مرحله ترک خوردگی بتن نیز در آن میسر است. بررسی نتایج حاصل از مطالعه مدلهای ارائه شده در این مقاله تحت تحلیلهای استاتیکی غیرخطی مودی با استفاده از مدل رفتاری سه خطی ارائه شده، حاکی از آن است که مدل رفتاری سه خطی ارائه شده سبب افزایش دقت قابل توجه این روش تحلیل، به خصوص در سازه های بتنی شده است.

منحنی های شکنندگی لرزه ای احتمال فراگذشت پاسخ سازه از مقدار حالت حدی تعیین شده برای آن، به ازای مقادیر مختلف یک معیار شدت زلزله را بیان می نماید. منحنی های شکنندگی لرزه ای به صورت تجربی و تحلیلی ارائه می شوند. روش تجربی بر پایه اطلاعات حاصل از گزارش خرابی پلها در زلزله های گذشته استوار می باشد، اما در روش تحلیلی پاسخهای لرزه ای حاصل از تحلیل پلها به کار برده می شود. چون اطلاعات خسارت در اغلب پلهای بزرگراهی موجود در کشور کافی نیست، در این مطالعه از روش تحلیلی برای ایجاد منحنی های شکنندگی این قبیل پلها استفاده می گردد. به این منظور، مجموعه ای از زمین-لرزه های منطبق با مشخصات ساختگاه، گسلهای منطقه، فاصله از گسل منشاء و سایر شاخص ها در تحلیل تاریخچه زمانی مد نظر قرار گرفت. منحنی های شکنندگی لرزه ای را می توان برای شاخص های خرابی گوناگون از جمله برای وضعیت پاسخ در تکیه گاه ها و ستونها ارائه کرد. بین این موارد، شکل پذیری انحنای ستون برای تعیین منحنی های شکنندگی در نظر گرفته شد. در این مطالعه منحنی های شکنندگی لرزه ای برای یک مدل پل سه دهانه با شاهتیرهای بتنی پیوسته ارائه می شود. برای تحلیل سه بعدی پل از نرم افزار OpenSees استفاده گردید. همچنین در طی محاسبات، 30 رکورد زلزله در تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی به کار گرفته شد. نتایج احتمال فراگذشت پاسخ از شاخص های تعریف شده را برای شدت زلزله های مختلف بیان می کند.