شبیه سازی سه بعدی و ارزیابی رفتار دینامیکی سازه ایستگاه مترو و تونل های دسترسی تحت اثر مولفه های افقی و قائم زلزله

سازه های زیرزمینی حمل ونقل ریلی شهری به دلیل تفاوت در صلبیت سازه ای و ماهیت اندرکنش با محیط خاکی پیرامون، در مواجهه با بارهای دینامیکی لرزه ای الگوهای تغییرشکلی پیچیده ای از خود نشان می دهند. در این پژوهش، رفتار دینامیکی سازه جعبه ای (Box) یک ایستگاه چندطبقه مترو به همراه تونل های دسترسی و خطوط عبوری مجاور، با استفاده از مدل سازی سه بعدی المان محدود غیرخطی تحت تاثیر هم زمان مولفه های افقی و قائم زلزله مورد ارزیابی جامع قرار گرفته است. اندرکنش دینامیکی خاک و سازه (SSI) با تعریف رفتار الاستوپلاستیک غیرخطی خاک، میرایی هیدسترزیس، و شرایط مرزی جاذب (مرزهای بی نهایت/ویسکوز) جهت جلوگیری از بازتاب امواج شبیه سازی شده است. سازه ایستگاه و پوشش بتنی تونل ها با شتاب نگاشت های منتخب حوزه نزدیک و دور با نسبت های مختلف شتاب قائم به افقی ( ) تحریک شده اند. نتایج تحلیل ها نشان می دهد که اعمال هم زمان مولفه قائم زلزله به همراه مولفه افقی، بر خلاف فرضیات طراحی سنتی، لنگرهای خمشی و تنش های محوری دال های میانی و سقف ایستگاه را تا ۳۵ درصد و تغییرشکل های برشی جانبی (Racking) دیواره های پیرامونی را به طور محسوسی افزایش می دهد. علاوه بر این، ناحیه محل تقاطع تونل های دسترسی با دیواره صلب جعبه ایستگاه به عنوان بحرانی ترین زون تمرکز تنش های کششی و برشی شناسایی شد که ناشی از ناپیوستگی در صلبیت جانبی است. یافته های این پژوهش ضرورت لحاظ مولفه قائم شتاب و استفاده از درزهای انعطاف پذیر لرزه ای در مرز اتصال تونل به ایستگاه را در آیین نامه های طراحی لرزه ای سازه های زیرزمینی اثبات می کند.

کلیدواژه ها:

اندرکنش دینامیکی خاک و سازه (SSI) ، شبیه سازی سه بعدی المان محدود ، ایستگاه زیرزمینی مترو ، تونل دسترسی ، مولفه قائم زلزله ، تغییرشکل برشی جانبی (Racking).