مطالعه امکان‌سنجی سیستم سازه‌ای مرکزگرا برای پایه ی متداول پل‌های بزرگراهی در کشور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران

2 پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران

چکیده

اخیرأ در کشورهای پیشرفته انواع سیستم‌های سازه‌ای مرکزگرا با استفاده از پایه‌های پیش‌ساخته و روش ساخت پرسرعت ABC با هدف کاهش زمان ساخت، افزایش ایمنی، کاهش خسارت لرزه‌ای، کاهش هزینه های تعمیر و بازسازی و کاهش زمان بازیابی سیستم به حالت اولیه توسعه داده شده‌اند. عملکرد لرزه‌ای این نوع سیستم مبتنی بر حرکت گهواره ای برگشت پذیر پایه پل می باشد. در این سیستم علاوه بر قطعات پیش‌ساخته از کابلهای پیش تنیده جهت برگرداندن سیستم به حالت اولیه و تجهیزات مستهلک کننده انرژی برای جذب انرژی لرزه‌ای استفاده می گردد. استفاده از این سیستم خسارت ناشی از زلزله و جابجایی پسماند را بشدت کاهش می دهد. همچنین بدلیل استفاده از قطعات پیش‌ساخته ، سرعت ساخت پل نیز بطور قابل ملاحظه ای افزایش می‌یابد. در این مقاله عملکرد لرزه‌ای یک نوع سیستم مرگزگرا با سیستم متداول سازه‌ای برای سه پل موجود در کشور با یکدیگر مقایسه می‌شوند. برای این منظور، ابتدا مدل‌ تحلیلی برای شبیه‌سازی رفتار غیرخطی ناشی از حرکت گهواره‌ای در سیستم مرکزگرا توسعه داده شده و با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی می‌شود. سپس پایه‌های بتنی سه پل موجود در کشور به صورت سیستم متداول و سیستم مرکزگرا مدلسازی و تحلیل شده و عملکرد لرزه‌ای این دو سیستم با یکدیگر مقایسه می‌شوند. نتایج این مطالعه نشان می دهد که در سیستم مرکزگرا با وجود افزایش بیشینه تغییرمکان نسبت به سیستم متداول، تغییرمکان پسماند بشدت کاهش می‌یابد. کاهش قابل توجه تغییرمکان پسماند باعث کاهش خسارات لرزه‌ای می شود و امکان بهره‌برداری از پل را بلافاصله پس از زلزله فراهم می کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Feasibility Study on Utilizing Self-centering Structural System for Typical Highway Bridges in Iran

نویسندگان [English]

  • Akbar Vasseghi 1
  • Babak Mansouri 1
  • Sadaf Rointan 2
1 International Institute of Earthquake Engineering and Seismology, Tehran, Iran
2 International Institute of Earthquake Engineering and Seismology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Recently, in developed countries, a variety of self-centering structural systems have been developed using precast concrete bends and Accelerated Bridge Construction (ABC) method to reduce construction time, increase safety, reduce seismic damage, reduce repair and reconstruction costs, and increase seismic resiliency. In this system, bridge bents are constructed by precast elements tied together with post-tensioned tendons such that under the effect of lateral seismic forces, they are able to rock and self-center back to their original configuration. The use of this system greatly reduces the residual displacements and the seismic damage. Also, due to the use of prefabricated elements, the construction speed of the bridge is significantly increased. This paper compares the seismic performance of one type of the self-centering structural system with the conventional structural system for three typical highway bridges constructed in Iran. An analytical model for simulating nonlinear behavior due to the rocking motion in the self-centering system is first developed and verified by comparing the analytical response with the experimental results. Then, the concrete bends of the three typical bridges in Iran are modeled and analyzed once as a conventional system and once as a self-centering system, and the seismic performance of these two systems is compared with each other. The results of this study indicate that in spite of a modest increase in maximum lateral drifts, the residual drifts are substantially reduced when the conventional system is replaced by the self-centering system.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bridge
  • Earthquake
  • Self-centering System
  • Resilient Structure
  • residual displacement