بررسی عددی رفتار لرزه ای و استاتیکی پل های قوسی سنگی مقاوم سازی شده با روش های فولادی و FRP با استفاده از مدل سازی اجزای محدود در SAP۲۰۰۰

پل های قوسی سنگی به دلیل قدمت تاریخی و ارزش فرهنگی، بخش مهمی از میراث مهندسی ایران و جهان محسوب می شوند. این سازه ها با وجود مقاومت مناسب فشاری، در برابر بارهای کششی، لرزه ای و بارگذاری سنگین ریلی آسیب پذیر هستند. هدف اصلی این پژوهش، بررسی عددی رفتار استاتیکی و لرزه ای پل قوسی سنگی Rio Moline تحت بارهای مختلف و ارزیابی کارایی روش های مقاوم سازی فولادی و FRP است. مدل سازی سه بعدی پل با استفاده از المان های Solid در نرم افزار SAP۲۰۰۰ انجام شد. مصالح سنگی با مقاومت فشاری ۲ مگاپاسکال و رفتار خطی مدل سازی گردید. چهار حالت شامل مدل بدون مقاوم سازی، تقویت با تسمه فولادی، ورق فولادی (ضخامت ۱ و ۲ سانتی متر) و ورق FRP مورد تحلیل قرار گرفت. بارگذاری شامل حالت ثقلی (بار مرده و زنده ۵ kN/m²)، بار زنده ریلی استاندارد RU و RL با ضریب دینامیکی، و تحلیل طیفی زلزله های کوبه و السنترو بود. نتایج نشان داد که ورق فولادی به ضخامت ۲ سانتی متر بهترین عملکرد را داشته و ماکزیمم تنش را تا ۵۰ درصد کاهش داد و توزیع تنش را یکنواخت کرد. این روش در کنترل تغییرمکان ها تحت بار لرزه ای و بار قطار نیز برتری قابل توجهی نسبت به تسمه فولادی و FRP داشت. روش FRP عملکرد خوبی داشت اما از نظر سختی و هزینه، کارایی کمتری نسبت به ورق فولادی نشان داد. تسمه های فولادی تنها اثر موضعی داشتند. این مطالعه تایید می کند که ورق فولادی متصل به سطح داخلی قوس، روشی موثر، اقتصادی و قابل اجرا برای بهسازی لرزه ای پل های قوسی سنگی راه آهن است و می تواند مبنایی برای پروژه های مقاوم سازی مشابه در ایران باشد.

کلیدواژه ها:

پل قوسی سنگی ، مقاوم سازی لرزه ای ، مدل سازی اجزای محدود ، SAP۲۰۰۰ ، ورق فولادی