تحلیل پایداری دهانه ورودی تونل 36 تهران- شمال تحت بارهای لرزه ای

Sustainability analysis of the entrance to the Tehran-North tunnel 36 under seismic loads

  • جزئیات
  • خلاصه پژوهش
  • تعریف مسئله
  • اهمیت و ضرورت
  • اهداف
  • توضیحات تکمیلی
  • حمایت‌های موردنیاز
  • فایل‌های پیوست
  • پیام‌ها
  • حامیان پیشنهادیه
:   کاربردی
:  
کارشناسی ارشد
مهندسی معدن
مهندسی معدن - مکانیک سنگ
:   13 ماه
:   1397/06/31

در این نوشتار پایداری تونل شماره 37 آزاد راه تهران-شمال تحت بارهای استاتیکی و دینامیکی بررسی خواهد شد. با توجه به موقعیت جغرافیایی سازه و نزدیک بودن آن به گسل­ های بزرگ ایران تحلیل دینامیکی پایداری تونل از اهمیت بیشتری برخوردار است. بر مبنای گزارش­ های موجود می­ توان ادعا کرد که سازه های زیرزمینی در مقابل زمین ­لرزه نسبت به سازه ­های سطحی کمتر در معرض آسیب بوده­ اند. به طوریکه برخی از تونل ­های ساخته ­شده بدون پیش بینی­ های مخصوص زمین ­لرزه به طور قابل توجهی در زلزله ­های نسبتا قوی گذشته سالم مانده­ اند.  اطلاعات اندکی در مورد عملکرد سازه ­های زیر زمینی در حین زمین­ لرزه در مقایسه با سازه ­های رو سطحی وجود دارد و در عین حال اطلاعات موجود در مورد تونل ­های دارای پوشش به مراتب کمتر است. دانشمندان و محققان زیادی بر روی اثر زمین­ لرزه بر سازه تحقیق و بررسی نموده­ اند. هدف از انجام این تحقیق بررسی پایدار دهانه ورودی تونل 37 آزاد راه تهران- شمال تحت بار زمین لرزه است. همچنین در پایان یک سیستم نگهداری برای تونل و همچنین یک روش برای پایداری ترانشه ­ها و سطح شیب دار بالای تونل ارائه خواهد شد. لذا تمرکز اصلی این تحقیق بر پایداری دهانه ورودی و خروجی تونل تحت بار دینامیکی زمین لرزه خواهد بود.   

در بسیاری از نواحی کشور ایران، از لحاظ ژئومورفولوژی جزو مناطق کوهستانی محسوب می­ شوند. یکی از مشکلات جدی در نواحی کوهستانی، احداث راه­ های بین شهری از میان کوهستان­ ها و توپوگرافی خشن کوهستانی می باشد. در این گونه نواحی احداث تونل از میان کوه­ ها اجتناب ناپذیر است.باتوجه به شرایط خاص محیطی، از لحاظ فنی حفر این تونل­ ها مستلزم رعایت نکات خاصی است. از جمله نکاتی که باید به آن توجه خاصی مبذول داشت پایداری دهانه ­ی تونل است. 

باتوجه به این که در دهانه­ ی تونل معمولا ارتفاع روباره کم و مواد در آن هوازده است این نواحی از تونل بحرانی ترین بخش آن می­ باشند. لذا بررسی پایداری دهانه­ ی تونل در برابر بارهای استاتیکی و دینامیکی از اهمیت بالایی برخوردار است. ازجمله مهم­ترین بارهای دینامیکی که پایداری سازه را می­تواند تهدید کند زمین لرزه است. لذا تمرکز اصلی این تحقیق بر پایداری دهانه ورودی و خروجی تونل تحت بار دینامیکی زمین لرزه خواهد بود.   

 

هدف از انجام این تحقیق بررسی پایدار دهانه ورودی تونل 36 آزاد راه تهران- شمال تحت بار زمین لرزه است. همچنین در پایان یک سیستم نگهداری برای تونل و همچنین یک روش برای پایداری ترانشه ها و سطح شیب دار بالای تونل ارائه خواهد شد. و سوالی که در این باره مطرح می­شود این است که با توکه به استحکام پایین محیط در دهانه تونل چه نوع سیستم تحکیمی می­توان پیشنهاد داد که در عین به صرفه بودن از لحاظ اقتصادی ایمنی بالایی را تامین نماید. با توجه به مطالب گذشته انجام این بررسی از اهمیت بالایی برخوردار است. مراحل انجام این بررسی به دو دسته کلی تقسیم می­شود. در ابتدا پایداری مدل ساخته شده در حالت استاتیکی مورد بررسی قرار می­ گیرد. بعد از آن مدل از نظر دینامکی مورد بررسی قرار می­ گیرد. روند تحلیل پایداری در مراحل مختلف، تطبیق نمودار اندرکنش پوشش بتنی سازه و نمودار نیروی محوری و ممان خمشی پوشش بوده­ است. تحلیل دینامیکی بر اساس دو روش تحلیل زمین­ لرزه­ ی مبنای طرح(DBE)[1] و بزرگترین زمین لرزه­ ی قابل انتظار(MCE)[2] انجام شده­ و نمودار اندر کنش در هر تحلیل به صورت جداگانه رسم شده است.



[1] Design base earthquake

[2] Maximum credible earthquake

در مورد تحلیل پایداری دینامیکی، میان سازه­های رو سطحی و زیر سطحی تفاوت زیادی وجود دارد. هرچند مطالعات و بررسی­های محققان نشان دهنده­ی ایمن تر بودن سازه­های زیر زمینی در برابر بار زمین­لرزه در مقایسه با سازه­های رو سطحی است، اما وقوع زمین­لرزه­های شدید نشان داده است که می­تواند منجر به آسیب­های فاجعه آمیزی در سازه­های زیر زمینی داشته باشد. بنابراین طراحی سازه­های زیر بر اساس بارهای دینامیکی لازم و ضروری به نظر می­رسد.

ایران یکی از کشورهای لرزه خیز در منطقه و جهان است که در امتداد کمربند لرزه­خیز آلپ-هیمالیا قرار دارد. کمربند لرزه­خیز آلپ-هیمالیا از غرب ناحیه مدیترانه تا جنوب شرق آسیا امتداد دارد. فلات ایران در چندصد سال اخیر شاهد وقوع زمین­لرزه­های مخرب و ویرانگری بوده است که تلفات و هزینه­های سنگینی را در پی داشته­است. لذا توجه به ایمنی سازه­ها در ایران از اهمیت فراوانی برخوردار است.

 

 

 

 

حامیان پیشنهادیه:

بدون حامی