ارزیابی تاثیر دمای محیط بر فرکانس طبیعی سازه پل‌ها (مطالعه موردی: شهر تهران)

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

2 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

3 استادیار،گروه سازه، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول، دزفول،ایران

10.22065/jsce.2024.433105.3316

چکیده

در بسیاری از سیستم‌های پایش سلامت پل‌ها، تغییر در فرکانس طبیعی به عنوان یک هشدار مهم برای وجود و یا شروع آسیب در سازه تلقی می‌شود. این در حالی است که دمای محیط می‌تواند تاثیر قابل توجهی بر فرکانس طبیعی پل داشته باشد. اگر پل مورد بررسی در یک منطقه با تغییرات شدید دمایی قرار داشته باشد، ممکن است فرکانس طبیعی اندازه‌گیری شده مقادیر متفاوتی را در زمان‌های مختلف نشان داده و در نتیجه باعث بروز خطا در سیستم شناسایی آسیب گردد. این موضوع ضرورت مطالعه و بررسی اثر دما بر فرکانس طبیعی پل‌ها در مناطق مختلف جغرافیایی با اقلیم متفاوت را آشکار می‌سازد. این مقاله مسئله تاثیر دما بر فرکانس طبیعی پل‌ها در کلان شهر تهران را مورد مطالعه و تحقیق قرار می‌دهد. در این راستا، فرکانس طبیعی سه پل فلزی درون شهری و یک پل بتنی واقع در آزاد راه حومه شهر در طول یکسال و در ساعات مختلفی از شبانه روز اندازه‌گیری شد. برای انجام اینکار از سنسورهای موجود در گوشی تلفن‌ همراه و نیز از شتاب سنج صنعتی فوق حساس کمک گرفته شد. در مرحله بعد، فرکانسهای بدست آمده از آزمایشها مورد بررسی و مطالعه آماری قرار گرفت. بررسی نتایج نشان داد که تغییرات دمای محیطی شهر تهران، می‌تواند باعث بروز تغییرات فرکانسی در حدود 12 درصد برای پل‌های فلزی و تغییرات فرکانسی در حدود 5/0 درصد برای پل‌های بتنی گردد. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که لحاظ اثر دما در سیستم‌های پایش سلامت مبتنی بر اطلاعات مودال برای پل‌های با مصالح فولادی از اهمیت بسیار بالاتری نسبت به پل‌های بتنی موجود در شهر تهران برخوردار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the effect of ambient temperature on the natural frequency of bridge structures (Case study: Tehran)

نویسندگان [English]

  • Hadiseh khooyeh 1
  • Mussa Mahmoudi Sahebi 2
  • amir zayeri baghlani nejad 3
1 M.A student, Faculty of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
2 Professor, Department of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Faculty of Civil Engineering, Jundi-Shapur University of Technology, Dezful, Iran
چکیده [English]

In many bridge health monitoring systems, the change in natural frequency is considered as an important warning for the existence or initiation of damage in the structure. Meanwhile, the ambient temperature can have a significant effect on the natural frequency of the bridge. If the investigated bridge is located in an area with extreme temperature changes, the measured natural frequency may show different values at different times and thus cause errors in the damage detection system. This issue reveals the necessity of studying and investigating the effect of temperature on the natural frequency of bridges in different geographical regions with different climates. This article studies the effect of temperature on the natural frequency of bridges in Tehran metropolis. In this regard, the natural frequency of three steel bridges in the city and one concrete bridge located on highway Road in the outskirts of the city was measured during one year and at different hours of the day and night. To do this, the sensors embedded in smartphone and a sensitive accelerometer were used. In the next step, the frequencies obtained from the experiments were analyzed and studied statistically. Examining the results showed that the environmental temperature changes in Tehran can cause frequency changes of about 12% for steel bridges and frequency changes of about 0.5% for concrete bridges. The results of this research show that considering the effect of temperature in health monitoring systems based on modal information for bridges with steel materials is much more important than existing concrete bridges in Tehran.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Modal analysis
  • Natural frequency
  • Bridge vibration
  • Temperature
  • Accelerometer

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 30 فروردین 1403
  • تاریخ دریافت: 09 دی 1402
  • تاریخ بازنگری: 21 اسفند 1402
  • تاریخ پذیرش: 30 فروردین 1403