نوع زلزله

۰۳/۲

۰۹۶/۰

۱۹۸/۰

۴/۵

۱۹۷۰

Lytgi Greek

۲/۱<a/v

Hav

۲-۶-۵-۲- مدل های المان محدود سیستم های خاک و تونل
برای تحلیل مدل های خاک تونل از سه نوع مدل به ابعاد ۴۰×۵۰۰ و ۱۰۰×۸۰۰ متر (تونل با فاصله از سنگ بستر) و ۲۱×۵۰۰ متر (تونل نزدیک سنگ بستر) استفاده شده است. به طوری که ضخامت از سنگ بستر تا زیر تونل در مدل های ۴۰×۵۰۰ متر ۲۰ متر، در مدل های ۱۰۰×۸۰۰ متر و در مدل های ۲۱×۵۰۰ متر ۱ متر می باشد. تونل مورد استفاده شده در این مقاله دارای قطر خارجی ۱۰ متر و ضخامت آستری ۵/۰ متر می­باشد و ضخامت خاک روی تمام تونل ها ۱۰ متر و رفتار خاک در تمام مدل ها الاستیک فرض شده است. رفتار بتن استفاده شده در تونل، الاستیک با مقاومت فشاری MPa 28 و دانسیته Kg/m3 ۲۴۰۰ فرض شده است. به منظور لحاظ کردن اثر سربارهای احتمالی روی سطح خاک، یک بار خطی به شدت (N/M)14715 و به طول ۴۰ متر بر روی سطح خاک در مرکز مدل ها قرار دارد. همچنین نوع المان های به کار رفته در مدل های خاکی از نوع دو بعدی، کرنش صفحه ای، سه و چهار گره ای و پیوسته می باشد.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

در مسائل دینامیکی برای جذب انرژی وارد شده به مدل از مرزهای جاذب انرژی استفاده می شود که برای مدل ها از مدل میراگر یا مرز ویسکوز استفاده می شود.
با توجه به اینکه اطراف سازه های زیرزمینی مانند تونل، خاک وجود دارد و سطح خارجی آن در تماس با خاک می باشد (محل سطح جدایش خاک و تونل) و همچنین با توجه به دینامیکی بودن تحلیل ها، بایستی اصطکاک خاک و تونل به نحو درستی در نرم افزار تعریف شود. روش اصطکاکی تعریف شده در مدل ها روش کلمب می باشد. که در آن ضریب اصطکاک را می­توان با تقریب خوبی برابر ۶/۰ در نظر گرفت. شکل (۲-۳۴) برای مثال مدل المان محدود ۴۰×۵۰۰ و شکل (۲-۳۵) برای مثال مدل المان محدود ۲۱×۵۰۰ را نشان می دهد.
شکل (۲-۳۴) مدل المان محدود تونل در فاصله ۲۰ متری از سنگ بستر
شکل (۲-۳۵) مدل المان محدود تونل در فاصله ۱ متری از سنگ بستر
۲-۶-۵-۳- پاسخ لرزه ای خاک تونل
۲-۶-۵-۳-۱- اثر نوع خاک در میزان تشدید
پاسخ لرزه ای یک سیستم خاک تونل در هنگام زلزله تحت تأثیر اندرکنش دو سیستم مرتبط با هم، تونل و خاک قرار دارد. تمام مدل های خاک تونل اشاره شده در بخش های قبلی را تحت آنالیز دینامیکی قرار می دهیم و مقدار شتاب بیشینه در برابر عمق را روی خط مرکزی مدل از سنگ بستر تا سطح خاک را رسم می کنیم تا میزان تشدید شتاب بیشینه در اثر وجود خاک مشخص گردد. شکل (۲-۳۶) مر بوط به نمودار های توزیع شتاب بیشینه در برابر عمق برای مدل های خاکی ۴۰×۵۰۰ متر و شکل (۲-۳۷) مر بوط به مدل های خاکی ۱۰۰×۸۰۰ متر، تحت زلزله Hav می باشد. همانطور که در شکل ها پیداست، میزان بیشینه شتاب در محل تونل بیشتر می باشد که این به دلیل اندرکنش خاک و تونل و تفاوت سختی خاک و تونل می باشد. میزان تشدید شتاب در خاک DS بیشتر می باشد که علت این مسئله نزدیک بودن پریود خاک DS به پریود زلزله Hav می باشد.
شکل (۲-۳۶) اثر نوع خاک در میزان بیشینه شتاب برای مدل های خاکی ۴۰×۵۰۰
شکل (۲-۳۷) اثر نوع خاک در میزان بیشینه شتاب برای مدل های خاکی ۱۰۰×۸۰۰
۲-۶-۵-۳-۲- اثر ضخامت خاک از سنگ بستر در میزان تشدید شتاب
یکی از مهمترین عوامل در پاسخ لرزه ای خاک تونل اثر ضخامت خاک روی سنگ بستر تا زیر تونل می باشد. شکل های (۲-۳۷) تا (۲-۴۱) مربوط به اثر ضخامت خاک از سنگ بستر بر میزان تشدید بیشینه شتاب، در خاک های مختلف می باشد. مشاهده می شود که، میزان تشدید شتاب در محل تونل بسیار بیشتر از قسمت های دیگر مدل خاکی می باشد. که این امر به دلیل وجود تونل در محیط خاکی و پدیده اندرکنش خاک تونل می­باشد. میزان تشدید بیشینه شتاب در محل تونل و در تمام خاک ها تحت زلزله Hav در مدل های ۱۰۰×۸۰۰ متر بیشتر از مدل های ۴۰×۵۰۰ می­باشد. یعنی با افزایش ضخامت خاک از سنگ بستر میزان تشدید شتاب بیشتر می شود و هر چه پریود خاک و زلزله به یکدیگر نزدیکتر باشند میزان تشدید بیشتر خواهد بود.
شکل (۲-۳۸) اثر ضخامت خاک از سنگ بستر بر میزان تشدید شتاب برای مدل های ۴۰×۵۰۰ و ۱۰۰×۸۰۰
شکل (۲-۳۹) اثر ضخامت خاک از سنگ بستر بر میزان تشدید شتاب برای مدل های ۴۰×۵۰۰ و ۱۰۰×۸۰۰
شکل (۲-۴۰) اثر ضخامت خاک از سنگ بستر بر میزان تشدید شتاب برای مدل های ۴۰×۵۰۰ و ۱۰۰×۸۰۰
شکل (۲-۴۱) اثر ضخامت خاک از سنگ بستر بر میزان تشدید شتاب برای مدل های ۴۰×۵۰۰ و ۱۰۰×۸۰۰
۲-۶-۵-۴- اثر اندرکنش لرزه­ای خاک تونل بر تشدید تنش ها و کرنش ها در محیط تونل
جهت بررسی اثر ضخامت خاک از سنگ بستر، بر تشدید یافتگی تنش ها و کرنش ها در محیط تونل، (حداکثر تنش های اصلی در صفحه ( ) و حداکثر تنش برشی () و همچنین حداکثر کرنش اصلی در صفحه () و حداکثر کرنش برشی ())تونل را در دو موقعیت مختلف: الف) یک بار تونل را درون خاک و با بهره گرفتن از سنگ بستر قرار می­دهیم، به طوری که ضخامت خاک زیرین آن در مدل­های ۴۰ متری، ۲۰ متر و در مدل های ۱۰۰ متری، ۸۰ متر می­باشد. ب) یک مرتبه هم تونل را نزدیک سنگ بستر قرار می دهیم به طوری که ضخامت خاک زیرین آن فقط ۱ متر باشد. از تقسیم تنش ها و کرنش ها در حالت (الف) به تنش ها و کرنش ها در حالت (ب) ضریب تشدید یافتگی تنش ها ، و ضریب تشدید یافتگی کرنش ها، S و S قابل محاسبه می باشد. شکل های (۲-۴۳) تا (۲-۴۶) و شکل های (۲-۴۵) تا (۲-۴۸) ضریب تشدید یافتگی کرنش ها در خاک های مختلف را نشان می دهد. محور افقی شکل های (۲-۴۷) تا (۲-۵۰) محیط تونل می باشد، به طوری که نقطه صفر نقطه بالای تونل در راستای خط مرکزی تونل می باشد و در جهت عقربه های ساعت تا طول ۸۳/۶۲ ادامه می یابد (شکل ۲-۴۲).
شکل (۲-۴۲) طول محیط تونل
شکل(۲-۴۳) نسبت حداکثر تنش های خاک DS تحت زلزله Hav
شکل(۲-۴۴) نسبت حداکثر تنش های خاک AS تحت زلزله Hav
شکل(۲-۴۵) نسبت حداکثر تنش های خاک OC تحت زلزله Hav
شکل(۲-۴۶) نسبت حداکثر تنشججهای خاک NC تحت زلزله Hav
شکل(۲-۴۷) نسبت حداکثر کرنش های خاک DS تحت زلزله Hav
شکل(۲-۴۸) نسبت حداکثر تنش های خاک AS تحت زلزله Hav
شکل(۲-۴۹) نسبت حداکثر کرنش های خاک OC تحت زلزله Hav
شکل(۲-۵۰) نسبت حداکثر کرنش های خاک NC تحت زلزله Hav
۲-۶-۵-۵- نتیجه گیری
میزان تشدید شتاب پاسخ زمین با افزایش ضخامت خاک از روی سنگ بستر افزایش یافته و بیشترین میزان تشدید شتاب در محل تونل است.
ماسهجهای متراکم و یا خاک های رسی سفت تحت زلزله های با فرکانس های بالا بیشتر تحریک شده ولی خاک های نرم با زلزله های با فرکانس پایین بیشتر تحریک می شوند. این پدیده شبه رزونانس را به دلیل نزدیکی فرکانس اصلی مدل خاکی با فرکانس اصلی زلزله می توان توجیه کرد.
نوع و ضخامت خاک در مسائل اندرکنش خاک و سازه بسیار اهمیت دارد. هر چه عمق خاک کمتر باشد سرعت موج برشی و مدول برشی نیز کمتر خواهد بود. در نتیجه اثر اندرکنش خاک و سازه در تحلیل بیشتر می گردد.
با توجه به نمودارها، تنش ها تقریباً در تمام نقاط طول محیط تونل تشدید یافته اند. به طوری که تنش روی محیط تونل تا ۱۸ برابر و تنش برشی حداکثر تا ۶ برابر افزایش یافته است. نکته جالب توجه اینکه، مقادیر حاکثر تشدید، در محدوده پایین تونل می باشند.
با افزایش ارتفاع خاک از سنگ بستر تنش ها در اطراف تونل بیشتر از زیر تونل تشدید می شوند. (عاشق آبادی و رهگذر، ۱۳۸۹)
فصل سوم:

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...