پایان نامه کارشناسی ارشد:برآورد نیروهای طراحی سگمنت‌های بتنی تونل‌ها تحت بارهای لرزه‌ای و ثقلی باتوجه به رفتار غیرخطی و اندرکنش آنها با محیط اطراف

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته عمران

گرایش : زلزله

عنوان : برآورد نیروهای طراحی سگمنت‌های بتنی تونل‌ها تحت بارهای لرزه‌ای و ثقلی باتوجه به رفتار غیرخطی و اندرکنش آنها با محیط اطراف

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 شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)فهرست مطالبعنوان                                                                                                       صفحه چکیده----------------------------------------------------------------------- 1فصل اول « کلیات »1-1 مقدمه------------------------------------------------------------------- 31-2 بیان مسئله--------------------------------------------------------------- 41-3 هدف از تحقیق------------------------------------------------------------ 51-4- متدلوژی تحقیق---------------------------------------------------------- 5فصل دوم « ادبیات تاریخچه »2-1 مقدمه ------------------------------------------------------------------ 72-1-1 پایداری --------------------------------------------------------------- 72-1-2 جا به جایی های زمین و اثرات آن ----------------------------------------- 92-1-3 کارائی سیستم نگهدارنده و پوشش دائمی ----------------------------------- 92-2 روش های تحلیل پوشش---------------------------------------------------- 92-2-1 بارهای وارد بر پوشش تونل ----------------------------------------------- 92-2-1-1 فشار زمین --------------------------------------------------------- 102-2-1-2 فشار آب ---------------------------------------------------------- 132-2-1-3 بار مرده ----------------------------------------------------------- 132-2-1-4 سربار ------------------------------------------------------------- 142-2-1-5 واکنش بستر ------------------------------------------------------- 142-2-1-6 اثر زلزله------------------------------------------------------------ 152-3 تئوریهای تخمین مقدار بار وارد بر پوشش ------------------------------------- 172-3-1 تئوری ترزاقی --------------------------------------------------------- 182-2-2 تئوری بلا (balla-1961) ---------------------------------------------- 21فصل سوم « معادلات تعادل و حل آنها »3-1 معادله اساسی رفتار دینامیکی----------------------------------------------- 253-2 حل معادلات دینامیکی تعادل----------------------------------------------- 273-2-1- بکار بستن طرح انتگرال در Plaxis-------------------------------------- 28فصل چهارم « مدل‌سازی عددی، ارائه نتایج، نتیجه گیری و طراحی» 4-1 مشخصات هندسی مدل---------------------------------------------------- 334-2 مشخصات مصالح--------------------------------------------------------- 344-3 مش­بندی مدل----------------------------------------------------------- 344-4 فازبندی و محاسبات------------------------------------------------------- 364-4-1 فاز اول: محاسبه تنش­های برجا------------------------------------------- 374-4-2 فاز دوم: حفاری تونل و نصب همزمان پوشش­ها------------------------------- 384-4-3 فاز سوم: محاسبه نیروی ایجاد شده در پوشش در اثر فشار خاک اطراف تونل------- 394-4-4 فاز دوم: اعمال شتاب زلزله به سنگ بستر و محاسبه نیروها و تغییرشکل های ایجاد شده در تونل و خاک اطراف--------------------------------------------------------------------------- 40فصل پنجم « بحث و نتیجه‌گیری »5-1 ارائه نتایج و مقایسه------------------------------------------------------- 435-2 نیروهای ایجاد شده در پوشش تونل------------------------------------------ 445-2-1بررسی نوع خاک و نوع زلزله و فاصله سنگ بستر تاتونل در نیروهای داخلی پوشش‌ها 465-2-2 طراحی پوشش های تونل------------------------------------------------ 485-2-3 جابه جایی ایجاد شده در سطح خاک و المان های پوشش تونل----------------- 515-2-4 بررسی تراکم خاک ماسه‌ای و نوع زلزله و فاصله سنگ بستر تاتونل در تاریخچه جا‌به‌جایی              525-2-4-1 بررسی میزان تحکیم خاک رسی و نوع زلزله و فاصله سنگ بستر تاتونل در تاریخچه جا‌به‌جایی     60منابع----------------------------------------------------------------------- 69 فهرست جداولعنوان                                                                                                       صفحه جدول 2-1) مقادیر  و  و  براساس Ф ---------------------------------- 22جدول 4-1) مشخصات هندسی مدل--------------------------------------------- 33جدول 4-2) مشخصات کامل مصالح خاکی----------------------------------------- 34جدول 4-3) مقادیر nc جهت مش بندی------------------------------------------ 35جدول 5-1) مشخصات تونل های مدل سازی شده---------------------------------- 44جدول 5-2) حداکثر نیروی برشی و لنگر خمشی ایجاد شده در مدل­ها------------------ 46جدول 5-3) طراحی برشی پوشش های بتنی تونل---------------------------------- 49جدول 5-4) طراحی خمشی پوشش های بتنی تونل--------------------------------- 50جدول 5-5) حداکثر جابه جایی قائم در سطح خاک و جداره تونل را در فاز سوم (اعمال انقباض) بیان می کند.        51  فهرست شکل‌هاعنوان                                                                                                       صفحه شکل 2-1)  مقطعی از یک تونل و زمین اطراف آن---------------------------------- 11شکل 2-2 عملکرد فشار زمین بر روی پوشش (  ضریب فشار جانبی زمین، t  و  ضخامت و شعاع خارجی پوشش ) (3)------------------------------------------------------------------------ 12شکل 2-3) فشار هیدرواستاتیک(Pw1فشار آب در تاج تونل و Re شعاع تا مرکز پوشش)-- 13شکل 2-4) عکس­العمل بستر مستقل از جابه­جایی---------------------------------- 15شکل 2-5) فرضیات تئوری فشار خاک  ترزاقی ------------------------------------ 19شکل 2-6) فشار خاک در عمق های بیشتر --------------------------------------- 20شکل2-7 اصول تئوری بلا ----------------------------------------------------- 22شکل 3-1) تغییر نسبت میرایی بحرانی نرمال شده با فرکانس زاویه ای------------------ 26شکل 4-1) مدل­های هندسی تونل در نرم­افزار PLAXIS--------------------------- 33شکل 4-2) شکل کلی المان 15 گره­ای مثلثی-------------------------------------- 35شکل 4-3) نمای کلی مش­بندی تونل و محیط اطراف-------------------------------- 36شکل 4-4) نمای تنش‌های برجای محاسبه شده توسط نرم افزار (سنگ بستر در عمق 10 متری)     37شکل 4-5) نمای تنش‌های برجای محاسبه شده توسط نرم افزار (سنگ بستر در عمق 100 متری)   38شکل 4-6) تونل حفاری شده و پوشش ها پس از نصب------------------------------- 38شکل 4-7) تغییر شکل های تونل پس از اعمال انقباض------------------------------ 39شکل 4-8) شتاب نگاشت زلزله Northridge------------------------------------- 40شکل 4-9) شتاب نگاشت زلزله Chi Chi –Taiwan------------------------------ 41شکل 4-10) نمونه ای از تغییر شکل های تونل و خاک اطراف در اثر زلزله--------------- 41شکل 5-1) نمونه‌ی نمودار برش ایجاد شده در پوشش تونل تحت بار زلزله برای مدل T10- 45شکل 5-2) نمونه‌ی نمودار خمش ایجاد شده در پوشش تونل تحت بار زلزله برای مدل T10 45شکل 5-3) دامنه فوریه زلزله های اعمالی  الف- زلزله Northridge     ب- زلزله Chi Chi 47شکل 5-4) دامنه فوریه زلزله های اعمالی  الف- زلزله Northridge     ب- زلزله Chi Chi 50شکل 5-5) محل قرارگیری نقاط کنترل جابه جایی---------------------------------- 51شکل 5-6) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T1----------------------- 52شکل 5-7) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T1------------------------ 52شکل 5-8) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T2----------------------- 53شکل 5-9) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T2------------------------ 53شکل 5-10) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T3---------------------- 54شکل 5-11) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T3----------------------- 54شکل 5-12) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T4---------------------- 55شکل 5-13) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T4----------------------- 55شکل 5-14) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T5---------------------- 56شکل 5-15) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T5----------------------- 56شکل 5-16) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T6---------------------- 57شکل 5-17) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T6----------------------- 57شکل 5-18) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T7---------------------- 58شکل 5-19) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T7----------------------- 58شکل 5-20) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T8---------------------- 59شکل 5-21) تاریخچه جابه جایی افقی قائم کنترلی در مدل T8---------------------- 59شکل 5-22) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T9---------------------- 60شکل 5-23) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T9----------------------- 60شکل 5-24) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T10--------------------- 61شکل 5-25) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T10--------------------- 61شکل 5-26) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T11--------------------- 62شکل 5-27) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T11--------------------- 62شکل 5-28) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T12--------------------- 63شکل 5-29) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T12--------------------- 63شکل 5-30) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T13--------------------- 64شکل 5-31) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T13--------------------- 64شکل 5-32) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T14--------------------- 65شکل 5-33) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T14--------------------- 65شکل 5-34) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T15--------------------- 66شکل 5-35) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T15--------------------- 66شکل 5-36) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T16--------------------- 67شکل 5-37) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T16--------------------- 67 فصل اول« کلیات »  1-1 مقدمهکشور ایران به عنوان یکی از مناطق زلزله خیز جهان همواره در طی سالیان گذشته در معرض زلزله های ویران کننده ای قرار داشته است. شرایط طبیعی و زمین شناسی ایران از نقطه نظر وقوع زلزله به طورجدی در دستورکار مهندسین و برنامه ریزان قرار گرفته است. با توجه به 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. بررسی دقیق پایداری لرزه ای تونلها از مسائل پیچیده در حوزه سازه ها است. تنوع خواص دینامیکی بدنه تونل و گوناگونی جنس و ضخامت خاک که می توانند در انتقال، تضعیف و تقویت امواج زلزله نقش 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 نقش به سزایی دارند.به طور 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 طور مشخص حاکم بر مسئله باشد مدل می تواند آن پارامتر را ملحوظ نموده و به منظور 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 مشکلات را خصوصا در زمینه مدل کردن هندسه سه بعدی بدنه تونلها و رفتار غیر خطی و غیر ارتجاعی خاک قابل حل نموده است. 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 است. 1-2 بیان مسئلهبا توجه به دامنه کاربرد تونلها در کشور لرزه خیز ایران، تحلیل دینامیکی این گونه تونلها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. روشهای مختلفی تاکنون برای پیش بینی رفتار انواع مختلف تونلها توصیه و بکار رفته است. روش شبه استاتیکی که بر مبنای تحلیلهای تعادل حدی قرار گرفته است، 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 شود که خود به ارائه طرحی غیراقتصادی ختم می گردد.امروزه با پیشرفت روزافزون و فراگیرشدن کامپیوتر، استفاده از روشهای عددی در تحلیل و طراحی تونلها در مقابل زلزله بمراتب از گذشته بیشتر شده است. انتخاب مدل رفتاری مناسب مهمترین فاکتور در آنالیز 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، استفاده از چنین مدلهایی می تواند به نتایج غیرایمن و غیر اقتصادی منجر شود. 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 شود، نمی باشند. در همین راستا سعی می شود در این تحقیق پاسخ دینامیکی تونلها با استفاده از مدلهای الاستوپلاستیک تحلیل شود. نرم افزار اصلی مورد استفاده PLAXIS V8.5 می باشد که در حال حاضر بصورت گسترده ای در مسائل مکانیک خاک مورد استفاده قرار می گیرد. 1-3 هدف از تحقیقتونلها از جمله سازه های ژئوتکنیکی هستند که گسیختگی در آنها می تواند منجر به خسارات جبران ناپذیری گردد، از اینرو در طراحی آنها لازم است تمام کنترلها و حساسیتهای لازم بعمل آید. یکی از این موارد، کنترل پایداری تونل در طول زلزله و بعد از آن میباشد. بررسی دقیق پایداری تونلها در برابر زلزله از پیچیده ترین مسایل در حوزه سازه ها است. علت این مسئله این است که مجموعه معلومات و روابط بین آنها در تحلیل این مسئله بسیار متنوع و متفاوت است. با توجه به وسعت کاربرد تونلها و همچنین لرزه خیزی کشور ایران، برآورد ایمنی لرزه ای تونلها نقش ارزنده ای دارد. 1-4- متدلوژی تحقیقدر این تحقیق پاسخ غیر خطی پوشش تونل های حفاری شده با دستگاه TBM در برابر زلزله با استفاده از مدل موهر-کلمب که یک مدل الاستوپلاستیک می باشد، بدست می آید. با استفاده از این روش پاسخ دو بعدی تونل در حالت کرنشهای صفحه­ای در برابر زلزله محاسبه می شود. برای انجام تحلیل ها از روش اجزاء محدود (F.E.M) و با استفاده از نرم افزار PLAXIS 8.5 Professional استفاده خواهد شد. در این نرم افزار معادلات دینامیکی حرکت با انتگرال گیری به روش نیومارک حل می شود. برای انجام مطالعات موردی از اطلاعات موجود در راهنمای نرم­افزار برای هندسه تونل و نوع و مشخصات مصالح آن استفاده می شود.تعداد صفحه :85قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

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

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید