آزمایش میز تکان بر رفتار لرزه ای پایه های لوله ای فولادی

پایه پل سگمنتال پیش ساخته پس کشیده یکی از انواع بسیاری از اعضای پیش ساخته در پل های پیش ساخته است. در مقایسه با پایه های یکپارچه، این اسکله دارای مزایای ظرفیت خود مرکزی عالی، تسریع ساخت و ساز با مونتاژ قطعات پیش ساخته با تاندون های پیش تنیده، به حداقل رساندن اختلال در ترافیک و بهبود کیفیت ساخت و ساز است [1]، [2]. برای ترویج کاربرد چنین پایه پل در مناطق مستعد لرزه‌خیز، در سال‌های اخیر علاقه‌های بیشتری به درک رفتارهای هیسترتیک و دینامیکی پایه‌های سگمنتال پیش ساخته پس‌تنیده شده است.

بیشتر مطالعات قبلی بر رفتار هیسترتیک پایه‌های سگمنتال پیش ساخته پس‌تنیده تحت بارگذاری چرخه‌ای جانبی یک طرفه متمرکز بودند. اثر پارامترهای مختلف طراحی از جمله وضعیت اتصال تاندون‌های پیش تنیدگی، دستگاه‌های اتلاف انرژی (ED)، نسبت ابعاد، نسبت بار محوری کل ناشی از بار مرده و نیروی پیش تنیدگی اولیه، و مقادیر میله‌های ED به طور سیستماتیک بررسی شده است [3] ، [4]، [5]، [6]، [7]. با انجام تجزیه و تحلیل اجزای تغییر شکل پایه‌های سگمنتال پیش‌تنش‌شده، برخی از محققین خاطرنشان کردند که باز شدن اتصال پایین عامل اصلی جابجایی کل پایه تحت بارگذاری چرخه‌ای جانبی یک‌طرفه است [8]، [9]، [10]. برای بررسی رفتار دینامیکی چنین پایه هایی تحت تحریکات زلزله، حرکت زمین یک طرفه در آزمایشات میز تکان دادن محدود در نظر گرفته شد. به عنوان مثال، یاماشیتا و همکاران. [11] آزمایش‌های میز تکان‌دهنده یک طرفه را روی پایه‌های بتن مسلح بخش پیش‌ساخته (RC) با و بدون میلگرد ED انجام داد. نتایج آزمایش نشان داد که تقاضای جابجایی بسیار بیشتر از پایه‌های RC یکپارچه بود. برخی از محققان از مواد جدید (به عنوان مثال، بتن فوق العاده با کارایی بالا (UHPC) [12] و پلیمر تقویت شده با الیاف (FRP)) [13] برای پایه های سگمنتال پیش ساخته، با هدف کنترل آسیب بتن در رابط های گهواره ای استفاده کرده اند. آسیب بخش ناچیز و جابجایی باقیمانده حتی زمانی که شدت حرکت زمین بیشتر از مقدار طراحی بود مشاهده شد. [11] آزمایش‌های میز تکان‌دهنده یک طرفه را روی پایه‌های بتن مسلح بخش پیش‌ساخته (RC) با و بدون میلگرد ED انجام داد. نتایج آزمایش نشان داد که تقاضای جابجایی بسیار بیشتر از پایه‌های RC یکپارچه بود. برخی از محققان از مواد جدید (به عنوان مثال، بتن فوق العاده با کارایی بالا (UHPC) [12] و پلیمر تقویت شده با الیاف (FRP)) [13] برای پایه های سگمنتال پیش ساخته، با هدف کنترل آسیب بتن در رابط های گهواره ای استفاده کرده اند. آسیب بخش ناچیز و جابجایی باقیمانده حتی زمانی که شدت حرکت زمین بیشتر از مقدار طراحی بود مشاهده شد. [11] آزمایش‌های میز تکان‌دهنده یک طرفه را روی پایه‌های بتن مسلح بخش پیش‌ساخته (RC) با و بدون میلگرد ED انجام داد. نتایج آزمایش نشان داد که تقاضای جابجایی بسیار بیشتر از پایه‌های RC یکپارچه بود. برخی از محققان از مواد جدید (به عنوان مثال، بتن فوق العاده با کارایی بالا (UHPC) [12] و پلیمر تقویت شده با الیاف (FRP)) [13] برای پایه های سگمنتال پیش ساخته، با هدف کنترل آسیب بتن در رابط های گهواره ای استفاده کرده اند. آسیب بخش ناچیز و جابجایی باقیمانده حتی زمانی که شدت حرکت زمین بیشتر از مقدار طراحی بود مشاهده شد. بتن فوق العاده با کارایی بالا (UHPC) [12] و پلیمر تقویت شده با الیاف (FRP)) [13] برای پایه های سگمنتال پیش ساخته، با هدف کنترل آسیب بتن در رابط های گهواره ای. آسیب بخش ناچیز و جابجایی باقیمانده حتی زمانی که شدت حرکت زمین بیشتر از مقدار طراحی بود مشاهده شد. بتن فوق العاده با کارایی بالا (UHPC) [12] و پلیمر تقویت شده با الیاف (FRP)) [13] برای پایه های سگمنتال پیش ساخته، با هدف کنترل آسیب بتن در رابط های گهواره ای. آسیب بخش ناچیز و جابجایی باقیمانده حتی زمانی که شدت حرکت زمین بیشتر از مقدار طراحی بود مشاهده شد.

با توجه به اینکه برانگیختگی های زلزله یک جهته نیستند، چند محقق رفتار هیسترتیک و دینامیکی پایه های قطعه قطعه پیش ساخته پس تنیده تحت بارهای چرخه ای جانبی دو طرفه و حرکات زمین دو طرفه را با مطالعات عددی و تجربی جامع بررسی کردند [14, [15]، [16]، 17، [18]، [19]، [20]، [21]. به عنوان مثال، لی و همکاران. [14] و جیا و همکاران. [15] تأثیر جهت‌های بارگذاری جانبی بر عملکرد لرزه‌ای پایه‌های سگمنتال پیش ساخته را بررسی کردند. مشخص شده است که مسیرهای بارگذاری تأثیر قابل‌توجهی بر عملکرد دو محوری پایه‌های سگمنتال دارند و در نظر گرفتن جهت بارگذاری متعامد فقط در طراحی پایه‌های سگمنتال پیش ساخته محافظه‌کارانه نیست زیرا ممکن است آسیب محلی و جابجایی باقیمانده را دست کم بگیرد. لی و همکاران [16]، [17] آزمایش‌های میز تکان‌دهنده دو طرفه را برای مطالعه عملکرد لرزه‌ای پایه‌های RC سگمنتال پیش‌ساخته و پایه‌های سگمنتال ژئوپلیمری تقویت‌شده با BFRP انجام داد. مشخص شده است که پایه‌های سگمنتال پیش‌ساخته بدون کلیدهای برشی ممکن است تحت حرکات دو جهته زمین به دلیل گشتاور پیچشی ناشی از حرکات دو طرفه زمین، پیچش آشکاری را تجربه کنند. ایچیکاوا و همکاران [18] همچنین دریافته است که پیچش ممکن است در مفاصل بین بخش‌های پایه UHPC سگمنتال پس کشنده، زمانی که تحت بارگذاری چرخه‌ای دو طرفه مداری قرار می‌گیرد، رخ دهد. صالحی و همکاران [19] عملکرد لرزه ای پایه های بتنی بخش پیش ساخته پس تنیده را تحت آزمایش های ترکیبی بارگذاری جانبی-پیچشی تک محوری و بارگذاری جانبی دو محوره مقایسه کرد. نتایج آزمایش نشان داد که پایه‌ها قابلیت‌های خود محوری پیچشی پایینی دارند و ممکن است برای کنترل آسیب بیشتر در اسکله‌هایی که اثرات دو محوری قابل‌توجهی دارند، حفاظت مفصل تکان‌دهنده (به عنوان مثال، از طریق پوشش/ زره پوش) مورد نیاز باشد. با این حال، مطالعه بر روی رفتار لرزه‌ای پایه‌های قطعه‌ای پیش ساخته پس‌تنش‌شده تحت حرکات زمینی سه‌جهه، هنوز در مرحله‌ای خالی از بهترین دانش نویسندگان است، اگرچه آزمایش‌های میز تکان‌دهنده قبلی و مطالعات تحلیلی نشان داده‌اند که پایه‌های پل یکپارچه می‌توانند به شدت تحت تأثیر قرار گیرند. توسط حرکت عمودی زمین [22]، [23]، [24]، [25]، [26]، [27]، [28].

برای ارتقای ساخت پل تسریع شده و در عین حال بهبود انعطاف پذیری لرزه ای در مناطق لرزه ای بالا، یک مقطع لوله ای فولادی دو پوسته پر شده با بتن (CFDST) اخیرا توسعه یافته است [29]، [30]، [31]، [32] و برای پایه های سگمنتال پیش ساخته پس کشیده [33]، [34]. از آنجایی که نیازی به تقویت طولی یا عرضی نیست، روند ساخت پایه ها با استفاده از چنین مقطعی بسیار ساده شده است. لوله فولادی بیرونی و داخلی نه تنها می تواند به عنوان قالب دائمی عمل کند، بلکه اثر محصورسازی کافی برای بتن ساندویچ شده را نیز فراهم می کند. بنابراین، استفاده از مقطع CFDST به‌عنوان بخش‌هایی از پایه‌های پل، آسیب‌های بتن در نزدیکی درزهای قطعه را به طور موثر کاهش می‌دهد [34] و کارایی هزینه را افزایش می‌دهد [35]. رفتار هیسترتیک و تأثیر پارامترهای طراحی مختلف بر پایه‌های CFDST سگمنتال پیش ساخته پس‌تنیده به‌طور سیستماتیک توسط نویسندگان بررسی شده است [36]. مشخص شده است که میزان میلگردهای ED، نسبت بار محوری ناشی از بار مرده روبنا و نیروی پیش تنیدگی اولیه، مهم‌ترین عواملی هستند که بر اتلاف انرژی و ظرفیت خود محوری چنین پایه‌هایی تأثیر می‌گذارند، در حالی که نسبت ابعاد پایه و تنش اولیه سطح در رشته های پیش تنیده تأثیر کمی بر ظرفیت خود مرکزی دارد اما بر حالت شکست و ظرفیت تغییر شکل تأثیر می گذارد. این مطالعه بر روی رفتار لرزه‌ای پایه‌های CFDST قطعه‌ای پیش‌ساخته پس‌تنیده، به‌ویژه زمانی که در معرض حرکات زمین سه‌جهت قرار می‌گیرند، تمرکز خواهد کرد. نسبت بار محوری ناشی از بار مرده روبنا و نیروی پیش تنیدگی اولیه، مهم‌ترین عواملی هستند که بر اتلاف انرژی و ظرفیت خود محوری این گونه پایه‌ها تأثیر می‌گذارند، در حالی که نسبت ابعاد پایه و سطح تنش اولیه در رشته‌های پیش تنیدگی تأثیر چندانی بر خود محوری ندارند. ظرفیت مرکز سازی اما بر حالت شکست و ظرفیت تغییر شکل تأثیر می گذارد. این مطالعه بر روی رفتار لرزه‌ای پایه‌های CFDST قطعه‌ای پیش‌ساخته پس‌تنیده، به‌ویژه زمانی که در معرض حرکات زمین سه‌جهت قرار می‌گیرند، تمرکز خواهد کرد. نسبت بار محوری ناشی از بار مرده روبنا و نیروی پیش تنیدگی اولیه، مهم‌ترین عواملی هستند که بر اتلاف انرژی و ظرفیت خود محوری این گونه پایه‌ها تأثیر می‌گذارند، در حالی که نسبت ابعاد پایه و سطح تنش اولیه در رشته‌های پیش تنیدگی تأثیر چندانی بر خود محوری ندارند. ظرفیت مرکز سازی اما بر حالت شکست و ظرفیت تغییر شکل تأثیر می گذارد. این مطالعه بر روی رفتار لرزه‌ای پایه‌های CFDST قطعه‌ای پیش‌ساخته پس‌تنیده، به‌ویژه زمانی که در معرض حرکات زمین سه‌جهت قرار می‌گیرند، تمرکز خواهد کرد. در حالی که نسبت ابعاد پایه و سطح تنش اولیه در رشته های پیش تنیدگی تأثیر کمی بر ظرفیت خود مرکزی دارد اما بر حالت شکست و ظرفیت تغییر شکل تأثیر می گذارد. این مطالعه بر روی رفتار لرزه‌ای پایه‌های CFDST قطعه‌ای پیش‌ساخته پس‌تنیده، به‌ویژه زمانی که در معرض حرکات زمین سه‌جهت قرار می‌گیرند، تمرکز خواهد کرد. در حالی که نسبت ابعاد پایه و سطح تنش اولیه در رشته های پیش تنیدگی تأثیر کمی بر ظرفیت خود مرکزی دارد اما بر حالت شکست و ظرفیت تغییر شکل تأثیر می گذارد. این مطالعه بر روی رفتار لرزه‌ای پایه‌های CFDST قطعه‌ای پیش‌ساخته پس‌تنیده، به‌ویژه زمانی که در معرض حرکات زمین سه‌جهت قرار می‌گیرند، تمرکز خواهد کرد.

اهداف اصلی این مطالعه ارائه شده در اینجا عبارتند از: (1) درک تجربی رفتار لرزه ای پایه های CFDST سگمنتال پیش ساخته پس تنیده از طریق آزمایش میز تکان. (2) به طور تجربی تأثیر حرکت عمودی زمین را بر رفتار لرزه‌ای پایه‌های CFDST سگمنتال پیش ساخته پس‌تنیده بررسی می‌کند. برای این منظور، شش پایه با مقیاس 1/5 با جزئیات طراحی متفاوت، از جمله یک نمونه یکپارچه CFDST-CIP به عنوان مرجع، دو پایه پیش‌تنیده سگمنتال بدون میله‌های ED داخلی اما مقادیر مختلف تاندون‌های پیش تنیدگی (نمونه‌های CFDST-PS1 و CFDST-PS2) و سه پایه قطعه قطعه پیش ساخته پس‌تنیده با میله‌های ED اما مقادیر متفاوت میله‌های ED (نمونه‌های CFDST-PS3، CFDST-PS4، CFDST-PS5)، از طریق میز تکان‌دهنده طراحی و آزمایش شده‌اند. رفتار لرزه ای این نمونه ها تحت حرکات زمینی سه جهته به تفصیل از نظر آسیب مشاهده شده، پاسخ های جهانی و محلی مورد ارزیابی و مقایسه قرار می گیرد. علاوه بر این، اثر حرکت عمودی زمین بر پاسخ‌های شتاب، پاسخ‌های جابجایی، و تغییر نیروی تاندون پایه‌های CFDST سگمنتال پیش‌ساخته پس‌تنیده با مقایسه با آن‌هایی که حرکت عمودی زمین را در نظر نمی‌گیرند، به‌طور کامل بررسی می‌شوند.