ارزیابی تأثیر جداساز لرزه‌ای اصطکاکی-لاستیکی در خرابی پیش‌رونده پل‌ها

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 کارشناس ارشد مهندسی زلزله، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله

چکیده

پل ها از جمله سازه هایی هستند که عملکرد آنها در هنگام اعمال نیروهای نامتعارف همواره با اهمیت بوده است. در این مطالعه به عملکرد دو نمونه‌ی پل، با و بدون جداساز لرزه‌ای، تحت دو سناریوی آسیب ناشی از حذف ستون کناری در حالت اول و حذف ستون میانی از پایه ی پل، در حالت دوم تحت تحلیل دینامیکی غیرخطی پرداخته شده و تاریخچه زمانی و بیشینه پاسخ‌ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این راستا با طراحی جداساز اصطکاکی-لاستیکی با روش ارائه ‌شده در راهنمای AASHTO به مدل‌سازی پل‌ها در نرم‌افزار OpenSees پرداخته شده و ضریب اصطکاک جداساز به ‌صورت پارامتری متغیر نسبت به سرعت لغزشی و نیروی قائم در نظر گرفته شده است. نتایج حاکی از آن است که جداسازها در خرابی پیش‌رونده‌ در‌ هر دو حالت‌ اول و دوم تسلیم نمی‌شوند و در نتیجه لغزش عرشه بر روی آن‌ها اتفاق نمی‌افتد اما در حالت اول جابجایی ماندگار به علت نامتعادل شدن عرشه رخ خواهد داد. با این‌ حال نشان داده می‌شود که استفاده از جداساز لرزه‌ای باعث افزایش بیشینه پاسخ‌ها در اکثر موارد شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of rubber-sliding isolator effect on progressive collapse of bridges

نویسندگان [English]

  • GholamReza Havaei 1
  • Seyyed Amirhossein Moayyedi 2
1 Assistant professor, Department of Civil Engineering, Amirkabir University
2 MSc in Earthquake Engineering, International Institute of Earhquake Engineering and Seismology
چکیده [English]

The response of bridges to abnormal loads have always been significant in structural engineering, especially in progressive collapse analysis. In this paper, the performance of bridges, undergoing progressive collapse, with and without isolator is investigated. Nonlinear time history analysis is used to obtain maximum responses of the structure by considering two different damage scenarios. In the first scenario, it is supposed that the side column of the bridge is collapsed and therefore is detached from the structure while in the second one, the middle column is removed. Accordingly, several models with rubber-sliding isolators, designed according to AASHTO standards are analyzed using OpenSees software. Moreover, the friction parameter of the isolator is considered as a variable in terms of the sliding velocity and acting vertical load. Results show that isolator yield doesn’t occur in both scenarios and subsequently the sliding of the bridge deck is not observed. However, a permanent displacement in the first scenario is detected because of instability of the bridge deck. It can also be noted that in most cases, using seismic isolators results in the growth of the maximum responses.

کلیدواژه‌ها [English]

  • seismic isolator
  • Progressive collapse
  • Nonlinear dynamic analysis
  • Highway bridge

[1]Starossek U..; “Progressive collapse of bridges—Aspects of analysis and design”; International Symposium on Sea-Crossing Long-Span Bridges, Mokpo, Korea;  February 15-17,(2006).

[2] Astaneh-Asl, A.; “ Progressive Collapse of Steel Truss Bridges, the Case of I-35W Collapse”; Proceedings of 7th International Conference on Steel Bridges, Guimarăes, Portugal(2008).

[3]Wibowo Hartanto, S.M.CSCE, Silvena S. Reshotkina and David T. Lau  .; “Modelling Progressive Collapse of RC Bridges during Earthquakes”; CSCE 2009 Annual General Conference ,Congrès annuel générale annuelle SCGC (2009).

[4]Y. Liu, Han B. and Ma Xiao.; “Advances in Progressive Collapse of Bridge Structures”; Pacific Science Review.13(3), 173-81, (2011).

[5] Cai. J.G., Y.X. Xu, L.P. Zhuang, J. Feng, J. Zhang.; “Comparison of various procedures for progressive collapse analysis of cable-stayed bridges”; Journal of Zhejiang University-Science A. 13(5  323-334 ) (2012).

[6]Miyachi Kazuhiro, Shunichi Nakamura ,Akihiro Manda  .; “Progressive collapse analysis of steel truss bridges and evaluation of ductility”; Journal of Constructional Steel Research 78 -192–200, (2012).

[7]Olmati Pierluigi Giuliani Luisa  .; “Progressive collapse susceptibility of a long span suspension bridge”; Structures Congress 2013 © ASCE (2013).

[8]Xu Zhen, Xinzheng Lu; Hong Guan; Xiao Lu; and Aizhu Ren.; “Progressive-Collapse Simulation and Critical Region Identification of a Stone Arch Bridge”; Journal of performance constructed facilities- JANUARY/FEBRUARY  (2013).

[9]Das R., A. D. Pandey, Soumya, M. J. Mahesh, P. Saini, and S. Anvesh.; “Progressive Collapse of a Cable Stayed Bridge”;12th International Conference on Vibration Problems, (2016).

[10]Jangid, R. S .; “Introduction to Earthquake Engineering ”; National Programme on Technology Enhanced Learning(NPTEL), Chapter 8 Feb, (2014) .

[11] American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), Guide Specifications for Seismic Isolation Design, (2010).

[12]PEER. Open System for Earthquake Engineering Simulations(OpenSees).Version 2.4.5, Berkeley:Pacific Earthquake Eng.Research Center,Univ.of California:[online]. 2014. http://opensees.berkeley.edu.

[13]Mazzoni S, McKenna F, Scott MH, and Fenves GL.; “OpenSees command language manual, open system for earthquake engineering simulation (OpenSees) ”; 207-211, (2006).

[14]Kent  D C and Park  R.; “Flexural members with confined concrete”;J. Struct. Div., ASCE, 97(7), pp.1969–1990 (1971).

[15]Simo JC and HughesT J R.; “Computational inelasticity”; New York, NY, Springer(1998).

[16] معاونت برنامه‌ریزی و راهبردی ریاست جمهوری.(1386).نقشه‌های همسان پل‌ها و عرشه پل‌های راه(دهانه 10 تا 25متر) نشریه شماره294.

[17] Dao,Nhan D..,Keri L. Ryan,Eiji Sato and Tomohiro Sasaki.; “Predicting the displacement of triple pendulum™ bearings in a full-scale shaking experiment using a three-dimensional element”; Earthquake Engineering and Structural Dynamics., 42:1677–1695(2013).

[18]Mokha, A., Constantinou, M.C. and Reinhorn, A.M.; “Teflon bearings in aseismic base isolation : Experimental studies and Mathematical Modeling”;Technical Report NCEER-88-0038, (1988).

[19] Bowden,F.P ,.and Tabor,D .; “The friction and lubrication of solids part II”; Oxford,(1968).

[20]Kaewunruen S, and Remennikov A.M.; “Progressive Failure of Prestressed Concrete Sleepers under Multiple High Intensity Impact Loads”;Journal of Engineering Structures. p;31. 2460-2473 (2009).

[21]Parikh R.D and Patel P.V.; “Various Procedure for Progressive Collapse Analysis of Steel Building”;The IUP Journal of Structural Engineering, (2013).

[22]Kim H J and Christopoulos C .; “Seismic design procedure and seismic response of post-tensioned self-centering steel frames”;Earthquake Engineering and Structural Dynamics p.355–376, (2009).