تخمین پاسخ ساختمان قاب بندی شده به نشست‌های القایی در اثر حفاری تونل‌های کم عمق

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیأت‌علمی؛ دانشکده‌ی مهندسی عمران، مرکز تحقیقات زلزله، دانشگاه صنعتی سهند

2 دانشجوی دکتری ژئوتکنیک؛ دانشکده‌ی مهندسی عمران، مرکز تحقیقات زلزله، دانشگاه صنعتی سهند

3 دانشجوی کارشناسی ارشد ژئوتکنیک؛ دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی سهند

چکیده

حفاری تونل در محیط­های خاکی اغلب منجر به نشست در سطح زمین می­شود که در محیط­های شهری سازه­های موجود از این نشست‌ها متأثر می­گردند. استفاده از رویکرد سختی نسبی از جمله روش­های برآورد خرابی­های محتمل سازه­ها در اثر نشست­های مذکور است. سختی نسبی بر اساس مقادیر سختی سازه، سختی زمین و برخی خصوصیات هندسی حاکم محاسبه می­گردد. اهمیت برآورد دقیق سختی سازه موجود سبب شده که روش­های متعددی برای این منظور ارائه گردد؛ بنابراین روش­های مختلف برآورد سختی سازه مورد ارزیابی قرارگرفته و دقیق­ترین روش به کمک تحلیل­های عددی، تعیین شده­است. مقادیر سختی نسبی بر اساس سختی محاسبه‌شده جدید سازه، محاسبه شده­اند. همچنین رابطه­ای بین سختی نسبی محاسبه‌شده پیشین و سختی نسبی پیشنهادی ارائه گردیده است. مقایسه مقادیر ضریب تعدیل به‌دست‌آمده از این تحقیق با مقادیر مشابه پیشین نشان­دهنده آن است که در مطالعات پیشین ضرایب تعدیل دست­پایینی در نظر گرفته شده­است. این موضوع منجر به برآوردی خوش­بینانه از خرابی محتمل القاشده به سازه می­گردد؛ بنابراین در این تحقیق ضرایب تعدیل بهبودیافته، دارای انطباق بیشتر با نتایج تحلیل­های عددی، پیشنهاد شده­اند. بر این اساس رابطه­ای جهت محاسبه ضریب تعدیل پیشنهادی بر اساس سختی نسبی ارائه شده­است. روش پیشنهادی این تحقیق، تخمین دقیق­تری از تأثیر حفاری تونل بر سازه­های مجاور ارائه می­نماید که ضمن حفظ سادگی در محاسبات، در راستای ایمنی بیشتر گام برداشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Estimation of Framed Building Response to the Induced Settlements of Shallow Tunneling

نویسندگان [English]

  • Mehrdad EMAMI Tabrizi 1
  • Amir Nimtaj 2
  • Hosain Omrani Khiabanian 3
1 Assistant Professor; Faculty of Civil Engineering, Sahand University of Technology
2 Ph.D. Student in Geotechnics; Faculty of Civil Engineering, Sahand University of Technology
3 M.Sc. Student in Geotechnics; Faculty of Civil Engineering, Sahand University of Technology
چکیده [English]

Summary
Induced ground surface settlement due to tunneling causes damages to the adjacent structures. Relative stiffness approach is a well-known method of estimation of these probable damages based on soil to building stiffness ratio. Importance of calculation of the structural stiffness in an accurate way necessitates a comparison between the results of different available methods. In this study, the numerical analysis is performed to recognize the most suitable method of the calculation of the bending stiffness of the buildings. The obtained modification factors are then plotted versus the calculated relative stiffness. The numerical results show that the amounts of the settlement that are underestimated by conventional methods. Therefore, in this paper a correction factor is proposed to improve previous modification factors. The proposed approach maintains the simplicity in the calculation process besides of its more accurate results.
 
Introduction
In conventional methods, the ground settlement of the greenfield condition is evaluated, and then, applied to the investigated building. The induced deformation to the building is affected by its stiffness. Therefore, estimating an accurate value of the stiffness leads to the results for better understanding of the response of the building. Various approaches such as the parallel axes, Lambe and Meyerhof methods are available to calculate the bending stiffness of a building. However, selection of an efficient method for calculation of the building stiffness is important.
 
Methodology and Approaches
The problem is analyzed by finite element method based PLAXIS2D software considering different geometries. It includes buildings with variable numbers of stories and different widths of footings. Settlement trough is obtained for each condition and bending stiffness of each building is calculated based on the length of the hogging and the sagging part of the building. The deflection ratio and the modification factors are then calculated. The obtained modification factors versus the relative stiffness are plotted in a semi-logarithmic domain.
 
Results and Conclusions
The obtained results from this research work indicate that the conventional methods of estimation of the building deformation due to tunneling predict underestimated values in the sagging part of the settlement where the majority of the building is damaged. Therefore, this study has been made to look into this problem by introducing a new correction factor. By using this factor, the damage can accurately be determined.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Shallow Tunnels
  • Structural Stiffness
  • Soil Stiffness
  • Modification Factor
  • Ground Settlement