ارزيابي اندركنش خاك و سازه ايستگاه مترو به روش تفاضل محدود

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

عمران

كارشناسي ارشد

سيستم حمل و نقل زيرزميني يك راه حل مهم براي حل مشكل ترافيك شهرهاي بزرگ است. با افزايش جمعيت در شهرهاي بزرگ، استفاده از سيستم حمل و نقل ريلي شهري بيش از پيش در دنيا افزايش پيدا كرده است. در اين پژوهش، يك ايستگاه مترو دو طبقه با سه دهانه در يك خاك 9 لايه به عمق 80 متر و طول 200 متر، در نرم افزار FLAC3D مدل شده است. اين سيستم ابتدا تحت شرايط استاتيكي به تعادل رسيده و پس از آن تحت بارگذاري ديناميكي قرار گرفته است. امواج سطحي زلزله توسط نرم افزار SHAKE2000 به امواج در عمق منفي 80 متر تبديل و به مدل در FLAC3D اعمال شد. شتاب نگاشت‌هاي اعمال شده؛ شتاب نگاشت زلزله بم، رودبار-منجيل و ال-سنترو مي‌باشند. پس از تحليل ديناميكي، تنش‌هاي افقي و برشي ايجاد شده در مدل در 7 مقطع طولي و 18 نقطه در عمق پروفيل خاك براي هر مقطع بررسي و تنش‌هاي عمودي ايجاد شده در اطراف ايستگاه مترو با روابط موجود مقايسه شده است. در مقاطع نزديك به ايستگاه مترو، تمركز موضعي تنش‌هاي عمودي و برشي در نواحي تماس سازه و خاك (به‌ويژه ديواره‌ها و كف) به‌وضوح مشاهده شده و تفاوت معناداري ميان تنش‌هاي افقي (σ_xx) دو ديواره سمت راست و چپ سازه در اثر نوع زلزله ثبت گرديد. در مقاطع دور از ايستگاه، توزيع تنش‌هاي افقي در خاك نسبتاً يكنواخت‌تر بوده و تفاوت ميان زلزله‌ها بيشتر تابع محتواي فركانسي و بيشينه شتاب زمين آن‌ها بوده است. نتايج به‌دست آمده نشان داد كه توزيع تنش‌هاي برشي و افقي در لايه‌هاي مختلف خاك وابستگي بالايي به مشخصات ديناميكي خاك، عمق بررسي تنش و ويژگي‌هاي زلزله اعمال‌شده دارد. با توجه به تحليل‌ها، در اكثر مقاطع، زلزله بم با بيشينه شتاب زمين بالاتر، منجر به مقادير بيشتر تنش‌هاي افقي و برشي شده است. مقايسه نتايج عددي تنش‌هاي قائم(σ_zz) وارد بر كف ايستگاه مترو با رابطه سيد و ادريس نشان داد كه مقدار تنش‌هاي قائم در زير ستون‌ها و ديواره‌ها انطباق مناسبي با مقادير تجربي داشته و اختلاف در محدوده 10 تا 15 درصد قرار دارد. در ادامه، فشارهاي افقي (σ_xx) وارد بر ديواره‌هاي ايستگاه مترو تحت اثر زلزله با استفاده از مدل عددي استخراج و با نتايج حاصل از روابط كلاسيك مونونوبه–اوكابه و ضوابط نشريه 308 (دستورالعمل طراحي ديواره‌هاي حائل)، نشريه 804 (ضوابط طراحي ايستگاه‌هاي مترو) و مبحث هفتم مقررات ملي ساختمان مقايسه شد. در مواردي خاص، اختلاف بين تحليل عددي و روابط آيين‌نامه‌اي به بيش از 30 درصد نيز رسيده است. در نهايت، نتايج نشان مي‌دهد كه تحليل عددي تنش‌هاي افقي و برشي با درنظر گرفتن اندركنش خاك و سازه، درك جامع‌تري از نحوه‌ي توزيع تنش‌ها در پروفيل خاك و اطراف سازه ايستگاه مترو نسبت به آيين‌نامه‌هاي مرتبط ارائه مي‌دهد.

236186

ژئوتكنيك

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان