مقایسه عملکرد سیستم‌های مختلف جداساز لرزه‌ای در پل‌های بزرگراهی شهری تحت زلزله‌های حوزه نزدیک گسل با در نظر گرفتن مشخصه‌های اصلی رفتاری جداسازها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه خورازمی

2 گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه خوارزمی تهران ایران

چکیده

پل ها جزء شریان های حیاتی شبکه حملونقل هر کشور محسوب می شوند که تخریب یا آسیب آنها در اثر زمین لرزه سبب توقف عملکرد و به دلیل اختلال در خدمت رسانی موجب افزایش تلفات انسانی و اقتصادی می شود. استفاده از نشیمن های جداساز لرزهای یکی از روش های مؤثر جهت به سازی و بهبود عملکرد لرزهای پل ها است. در این مقاله عملکرد لرزهای پلی با استفاده از سیستم های مختلف جداساز بدون ساده سازی در مدل های رفتاری جداسازها مطالعه شده است. به این منظور عملکرد یک نمونه پل بزرگراهی به صورت مدل پل جداشده لرزهای با 4 نو ع سیستم نشمین جداساز لرزه ای: تک پاندول اصطکا کی، سه پاندول اصطکاکی، الاستومری با هسته سربی،الاستومری با میرایی باال و مدل پل جدا نشده لرزهای مورد مقایسه و ارزیابی قرار می گیرد. در این مقایسه تأ کید بر در نظر گرفتن جنبه های اصلی مدل سازی و پیچیدگی های رفتار غیرخطی جداسازی لرزهای است. مدل سازی و تحلیل دینامیکی غیرخطی با داده های شتابنگاری 6 زمین لرزه حوزه نزدیک توسط نرمافزار OpenSees انجام و ضمن بررسی رفتار جداسازها با ساده سازی در مدل های رفتاری و بدون آن عملکرد پایه ها به عنوان معیار مطالعه شده است. نتایج نشان می‌دهد. نشیمن های جداساز لرزهای اصطکا کی در مقایسه با نشیمن های الاستومری عملکردی بسیار بهتری در کاهش تنش های اعمال شده به پایه پل دارد و عملکرد لرزهای پل را به طور عمدهای ارتقاء می دهند. این درصد کاهش برای جداساز لرزه ای سه پاندول اصطکا کی تا 89 %می رسد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Performance of different seismic isolation systems in highway bridges subjected to near-fault earthquakes

نویسندگان [English]

  • Abbas Keramati 1
  • Gholamreza Nouri 2
1 MSc. Students, Kharazmi University
2 kharazmi university, Tehran, Iran
چکیده [English]

Implementation of base isolation bearings is one of the effective methods to retrofit of bridges. In this study, performance of different seismic isolation systems under near-fault earthquakes is compared by applying nonlinear time history analysis of seismically isolated bridge by five different methods including Lead-Rubber (LRB), High Damping Rubber Bearing (HDRB), Single Friction Pendulum (SFP), Triple Friction Pendulum (TFP) and a typical bridge model by assuming a rigid connection between the deck and bridge piers is evaluated. Responses were estimated by performing nonlinear time history analyses by considering the main aspects of the simulation and by taking into account the nonlinear behavioral complexity of the base isolation bearing in OpenSees software. Results indicated that the frictional base isolations significantly reduce the stresses induced in the piers of bridge in comparison with the typical bridge model, and improve the seismic performance of the bridge substantially. The percentage of reduction for triple frictional pendulum and single frictional pendulum bearings reached 91% and 85%, respectively

کلیدواژه‌ها [English]

  • Frictional Seismic Isolation
  • Elastomer Seismic Isolation
  • Bridge
  • Near-Fault Earthquakes

مراجع

[1] M. Kumar, A.S. Whittaker, M.C. Constantinou, An ad- vanced numerical model of elastomeric seismic isolation bear- ings, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 43(13) (2014) 1955-1974.
[2] M. Eröz, R. DesRoches, Bridge seismic response as a func- tion of the Friction Pendulum System (FPS) modeling assump- tions, Engineering Structures, 30(11) (2008) 3204-3212.
[3] I. Buckle, S. Nagarajaiah, K. Ferrell, Stability of elastomer- ic isolation bearings: Experimental study, Journal of Structural Engineering, 128(1) (2002) 3-11.
[4] I.G. Buckle, J.M. Kelly, Properties of slender elastomeric isolation bearings during shake table studies of a large-scale model bridge deck, Special Publication, 94 (1986) 247-270.
[5]   I. Buckle, H. Liu, Experimental determination of critical loads of elastomeric isolators at high shear strain, NCEER Bull, 8(3) (1994) 1-5.
[6]  C.G. Koh, J.M. Kelly, Effects of axial load on elastomeric isolation bearings, Earthquake Engineering Research Center, University of California: Berkeley, United States, 1987.
[7]  A. Elgamal, L. He, Vertical earthquake ground motion re- cords: an overview, Journal of Earthquake Engineering, 8(05) (2004) 663-697.
[8]  W. Silva, Characteristics of vertical strong ground motions for applications to engineering design, 1088-3800, 1997.
[9]  M. Eröz, R. DesRoches, A comparative assessment of slid- ing and elastomeric seismic isolation in a typical multi-span bridge, Journal of Earthquake Engineering, 17(5) (2013) 637- 657.
[10]  G.P. Warn, A.S. Whittaker, Vertical earthquake loads on seismic isolation systems in bridges, Journal of structural engi- neering, 134(11) (2008) 1696-1704.
[11] A. Aviram, K.R. Mackie, B. Stojadinović, Guidelines for nonlinear analysis of bridge structures in California, Pacific Earthquake Engineering Research Center, 2008.
[12]  AASHTO, Guide specifications for seismic isolation de- sign, American Association of State Highway and Transporta- tion Officials, 2010.
[13] I. Buckle, M. Al-Ani, E. Monzon, Seismic isolation design examples of highway bridges, NCHRP Project, (2011) 20-27.
[14]   American Society of Mechanical Engineers, Guide for verification and validation in computational solid mechanics, 079183042X, ASME, 2006.
[15]  S. Mazzoni, F. McKenna, M.H. Scott, G.L. Fenves, The open system for earthquake engineering simulation (Open- SEES) user command-language manual, (2006).
[16]  G.P. Warn, A.S. Whittaker, A study of the coupled hori- zontal-vertical behavior of elastomeric and lead-rubber seismic isolation bearings, (2006).
[17]  G.P. Warn, A.S. Whittaker, M.C. Constantinou, Vertical stiffness of elastomeric and lead–rubber seismic isolation bear- ings, Journal of Structural Engineering, 133(9) (2007) 1227- 1236.
[18] A. Mokha, M. Constantinou, A. Reinhorn, Teflon bearings in base isolation I: Testing, Journal of Structural Engineering, 116(2) (1990) 438-454.
[19] M. Constantinou, A. Mokha, A. Reinhorn, Teflon bearings in base isolation II: Modeling, Journal of Structural Engineer- ing, 116(2) (1990) 455-474.
[20] H. Ounis, A. Ounis, Effect Of The Damping Of The LRB System On The Dynamic Response Of A Base Isolated Build- ing, in: Turkish Conference on Earthquake Engineering and Seismology–TDMSK, Antakya, Hatay/Turkey, 2013.
[21] T.A. Morgan, The use of innovative base isolation systems to achieve complex seismic performance objectives, Univer- sity of California, Berkeley, 2007.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 51، شماره 3
مرداد و شهریور 1398
صفحه 437-451

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار