Performance-Based Seismic Assessment of Shallow Tunnels using Pushover Analysis

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای ژئوتکنیک؛ دانشگاه تگزاس

2 استادیار؛ دانشکده‌ی مهندسی عمران؛ دانشگاه تهران

چکیده

این مقاله قصد دارد که با استفاده از تحلیل بارافزون به تحلیل لرزه ای بر مبنای عملکرد پوشش تونل های کم عمقی که در خاک ساخته شده اند و تحت بارگذاری موج برشی قائم قرار گرفته اند بپردازد. تحلیل بارافزون یک تحلیل استاتیک غیرخطی است که بر اساس جابجا کردن جانبی مدل دو بعدی خاک و تونل عمل می‌کند. این تحلیل تنها مود تغییر شکل اعوجاج (رکینگ) مقطع عرضی پوشش تونل را ارزیابی می‌کند و نسبت به سایر روشهای عددی تحلیل لرزه ای دارای مزیت استفاده از طیف شتاب پاسخ استاندارد نهشته‌ی خاکی به عنوان تقاضای لرزه ای می باشد. در ابتدا پاسخ یک تونل نمونه بر اثر چهار زلزله به طور جداگانه به وسیله تحلیل بارافزون محاسبه شد. در ادامه روش بکار گیری یک طیف استاندارد نمونه به عنوان تقاضا در تحلیل بارافزون بیان گردید که در آن از طیف استاندارد ساختمان فیما 302 استفاده شد. نتایج تحلیل بارافزون با انجام تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی مورد ارزیابی قرار گرفت و روش تحلیل بارافزون تایید شد. با این وجود برای بکار گیری این روش به مطالعات بیشتری جهت ارائه یک طیف استاندارد قابل قبول، که با طبیعت ژئوتکنیکی نهشته خاکی حاوی تونل کم عمق سازگاری داشته باشد، الزامی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


ABAQUS User’s manual, (2002) Hibbit, Karlsson and Sorensen Inc., Pawtucket, RI
ASCE 7-05, American Society of Civil Engineers, Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures, 2005 Edition
ATC Report No. 40, Applied Technology Council (Seismic Safety Commission, State of California, 1996) “Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings”, Vol. 1
Chopra, Anil K. and Goel, Rakesh K. (2002) “A modal pushover analysis procedure for estimating seismic demands for buildings”, Earthquake engineering and structural dynamics, 31:561–582 (DOI: 10.1002/eqe.144)
Dobry, R., Oweis, I. and Urzua, A. (1976) “Simplified procedures for estimating the fundamental period of a soil profile”, Bull. Seismol. Soc. Am. 66, Vol. 4, pp. 1293-1321
FEMA P695, Federal Emergency Management Agency, Quantification of Building Seismic Performance Factors, 2009 Edition
FEMA 302, Federal Emergency Management Agency, NEHRP recommended provisions for seismic regulations for new buildings and other structures, part 1, 1997 Edition
FEMA 356, Federal Emergency Management Agency (2000), Pre-standard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Building
FEMA 450, Federal Emergency Management Agency, NEHRP recommended provisions for seismic regulations for new buildings and other structures, part 1, 2006 Edition
FHWA, Technical Manual for Design and Construction of Road Tunnels-Civil Elements, chapter 13, Publication No NHI-09-010, march 2009
Hashash, Y.M.A., Hook, J.J., Schmidt, B. and Tao, J.C. (2001) “Seismic design and analysis of underground structure”, Tunneling and Underground space Technology, Vol.16, pp. 247-293
Huo, H., Bobet, A., Fernandez, G., Ramirez, J. (2006) “Analytical solution for deep rectangular structures subjected to far-field shear stresses”, Tunnelling and Underground Space Technology, 21, pp.613–625
Idriss, I.M., Seed, H.B., (1968) “Seismic response of horizontal soil layers”, Journal of Soil Mechanics and Foundation Div., ASCE 94 (SM4), 1003-1031
Kramer, S. (1996) “Geotechnical Earthquake Engineering”, Prentice-Hall, Upper Saddle River, Nj, USA
Krawinkler, H. and Seneviratna, G. D. P. K. (1998) “Pros and cons of a pushover analysis of seismic performance evaluation”, Engineering Structures, Vol. 20, Nos 4-6, pp. 452-464
Newmark, N.M. (1968) “Problems in wave propagation in soil and rock”, Proceedings of the International Symposium on Wave Propagation and Dynamic Properties of Earth Materials
Owen, G.N. and Scholl, R.E. (1981) “Earthquake engineering of large underground structures”, Report no FHWA/RD-80/195, Federal Highway Administration and National Science Foundation.
Pasdarpour M., Vahdani S. (2012) “New method for seismic evaluation of shallow three-arch tunnels with pushover analysis based on performance”, Proceedings of International Conference on Earthquake and Structural Engineering, ICESE 2012, Kuala Lumpur, Malaysia, February 19-21.
Pasdarpour M., Vahdani S. (2012) “A comparison of FEMA 302 provisions with 2800 code for seismic evaluation of shallow tunnels based on performance”, Proceedings of World Tunnel Congress, WTC 2012, Bangkok, Thailand, May18-23
Penzien, J. (2000) “Seismically included racking of tunnels linings”, Earthquake Engineering and Structure Dynamics, Vol. 29, pp. 683-691
PLAXIS manual (2006), 2D-Version 8. Delf University of Technology & PLAXIS b.v., The Netherlands
Power, M.S., Rosidi, D. and Kaneshiro, J. (1996) “Vol. III Strawman: screening, evaluation and retrofit design of tunnels”, Report Draft. National Center for Earthquake Engineering Research, Buffalo, New York
Power, M., Rosidi, D., Kaneshiro, J. (1998) “Seismic vulnerability of tunnels-revisited In: Ozedimir, L., (Ed.)”, Proceedings of the North American Tunneling Conference, Elsevier, Long Beach, CA, USA.
Seed, H.B., Whitman, R.V., (1970) “Design of earth retaining structures for dynamic loads” Proceedings of the ASCE Specialty Conference on Lateral Stresses in the Ground and Design of Earth Retaining Structures.
Shake2000 User’s manual, Copyright Gustavo A. Ordonez, 2000-2011, a computer program for 1-D analysis of geotechnical earthquake engineering problems.
The Pacific Earthquake Engineering Research Center, (Copy write © 2005) ‘The PEER NGA database’, <http://peer.berkeley.edu/nga/search.html> (Dec. 10, 2011)
Wang, J.N. (1993) “Seismic Design of Tunnels: A State of the Art Approach”, Monograph 7, Parsons, Brinkerhoff, Quade and Duglas Inc, New York
360 No., Iranian Instruction for Seismic Rehabilitation of Existing Buildings, 2005 Edition