مطالعه تاثیر عمق دفن بر پاسخ لرزه ای سازه های زیرزمینی مستدیر به کمک تحلیل دینامیکی گذرا

سال های اخیر استفاده از فضاهای زیرزمینی در شبکه حمل و نقل شهری در جهان رو به افزایش است. طراحی سازه های زیرزمینی مقاوم در برابر زلزله نیازمند توجه فراوان، دانش مهندسی و تجربه است. یکی از رو شهای ساخت سازه های زیرزمینی حفاری به کمک ماشین های حفرتونل(TBM) است، که در موقعیت هایی از جمله عمق زیاد حفاری و وجود سازه های فوقانی به سایر روش ها ترجیح داده می شود. تونل های حفاری شده عموماً مستدیر بوده و بدون ایجاد اثرات مهمی بر زمین بالای ناحیه ی حفاری ساخته می شوند، که از این لحاظ منحصر به فرد هستند. نحوه ی تاثیر زلزله بر سازه های زیرزمینی با سازه های سطحی تفاوت دارد. نیروی زلزله وارد بر سازه های سطحی متعارف اصولا ناشی از اثرات اینرسی بر سازه می باشد، ولی در سازه های زیرزمینی زلزله بیشتر از طریق تغییر شکل های اعمالی از طرف زمین بر سازه تاثیر گذار است. مشاهدات جم عآوری شده از عملکرد ساز ههای زیرزمینی طی زلزل ههای اخیر بیانگر این است که تون لهای عمیق، نسبت به تونل های کم عمق در برابر زلزله ایمن تر بوده و در معرض آسیب پذیری کمتری قرار دارند. به عبارت دیگر با افزایش روباره، آسیب های کمتری گزارش شده است. فلسفه ی طراحی لرزه ای سازه های زیرزمینی نیز همانند بسیاری از تسهیلات بحرانی به معیار طراحی دو گانه (دو سطح طراحی) نیاز دارد. هدف از سطح طراحی بالاتر رسیدن به ایمنی زندگی و هدف از سطح طراحی پایین تر بیان میزان آسیب های اقتصادی است. در این مقاله ابتدا با توجه به شرایط لرزه خیزی زمین میزبان، دو شتابنگاشت در سطوح دو گانه لرزه ای که با روش های تحلیل خطر لرزه ای تهیه شده است معرفی می گردد. سپس به کمک تحلیل دینامیکی گذرا تحت دو شتابنگاشت فوق و روش المان محدود، پاسخ لرزه ای سازه زیرزمینی مستدیر در عمق های مختلف با درنظر گرفتن رفتار غیرخطی برای مصالح و اندرکنش خاک- سازه مورد مطالعه قرار گرفته و ضرائب تاثیر عمق دفن بر پاسخ لرزه ای تعیین می گردد. در ادامه به کمک روش های تحلیلی با استفاده از روش طراحی بر اساس تغییرمکان، پاسخ لرزه ای سازه در عم قهای مختلف به دست آمده و با پاسخ حاصل از تحلیل دینامیکی مقایسه می گردد. نتایج بررسی نشان می دهد که با افزایش عمق (عمق> 40 متر) پاسخ لرزه ای سازه های زیرزمینی به میزان چشمگیری کاهش می یابد. ضرائب کاهش حاصل از تحلیل دینامیکی با ضرائب ارائه شده توسط محققین که به کمک تحلیل انتشار موج به دست آمده است تطابق خوبی دارد.

Keywords:

سازه زیرزمینی مستدیر , تحلیل دینامیکی گذرا , اندرکنش خاک- سازه , المان محدود , TBM