%34تخفیف

دانلود پروژه:آنالیز دینامیکی تونل خط 1 متروی تبریز با استفاده از روش عددی

تعداد136 صفحه در فایل word

گروه مهندسی خاک و پی

کارشناسی ارشد

در رشته يمهندسی عمران گرايش مهندسی خاک وپی

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

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 چهارراه 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.

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

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                              صفحه

شکل (2-1)- تغییر شکل تونل‌ها ناشی از امواج لرزه‌ای 14

شکل (2-2)- پاسخ زمین در برابر امواج لرزه‌ای 14

شکل (2-3)- آمار خسارات لرزه‌ای سازه‌های زیرزمینی 20

شکل (2-4)- تأثیر نوع خاک ماسه‌ای روی پاسخ زمین محل برای زلزله با محتوای فرکانسی مختلف 24

شکل (2-5)- تأثیرات محتوای فرکانس زلزله روی حداکثر شتاب سیستم تونل-خاک 25

شکل (2-6)- حداکثر تنش‌ اصلی روی سطح مشترک تونل و خاک برای زلزله مختلف 26

شکل (2-7)- حداکثر کرنش‌ اصلی روی سطح مشترک تونل و خاک برای زلزله مختلف 26

شکل (2-8)- توزیع نیروی حلقه‌ای و لنگر خمشی، قبل و بعد از اتفاق لرزه‌ای برای توده خاک رس نرم 29

شکل (2-9)- توزیع نیروی حلقه‌ای و لنگر خمشی، قبل و بعد از اتفاق لرزه‌ای برای توده خاک رس سفت 30

شکل (2-10)- پیش طرح مدل برای انجام تحلیل عددی خاک با پتانسیل روانگرایی 33

شکل (2-11)- تغییرات فشار آب حفره  در عمق‌های 17 تا 19 و عمق‌های 4 تا 6 متر 34

شکل (2-12)- تغییرات تنش مؤثر 35

شکل (2-13)- تغییرات برآمدگی و نشست سطح زمین در مقابل فاصله از مرکز تونل 35

شکل (2-14)- تغییرات فشار آب حفره ای در اعماق مختلف و برای فرکانس‌های مختلف 36

شکل (2-15)- تغییرات نسبت فشار آب حفره ای در مقابل شتاب افقی 37

شکل (2-16) – تغییرات بالاآمدگی سطح زمین و تونل به دلیل افزایش دامنه شتاب 37

شکل (2-18) – هندسه و ناحیه بندی در نرم‌افزا برای بررسی اثر عمق قرارگیری تونل بر رفتار سازه‌ی تونل 40

شکل (3-1)- مسیر خطوط متروی تبریز 44

شکل (3-3)- نقشه شدت خطرات زلزله شمال غرب ایران 45

شکل (3-4)- نقشه گسل‌های منطقه آذربایجان 47

شکل (3-6)- تأثیر تنش مؤثر روی روی نمودار کاهش مدول الف) خاک غیر پلاستیک  ب) خاک پلاستیک 54

شکل (3-9)- کنتورهای تنش کل 62

شکل (3-11)- نمودار نیروهای نامتعادل کننده 63

شکل(3-13)- نیروی محوری وارد بر پوشش   الف) عدم حضور آب زیرزمینی    ب) در حضور آب زیرزمینی 66

شکل (3-14)- شتاب‌نگاشت اصلاح شده براساس سطح طراحی لرزه‌ای MCL 67

شکل (3-15)- تاریخچه زمانی سرعت اصلاح شده براساس سطح طراحی لرزه‌ای MCL 67

شکل (3-16)- تاریخچه زمانی جابجایی اصلاح شده براساس سطح طراحی لرزه‌ای MCL 68

شکل (3-17)- تاریخچه زمانی جابجایی یک نقطه از مدل 1 در شرایط ارتعاش آزاد نامیرا 69

شکل (3-18)- استفاده از مرزهای منطقه آزاد در قسمت‌های جانبی و مرز آرام در قسمت تحتانی مدل 72

شکل (3-19)- تاریچه شتاب در پایه مدل برای مقطع 1 74

شکل (3-20)- تاریچه جابجایی در پایه مدل برای مقطع 1 75

شکل (3-21)- تاریچه سرعت در پایه مدل برای مقطع 1 75

شکل (3-22)- تاریچه سرعت در سطح و پایه مدل برای مقطع 1 76

شکل (3-23)- هندسه مدل در نرم افزار FLAC 77

شکل (3-24)- تاریخچه لنگر خمشی (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای                                        (الف) ضخامت 3/0 متر، (ب) ضخامت 4/0 متر 79

شکل (3-25)- تاریخچه نیروی برشی (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای                                       (الف) ضخامت 3/0 متر، (ب) ضخامت 4/0 متر 79

شکل (3-26)- تاریخچه نیروی محوری (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای 80

(الف) ضخامت 3/0 متر، (ب) ضخامت 4/0 متر 80

شکل (3-27)- مقایسه نتایج لنگر خمشی 81

شکل (3-28)- مقایسه نیروهای محوری 81

شکل (3-29)- مقایسه نیروهای برشی 81

شکل(4-1)- نقاط انتخاب شده برای ثبت لنگرها و نیروهای سازه‌ای 83

شکل(4-2)- نیروی محوری المان‌های سازه‌ای در مقطع 1 در انتهای تحلیل استاتیکی 84

شکل(4-3)- نیروی برشی المان‌های سازه‌ای در مقطع 1 در انتهای تحلیل استاتیکی 84

شکل(4-4)- لنگر خمشی المان‌های سازه‌ای در مقطع 1 در انتهای تحلیل استاتیکی 84

شکل (4-6)- تاریخچه نیروی محوری (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای                                        (الف) المان 7L، (ب) المان 10L 89

شکل (4-5)- تاریخچه نیروی محوری (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان                                                       الف) المان L1، ب) المان L4 89

(الف) المان 1L، (ب) المان 4L 89

شکل (4-7)- تاریخچه نیروی محوری (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای                                        (الف) المان 13L، (ب) المان 16L 90

شکل (4-8)- تاریخچه نیروی محوری (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای                                         (الف) المان 19L، (ب) المان 22L 90

شکل (4-9)- تاریخچه نیروی برشی (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای                                          (الف) المان 1L، (ب) المان 4L 91

شکل (4-10)- تاریخچه نیروی برشی (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای                                         (الف) المان 7L، (ب) المان 10L 91

شکل (4-11)- تاریخچه نیروی برشی (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای                                         (الف) المان 13L، (ب) المان 16L 92

شکل (4-12)- تاریخچه نیروی برشی (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای                                         (الف) المان 19L، (ب) المان 22L 92

شکل (4-13)- تاریخچه لنگر خمشی (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای 1L                                      (الف) لنگر ابتدا، (ب) لنگر انتها 93

شکل (4-14)- تاریخچه لنگر خمشی (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای 4L                                    (الف) لنگر ابتدا، (ب) لنگر انتها 93

شکل (4-15)- تاریخچه لنگر خمشی (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای 7L                                        (الف) لنگر ابتدا، (ب) لنگر انتها 94

شکل (4-16)- تاریخچه لنگر خمشی (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای 10L                                  (الف) لنگر ابتدا، (ب) لنگر انتها 94

شکل (4-17)- تاریخچه لنگر خمشی (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای 13L                                  (الف) لنگر ابتدا، (ب) لنگر انتها 95

شکل (4-18)- تاریخچه لنگر خمشی (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای 16L

(الف) لنگر ابتدا، (ب) لنگر انتها 95

شکل (4-19)- تاریخچه لنگر خمشی (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای 19L                                 (الف) لنگر ابتدا، (ب) لنگر انتها 96

شکل (4-20)- تاریخچه لنگر خمشی (محور قائم) در مقابل زمان (محور افقی) در المان سازه‌ای 22L                                  (الف) لنگر ابتدا، (ب) لنگر انتها 96

شکل (4-21)- طیف دامنه فوریه زلزله مبنای سطوح طراحی 102

شکل (4-22)- طیف پاسخ شتاب زلزله سطوح طراحی در مقابل فرکانس 103

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “دانلود پروژه:آنالیز دینامیکی تونل خط 1 متروی تبریز با استفاده از روش عددی”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo