بررسي پاسخ هاي لرزه اي و خسارات ايجاد شده در تونل ها با در نظرگرفتن مولفه قايم زلزله

Seismic responses and damages of tunnels due to vertical component of earthquake

تونل ها يكي از سازه هاي مهم عمراني هستند كه به عنوان يك شريان حياتي مطرح مي باشند. برخلاف تصور عمومي كه اثر زلزله بر تونل ها و سازه هاي زيرزميني را ناچيز مي دانستند، موارد فراواني در مطالعات محققين در سال هاي اخير وجود دارد كه اهميت اثرات تخريبي زلزله را بر اين نوع سازه ها نشان مي دهد. به منظور بررسي دقيق تر خسارت وارده بر پوشش تونل لازم است رفتار غيرخطي مناسب در نظر گرفته شود، كه اين مورد كمتر در تحقيقات پژوهشگران ديده شده است. در نظر گرفتن مدل غيرخطي ،ABAQUS6-11- در اين مقاله با بهره گيري از نرم افزار المان محدود 1 دراگرپراگر اصلاح شده براي خاك و مدل غيرخطي آسيب پلاستيسيته بتن براي پوشش تونل، اثر پارامترهاي هندسه پوشش تونل، ارتفاع روباره و نوع خاك پيرامون تونل در تعيين ماكزيمم نيروي محوري، لنگرخمشي، نيروي برشي و تغيير مكان افقي نقطه تاج پوشش تونل تحت دو ركورد زلزله حوزه نزديك گسل با درنظر گرفتن مولفه قايم آن ها بررسي شده است. با بررسي هاي انجام گرفته مشخص شد كه در نظر گرفتن مولفه قايم زلزله بيشترين اثر را در تشديد پاسخ ماكزيمم نيروي محوري دارد. همچنين با بررسي هاي انجام شده در اين مقاله هر چه ارتفاع روباره خاك پيرامون تونل بيشتر، ابعاد هندسي پوشش بزرگ تر و خاك پيرامون تونل سخت تر باشد؛ مقادير ماكزيمم نيروي محوري، لنگرخمشي و نيروي برشي افزايش و مقدار ماكزيمم تغيير شكل افقي نقطه تاج تونل كاهش مي يابد. همچنين مقايسه اي بين توزيع و مقدار خسارت ايجاد شده در پوشش تونل ها در حالات مذكور انجام شده است، كه بحراني ترين سناريوي آسيب، مربوط به تونلي با هندسه كوچك تر، خاك پيرامون نرم تر و ارتفاع روباره كمتر است.

Tunnels are important structures used widely as lifelines, and consequently, should have a good performance during the earthquake .The aim of this research is to investigate the effects of lining geometry, overburden height and the type of tunnel surrounding soil on maximum axial force, bending moment, shear force and horizontal displacement of tunnel roof under earthquake record due to the vertical component. According to the importance of non-linear behavior in the seismic analysis of structures, “modified cap plasticity” and “concrete damage plasticity” models have been used for soil and tunnel lining respectively. The distribution and level of damage, created in the tunnel lining, have also been investigated.