دانشگاه آزاد واحد شهرکرد

دانشکده فنی و مهندسی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.Sc)

در رشته مهندسی عمران- زلزله

عنوان :

برآورد نیروهای طراحی سگمنت‌های بتنی تونل‌ها تحت

بارهای لرزه‌ای و ثقلی باتوجه به رفتار غیرخطی و اندرکنش

آنها با محیط اطراف

 

 

استاد راهنما :

دکتر محمد علی رهگذر

 

 

استاد مشاور :

دکتر محسن ابوطالبی

 

 

شهریور  1391

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
فهرست مطالب
عنوان                                                                                                       صفحه
 
چکیده-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 1
فصل اول « کلیات »
1-1 مقدمه-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 3
1-2 اظهار مسئله—————- 4
1-3 هدف از پژوهش————- 5
1-4- متدلوژی پژوهش———– 5
فصل دوم « ادبیات تاریخچه »
2-1 مقدمه -بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد– 7
2-1-1 پایداری —————- 7
2-1-2 جا به جایی های زمین و اثرات آن ———- 9
2-1-3 کارائی سیستم نگهدارنده و پوشش همیشگی —- 9
2-2 روش های تحلیل پوشش—– 9
2-2-1 بارهای وارد بر پوشش تونل —————- 9
2-2-1-1 فشار زمین ———- 10
2-2-1-2 فشار آب ———– 13
2-2-1-3 بار مرده ———— 13
2-2-1-4 سربار ————– 14
2-2-1-5 واکنش بستر ——– 14
2-2-1-6 اثر زلزله————- 15
2-3 تئوریهای تخمین مقدار بار وارد بر پوشش —— 17
2-3-1 تئوری ترزاقی ———- 18
2-2-2 تئوری بلا (balla-1961) ————— 21
فصل سوم « معادلات تعادل و حل آنها »
3-1 معادله اساسی رفتار دینامیکی—————- 25
3-2 حل معادلات دینامیکی تعادل—————- 27
3-2-1- بکار بستن طرح انتگرال در Plaxis——- 28
فصل چهارم « مدل‌سازی عددی، ارائه نتایج، نتیجه گیری و طراحی»
4-1 مشخصات هندسی مدل—– 33
4-2 مشخصات مصالح———- 34
4-3 مش­بندی مدل———— 34
4-4 فازبندی و محاسبات——– 36
4-4-1 فاز اول: محاسبه تنش­های برجا———— 37
4-4-2 فاز دوم: حفاری تونل و نصب همزمان پوشش­هابلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————— 38
4-4-3 فاز سوم: محاسبه نیروی ایجاد شده در پوشش در اثر فشار خاک اطراف تونل——- 39
4-4-4 فاز دوم: اعمال شتاب زلزله به سنگ بستر و محاسبه نیروها و تغییرشکل های ایجاد شده در تونل و خاک اطراف-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 40
فصل پنجم « بحث و نتیجه‌گیری »
5-1 ارائه نتایج و مقایسه——– 43
5-2 نیروهای ایجاد شده در پوشش تونل———– 44
5-2-1بررسی نوع خاک و نوع زلزله و فاصله سنگ بستر تاتونل در نیروهای داخلی پوشش‌ها 46
5-2-2 طراحی پوشش های تونل- 48
5-2-3 جابه جایی ایجاد شده در سطح خاک و المان های پوشش تونلبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد- 51
5-2-4 مطالعه تراکم خاک ماسه‌ای و نوع زلزله و فاصله سنگ بستر تاتونل در تاریخچه جا‌به‌جایی              52
5-2-4-1 مطالعه اندازه تحکیم خاک رسی و نوع زلزله و فاصله سنگ بستر تاتونل در تاریخچه جا‌به‌جایی     60
منابع-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 69
 
فهرست جداول
عنوان                                                                                                       صفحه
 
جدول 2-1) مقادیر  و  و  براساس Ф — 22
جدول 4-1) مشخصات هندسی مدل————– 33
جدول 4-2) مشخصات کامل مصالح خاکی———- 34
جدول 4-3) مقادیر nc جهت مش بندی———– 35
جدول 5-1) مشخصات تونل های مدل سازی شده— 44
جدول 5-2) حداکثر نیروی برشی و لنگر خمشی ایجاد شده در مدل­هابلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد– 46
جدول 5-3) طراحی برشی پوشش های بتنی تونل— 49
جدول 5-4) طراحی خمشی پوشش های بتنی تونل– 50
جدول 5-5) حداکثر جابه جایی قائم در سطح خاک و جداره تونل را در فاز سوم (اعمال انقباض) اظهار می کند.        51
 
 
فهرست شکل‌ها
عنوان                                                                                                       صفحه
 
شکل 2-1)  مقطعی از یک تونل و زمین اطراف آن— 11
شکل 2-2 عملکرد فشار زمین بر روی پوشش (  ضریب فشار جانبی زمین، t  و  ضخامت و شعاع خارجی پوشش ) (3)-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 12
شکل 2-3) فشار هیدرواستاتیک(Pw1فشار آب در تاج تونل و Re شعاع تا مرکز پوشش)– 13
شکل 2-4) عکس­العمل بستر مستقل از جابه­جایی— 15
شکل 2-5) فرضیات تئوری فشار خاک  ترزاقی —– 19
شکل 2-6) فشار خاک در عمق های بیشتر ——– 20
شکل2-7 اصول تئوری بلا —— 22
شکل 3-1) تغییر نسبت میرایی بحرانی نرمال شده با فرکانس زاویه ایبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد– 26
شکل 4-1) مدل­های هندسی تونل در نرم­افزار PLAXISبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 33
شکل 4-2) شکل کلی المان 15 گره­ای مثلثی——- 35
شکل 4-3) نمای کلی مش­بندی تونل و محیط اطراف- 36
شکل 4-4) نمای تنش‌های برجای محاسبه شده توسط نرم افزار (سنگ بستر در عمق 10 متری)     37
شکل 4-5) نمای تنش‌های برجای محاسبه شده توسط نرم افزار (سنگ بستر در عمق 100 متری)   38
شکل 4-6) تونل حفاری شده و پوشش ها پس از نصببلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————— 38
شکل 4-7) تغییر شکل های تونل پس از اعمال انقباضبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————– 39
شکل 4-8) شتاب نگاشت زلزله Northridge—— 40
شکل 4-9) شتاب نگاشت زلزله Chi Chi –Taiwanبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————– 41
شکل 4-10) نمونه ای از تغییر شکل های تونل و خاک اطراف در اثر زلزله————— 41
شکل 5-1) نمونه‌ی نمودار برش ایجاد شده در پوشش تونل تحت بار زلزله برای مدل T10- 45
شکل 5-2) نمونه‌ی نمودار خمش ایجاد شده در پوشش تونل تحت بار زلزله برای مدل T10 45
شکل 5-3) دامنه فوریه زلزله های اعمالی  الف- زلزله Northridge     ب- زلزله Chi Chi 47
شکل 5-4) دامنه فوریه زلزله های اعمالی  الف- زلزله Northridge     ب- زلزله Chi Chi 50
شکل 5-5) محل قرارگیری نقاط کنترل جابه جایی— 51
شکل 5-6) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T1بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 52
شکل 5-7) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T1بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 52
شکل 5-8) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T2بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 53
شکل 5-9) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T2بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 53
شکل 5-10) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T3بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 54
شکل 5-11) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T3بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 54
شکل 5-12) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T4بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 55
شکل 5-13) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T4بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 55
شکل 5-14) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T5بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 56
شکل 5-15) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T5بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 56
شکل 5-16) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T6بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 57
شکل 5-17) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T6بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 57
شکل 5-18) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T7بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 58
شکل 5-19) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T7بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 58
شکل 5-20) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T8بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 59
شکل 5-21) تاریخچه جابه جایی افقی قائم کنترلی در مدل T8بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 59
شکل 5-22) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T9بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 60
شکل 5-23) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T9بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 60
شکل 5-24) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T10بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 61
شکل 5-25) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T10بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 61
شکل 5-26) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T11بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 62
شکل 5-27) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T11بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 62
شکل 5-28) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T12بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 63
شکل 5-29) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T12بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 63
شکل 5-30) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T13بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 64
شکل 5-31) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T13بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 64
شکل 5-32) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T14بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 65
شکل 5-33) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T14بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 65
شکل 5-34) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T15بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 66
شکل 5-35) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T15بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 66
شکل 5-36) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T16بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 67
شکل 5-37) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T16بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 67
 
فصل اول
« کلیات »

 
1-1 مقدمه
کشور ایران به عنوان یکی از مناطق زلزله خیز جهان همواره در طی سالیان گذشته در معرض زلزله های ویران کننده ای قرار داشته می باشد. شرایط طبیعی و زمین شناسی ایران از نقطه نظر وقوع زلزله به طورجدی در دستورکار مهندسین و برنامه ریزان قرار گرفته می باشد. با در نظر داشتن اینکه تونل های بسیاری در مناطق زلزله خیز احداث شده و یا در دست ساخت قرار دارند، طراحی ایمن آنها در برابر زلزله از اهمیت و جایگاه ویژه ای برخورداراست. مطالعه دقیق پایداری لرزه ای تونلها از مسائل پیچیده در حوزه سازه ها می باشد. تنوع خواص دینامیکی بدنه تونل و گوناگونی جنس و ضخامت خاک که می توانند در انتقال، تضعیف و تقویت امواج زلزله تأثیر اساسی داشته باشند، وجود یا عدم وجود گسل فعال در محدوده محور تونل، ویژگی های زلزله مانند فاصله مرکز زلزله تا تونل، شدت و طول زمان وقوع زلزله، نوع و امتداد امواج رسیده به تونل و محتوی فرکانسی امواج، همه از عواملی هستند که درپاسخ دینامیکی تونل تأثیر به سزایی دارند.
به گونه کلی تونلها، سازه هایی سه بعدی، عظیم، نا همگن، غیرایزوتروپ و غیر ارتجاعی هستند که در اندر کنش با شالوده و آب مخزن می باشند. مدلهای عددی که بتوانند تمام عوامل فوق را در نظر بگیرند از پیچیدگی زیادی برخوردار خواهند بود. بسته به اینکه کدام یک از شرایط فوق به گونه مشخص حاکم بر مسئله باشد مدل می تواند آن پارامتر را ملحوظ نموده و به مقصود یافتن رفتار واقعی تر تونل آنها را در نظر بگیرد. در سالهای اخیر پیشرفتهای صورت گرفته در هر دو زمینه نرم افزار و سخت افزار کامپیوتر بسیاری از این معضلات را خصوصا در زمینه مدل کردن هندسه سه بعدی بدنه تونلها و رفتار غیر خطی و غیر ارتجاعی خاک قابل حل نموده می باشد. به همین نسبت پیشرفتهای صورت گرفته در زمینه روشهای آزمایشگاهی و صحرایی در ارزیابی خواص دینامیکی مصالح تونل و نتایج حاصل از آزمایش های ارتعاش اجباری تونلها و ثبت پاسخ تونلها در برابر زلزله های واقعی در جهت تصحیح و اعتبار بخشیدن به روشهای عددی و تحلیلی بسیار موثر بوده می باشد.
 
1-2 اظهار مسئله
با در نظر داشتن دامنه کاربرد تونلها در کشور لرزه خیز ایران، تحلیل دینامیکی این گونه تونلها از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. روشهای مختلفی تاکنون برای پیش بینی رفتار انواع مختلف تونلها توصیه و بکار رفته می باشد. روش شبه استاتیکی که بر مبنای تحلیلهای تعادل حدی قرار گرفته می باشد، هر چند با کاربرد آسان و فرضیات ساده ایمنی تونل را ارائه می دهد، اما در کنار این مزایا روش شبه استاتیکی، بعضاً می تواند به نتایج بسیار بدبینانه نسبت به پایداری لرزه ای سازه منجر گردد که خود به ارائه طرحی غیراقتصادی ختم می گردد.
امروزه با پیشرفت روزافزون و فراگیرشدن کامپیوتر، بهره گیری از روشهای عددی در تحلیل و طراحی تونلها پیش روی زلزله بمراتب از گذشته بیشتر شده می باشد. انتخاب مدل رفتاری مناسب مهمترین فاکتور در واکاوی با روشهای اجزای محدود یا تفاضل محدود تونلها، برای مدل کردن رفتار تنش  کرنش پوشش می باشد. به دلیل اینکه رفتار خاک الاستیک خطی نیست، بهره گیری از چنین مدلهایی می تواند به نتایج غیرایمن و غیر اقتصادی منجر گردد. همچنین در حین ساخت تونل و بعد از آن مسیرهای مختلفی از تنش همراه با دوران جهت تنشهای اصلی در خاکریز رخ می دهند که در نتیجه مدلهای الاستیک غیرخطی نیز قادر به در نظر گرفتن وابستگی رفتار به مسیر تنش که در اثر رفتار غیرارتجاعی خاک حادث می گردد، نمی باشند. در همین راستا کوشش می گردد در این پژوهش پاسخ دینامیکی تونلها با بهره گیری از مدلهای الاستوپلاستیک تحلیل گردد. نرم افزار اصلی مورد بهره گیری PLAXIS V8.5 می باشد که در حال حاضر بصورت گسترده ای در مسائل مکانیک خاک مورد بهره گیری قرار می گیرد.
 
1-3 هدف از پژوهش
تونلها مانند سازه های ژئوتکنیکی هستند که گسیختگی در آنها می تواند منجر به خسارات جبران ناپذیری گردد، از اینرو در طراحی آنها لازم می باشد تمام کنترلها و حساسیتهای لازم بعمل آید. یکی از این موردها، کنترل پایداری تونل در طول زلزله و بعد از آن میباشد. مطالعه دقیق پایداری تونلها در برابر زلزله از پیچیده ترین مسایل در حوزه سازه ها می باشد. علت این مسئله این می باشد که مجموعه معلومات و روابط بین آنها در تحلیل این مسئله بسیار متنوع و متفاوت می باشد. با در نظر داشتن وسعت کاربرد تونلها و همچنین لرزه خیزی کشور ایران، برآورد ایمنی لرزه ای تونلها تأثیر ارزنده ای دارد.
 
1-4- متدلوژی پژوهش
در این پژوهش پاسخ غیر خطی پوشش تونل های حفاری شده با دستگاه TBM در برابر زلزله با بهره گیری از مدل موهر-کلمب که یک مدل الاستوپلاستیک می باشد، بدست می آید. با بهره گیری از این روش پاسخ دو بعدی تونل در حالت کرنشهای صفحه­ای در برابر زلزله محاسبه می گردد. برای انجام تحلیل ها از روش اجزاء محدود (F.E.M) و با بهره گیری از نرم افزار PLAXIS 8.5 Professional بهره گیری خواهد گردید. در این نرم افزار معادلات دینامیکی حرکت با انتگرال گیری به روش نیومارک حل می گردد. برای انجام مطالعات موردی از اطلاعات موجود در راهنمای نرم­افزار برای هندسه تونل و نوع و مشخصات مصالح آن بهره گیری می گردد.
تعداد صفحه :85
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد : بررسی تغییرات مدول الاستیسته، ضریب عکس‌العمل بستر و میزان ظرفیت باربری در ‏خاک‌ بهسازی شده

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

دسته‌ها: عمران