پایان نامه آنالیز دینامیکی تونل خط 1 متروی تبریز با استفاده از روش عددی

تومان40,000

منطقه مورد مطالعه قسمتی از خط یک مترو که از میدان قونقا آغاز شده و با عبور از چهار راه گازران و چهار راه لاله، در نهایت به میدان امام حسین منتهی می‌شود، مورد بررسی قرار گرفته است که با توجه به اطلاعات موجود از مشخصات توده مجاور تونل در این مسیر، 6 مقطع برای بررسی نتایج نهایی نیروها و لنگرهای ایجاد شده در پوشش تحت بارهای استاتیکی و دینامیکی انتخاب می‌شود. در مدل عددی ، توده مجاور تونل با رفتار الاستوپلاستیک موهر-کلمب مشخص می‌شود.

 

توضیحات

تعداد صفحه: 125 صفحه

کلید واژه‌ها: سازه‌های زیرزمینی، روش عددی، بارگذاری دینامیکی، اندرکنش
چکیده:

سازه‌های زیرزمینی یکی از مهمترین و امروزی‌ترین نیازهای شهرنشینی مدرن بوده و به طور تجربی سازه‌های زیرزمینی نسبت به سازه‌های سطحی از آسیب‌پذیری کمتری برخوردار هستند اما با پیشرفت تکنولوژی، امکان حفر سازه‌های زیرزمینی در بسیاری از شرایط زمین‌شناسی، امکان حفاری فضاهای زیرزمینی در ابعاد بزرگ، تبدیل شدن فضاهای حفاری زیرزمینی در بعضی مناطق به عنوان شریان‌های حیاتی و همچنین گزارشاتی که حاکی از صدمه‌دیدگی و خسارات جدی به فضاهای زیرزمینی در مقابل بارگذاری زلزله می‌باشند، لزوم بررسی و تحلیل سازه‌های زیرزمینی در مقابل بارگذاری دینامیکی مانند امواج زلزله را اجتناب‌ناپذیر می‌نماید.

براساس مطالعات لرزه‌نگاری آذربایجان، چگونگی تمرکز و پراکندگی کانون زمین‌لرزه‌های خفیف در سطح منطقه، حکایت از وضعیت لرزه‌خیزی آن دارد. بارزترین پدیده زمین ساختی منطقه آذربایجان گسل جوان شمال تبریز می‌باشد. وقوع زمین‌لرزه‌های تاریخی بزرگ در شهر تبریز و همچنین تمرکز کانون زمین‌لرزه‌های خفیف بر روی آن، حاکی از فعال بودن این گسل در عهد حاضر می‌باشد، بدین لحاظ امکان تجدید حرکت آن وجود دارد. بنابراین، بررسی دقیق رفتار لرزه‌ای سازه‌هایی نظیر سازه‌های مربوط به قطار شهری تبریز، امری ضروری خواهد بود. در این پایان‌نامه، رفتار لرزه‌ای سازه تونل خط 1 قطار شهری تبریز با روش عددی و با استفاده از نرم‌افزار تفاضل محدود FLAC2D مورد بررسی قرار گرفته است.

منطقه مورد مطالعه قسمتی از خط یک مترو که از میدان قونقا آغاز شده و با عبور از چهار راه گازران و چهار راه لاله، در نهایت به میدان امام حسین منتهی می‌شود، مورد بررسی قرار گرفته است که با توجه به اطلاعات موجود از مشخصات توده مجاور تونل در این مسیر، 6 مقطع برای بررسی نتایج نهایی نیروها و لنگرهای ایجاد شده در پوشش تحت بارهای استاتیکی و دینامیکی انتخاب می‌شود. در مدل عددی ، توده مجاور تونل با رفتار الاستوپلاستیک موهر-کلمب مشخص می‌شود. با مقایسه نتایج حاصل از تحلیل عددی برای مقاطع مشخص می‌شود که عواملی مانند تراز آب زیرزمینی، موقعیت تونل نسبت به سطح بستر، مدول برشی دینامیکی توده مجاور تونل و چند لایه بودن توده مجاور تونل روی بیشینه مقادیر نیروها و لنگر القاء شده در پوشش تونل ناشی از انتشار قائم امواج برشی مؤثر می‌باشند.

 

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                           صفحه

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1- مقدمه. 2

1-2- اهمیت طراحی لرزه‌ای.. 2

1-3- طراحی لرزه‌ای قبل از دهه 90. 3

1-4- طراحی لرزه‌ای در مقایسه با طراحی سنتی.. 4

1-5- سازه‌های سطحی در مقایسه با سازه‌های زیرزمینی.. 5

1-5-1- روش‌های طراحی و آنالیز. 5

1-6- طراحی لرزه‌ای در عصر حاضر. 6

1-7- معرفی نرم‌افزار   FLAC 2D.. 8

1-8- چهارچوب کلی پایان‌نامه. 10

 

فصل دوم: پیشینه تحقیق

2-1- اثرات کلی زلزله. 13

2-1-1- لرزش‌ها و تغییرشکل‌های زمین.. 13

1-4-2- گسیختگی زمین.. 15

2-2- گزارش‌های ثبت شده از عملکرد سازه‌های زیرزمینی در زلزله. 15

2-2-1- روزن و داودینگ… 15

2-2-2- سکول و اون.. 16

2-2-3- ونگ… 17

2-2-4- جاد و شارما 18

2-2-5- مطالعات هشاش و همکاران.. 20

2-2-6-  مطالعات یاشیرو و همکاران.. 22

2-3- مطالعات عددی.. 23

2-3-1- عشق‌آبادی و متین‌منش…. 23

2-3-1-1- پاسخ لرزه‌ای محل به انتشار امواج. 24

2-3-1-2- پاسخ لرزه‌ای سیستم تونل و خاک با درنظر گرفتن اندرکنش خاک و تونل.. 25

2-3-2- آموروسی و بولدینی.. 27

2-3-2-1-  راه حل‌ تحلیلی.. 28

2-3-2-2- آنالیز عددی تونل.. 29

2-3-3- آزادی و حسینی.. 32

2-3-3-1- ارزیابی تنش‌ها در خاک اطراف تونل.. 34

2-3-3-2- تغییرات بالازدگی تونل.. 35

2-3-3-3- ارزیابی نیروها در پوشش…. 36

2-3-3-4- ارزیابی فرکانس لرزه‌ای.. 36

2-3-3-5- ارزیابی دامنه بارگذاری.. 37

2-3-3-6- ارزیابی اثرات خواص مواد پوشش…. 38

2-3-3-7- تغییرات ضخامت پوشش تونل.. 38

2-3-4- علی کمک‌پناه و بهنام شاه‌محمدی.. 39

 

فصل سوم: مواد و روش‌ها

3-1- معرفی ساختگاه و شرایط زمین‌شناسی تونل.. 43

3-1-1-  معرفی خط یک قطار شهری تبریز. 43

3-1-2- منطقه مورد مطالعه. 43

3-1-3- زمین شناسی عمومی منطقه. 44

3-2- مشخصات لرزه‌خیزی ساخت‌گاه قطار شهری تبریز. 45

3-3- گسل‌های مهم مولد زلزله گستره طرح. 46

3-4- برآورد پارامترهای جنبش نیرومند زمین.. 49

3-5- تعیین طیف پاسخ طرح و انتخاب شتاب‌نگاشت‌ها 50

3-6- برآورد سرعت موج برشی با استفاده از آزمایش نفوذ استاندارد. 52

3-7- کاهش مدول برشی دینامیکی.. 53

3-7- مشخصات مصالح.. 54

3-8- فرآیند تحلیل استاتیکی.. 61

3-8-1- تعیین ابعاد مدل و ترسیم هندسه مسأله. 61

3-8-2- انتخاب مدل رفتاری و تعیین پارامترهای آن.. 62

3-8-3- حل مدل و به تعادل رساندن آن قبل از حفاری.. 63

3-8-4- حفر تونل و اعمال ترخیص تنش مناسب… 63

3-8-5- نصب سیستم نگهداری و آزادسازی صددرصد تنش‌ها 64

3-8-6- اعمال شرایط آب زیرزمینی به مدل.. 65

3-9- فرآیند تحلیل دینامیکی.. 66

3-9-1- تدوین تاریخچه زمانی زلزله‌های سطوح طراحی.. 66

3-9-2- اصلاح شتاب‌نگاشت‌های سطوح طراحی لرزه‌ای.. 67

3-9-3- اعمال میرایی.. 68

3-9-4- اعمال شرایط مرزی.. 70

3-9-4-1- مرزهای آرام. 70

3-9-4-2- مرزهای منطقه آزاد. 71

3-9-5- بارگذاری دینامیکی.. 72

3-9-6- برسی صحت تحلیل دینامیکی.. 74

3-10- صحت سنجی مدل‌سازی.. 76

3-10-1- مشخصات مصالح و ویژگی نگاشت‌های زلزله. 77

3-10-2- نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی.. 78

3-10-3- مقایسه نتایج.. 80

 

فصل چهارم: نتایج و بحث

4-1- مقدمه. 83

4-1- نتایج تحلیل‌های عددی استاتیکی مقاطع. 83

4-1-1- نتایج تحلیل عددی مقطع 1. 83

4-1-2- نتایج تحلیل عددی مقاطع 2، 3، 4، 5 و 6. 85

4-2- نتایج تحلیل‌های عددی دینامیکی مقاطع. 88

4-2-1- نتایج تحلیل عددی مقطع 1. 88

4-2-2- نتایج تحلیل عددی مقطع 2، 3، 4، 5 و 6. 97

 

فصل پنجم: نتیجه‌گیری و ارائه پیشنهادات

5-1- نتیجه‌گیری.. 105

5-1-1- نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی.. 105

5-1-2- نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی.. 105

5-2- ارائه پیشنهادات برای مطالعات بعدی.. 106

فهرست منابع.. 108

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                                           صفحه

جدول (1-1)- مقایسه بین روش‌های تحلیل صریح و غیرصریح.. 8

جدول (2-1) افزایش نیروهای احاطه کننده و لنگر خمشی پوشش برای راه‌حل تحلیلی.. 28

جدول(2-2) افزایش نیروهای احاطه کننده و لنگر خمشی پوشش برای راه‌حل عددی.. 29

جدول (2-3)- نتایج آنالیز دینامیکی عددی مقاطع. 40

جدول (3-1)- بزرگترین زمین‌لرزه‌های رخ داده در محدوده 200 کیلومتری ساختگاه 48

جدول (3-2)- چشمه‌های لرزه‌زای گستره طرح و بیشینه توان لرزه‌زایی آنها 49

جدول (3-3)- بیشینه مقدار شتاب زمین (PGA) برای سطوح طراحی لرزه‌ای مختلف… 50

جدول (3-4)- شتاب‌نگاشت‌های منتخب به عنوان حرکت ورودی.. 51

جدول (3-5)- مشخصات به کار رفته برای انجام تحلیل استاتیکی مقطع 1. 55

جدول (3-6)- مشخصات به کار رفته برای انجام تحلیل دینامیکی مقطع 1. 55

جدول (3-7)- مشخصات به کار رفته برای انجام تحلیل استاتیکی مقطع 2. 56

جدول (3-8)- مشخصات به کار رفته برای انجام تحلیل دینامیکی مقطع 2. 56

جدول (3-9)- مشخصات به کار رفته برای انجام تحلیل استاتیکی مقطع 3. 57

جدول (3-10)- مشخصات به کار رفته برای انجام تحلیل دینامیکی مقطع 3. 57

جدول (3-11)- مشخصات به کار رفته برای انجام تحلیل استاتیکی مقطع 4. 58

جدول (3-12)- مشخصات به کار رفته برای انجام تحلیل دینامیکی مقطع 4. 58

جدول (3-13)- مشخصات به کار رفته برای انجام تحلیل استاتیکی مقطع 5. 59

جدول (3-14)- مشخصات به کار رفته برای انجام تحلیل دینامیکی مقطع 5. 59

جدول (3-15)- مشخصات به کار رفته برای انجام تحلیل استاتیکی مقطع 6. 60

جدول (3-16)- مشخصات به کار رفته برای انجام تحلیل دینامیکی مقطع 6. 60

جدول (3-16)- مشخصات تعریف شده برای المان‌های سازه‌ای.. 64

جدول (3-17)- مشخصات حرکات نیرومند زمین در شتاب‌نگاشت حاصل از تحلیل آبرفت ساختگاه 66

جدول (3-18)- دامنه حرکات زمین برای زلزله‌ اصلاح شده براساس سطوح طراحی لرزه‌ای MCL.. 68

جدول (3-19)- مشخصات ژئوتکنیکی مدل صحت‌سنجی برای تحلیل استاتیکی و دینامیکی.. 78

جدول (3-20)- مشخصات سطح مشترک خاک و سازه برای مدل‌سازی صحت‌سنجی.. 78

جدول (3-21)- مشخصات مصالح پوشش تونل برای مدل‌سازی صحت‌سنجی.. 78

جدول (3-22)- مقادیر خالص نیروها و لنگر دینامیکی وارد بر المان پوشش…. 80

جدول (4-1)- نیروها و لنگرهای المان‌های مقطع 1 در انتهای تحلیل استاتیکی.. 85

جدول (4-2)- نیروها و لنگرهای المان‌های مقطع 2 در انتهای تحلیل استاتیکی.. 85

جدول (4-3)- نیروها و لنگرهای المان‌های مقطع 3 در انتهای تحلیل استاتیکی.. 86

جدول (4-4)- نیروها و لنگرهای المان‌های مقطع 4 در انتهای تحلیل استاتیکی.. 86

جدول (4-5)- نیروها و لنگرهای المان‌های مقطع 5 در انتهای تحلیل استاتیکی.. 86

جدول (4-6)- نیروها و لنگرهای المان‌های مقطع 6 در انتهای تحلیل استاتیکی.. 87

جدول (4-7)- مقادیر حداکثر نیروهای وارد بر پوشش برای تحلیل استاتیکی.. 87

جدول (4-7)- نتایج تحلیل عددی دینامیکی مقطع 1. 97

جدول (4-8)- نتایج تحلیل عددی دینامیکی مقطع 2. 97

جدول (4-9)- نتایج تحلیل عددی دینامیکی مقطع 3. 98

جدول (4-10)- نتایج تحلیل عددی دینامیکی مقطع 4. 98

جدول (4-11)- نتایج تحلیل عددی دینامیکی مقطع 5. 98

جدول (4-12)- نتایج تحلیل عددی دینامیکی مقطع 6. 99

جدول (4-13)- حداکثر مقادیر خالص ناشی از بارگذاری دینامیکی برای مقاطع. 99

×
×

سبد خرید