بررسی های تجربی و نظری پایه پل بتنی آرمه پس تنیده

زمین لرزه ها به شدت به زیرساخت ها آسیب می رسانند و خسارات جانی و اقتصادی قابل توجهی را به بار می آورند [1]، [2]. پل ها برای عملیات عادی ترافیک و برای ترافیک پس از زلزله ضروری هستند [3]، [4]. بنابراین، سازه‌های عملکردی قابل بازیافت به موضوعی محبوب برای تحقیقات در مهندسی پل لرزه‌ای تبدیل شده‌اند [5]. از سوی دیگر، روش‌های ساخت و ساز نوآورانه‌ای به طور مداوم برای بهبود سرعت و کیفیت ساخت سازه پل مورد بحث قرار می‌گیرد. فناوری ساخت پل پیش ساخته سرعت ساخت سریع و کیفیت تولید اجزای قابل کنترل را ارائه می دهد و آن را به یک روش ساخت و ساز رقابتی برای جایگزینی ساخت و ساز در محل تبدیل می کند [6].

مطالعات قبلی آسیب زلزله نشان داده است که پایه های RC آسیب پذیرترین اجزای پل هستند [7]، [8]. در موارد خاص، جابجایی باقیمانده پس از زلزله از حد تعمیر فراتر می رود و نیاز به تعویض کامل پایه ها دارد [9]. محققان مطالعاتی را برای بهبود عملکرد لرزه ای پایه های پل و کاهش خسارات ناشی از زلزله انجام داده اند [10، [11]، [12]، [13]، [14]. ZATAR [12]، PRIESTIEY [13] و MANDER [14] مطالعات تجربی انجام دادند و نتایج نشان داد که در مقایسه با پایه‌های ریخته‌شده در محل، پایه‌های گهواره‌ای پیش تنیده بدون اتصال پس‌تنیده دارای توانایی خود مرکزی خوب اما ضعیف بودند. ظرفیت اتلاف انرژی (ED) [15].

بنابراین، افزایش ظرفیت ED پایه های پیش ساخته خود محور توجه گسترده ای را به خود جلب کرده است. محققان طرح هایی را برای بهبود ظرفیت ED پیشنهاد کرده اند. بیلینگتون و همکاران [16] از الیاف شکل‌پذیر برای تقویت عملکرد لرزه‌ای کامپوزیت‌های مبتنی بر سیمان در ناحیه لولای پلاستیکی استفاده کرد تا ظرفیت ED سیستم‌های پایه‌های پیش‌ساخته‌ی خود مرکزی را افزایش دهد. علاوه بر این، ساختارهای گهواره‌ای هیبریدی پیشنهاد شده‌اند که در آن‌ها تاندون‌های پس تنیده (PT) و دستگاه‌های ED در یک پایه پیش‌ساخته ترکیب می‌شوند [17]، [18]، [19]. کاشانی م.م [20]، [21]، [22] از مواد سیمی درهم تنیده بین بخشهای یک پایه پل خود محور جدید استفاده کرد. نتایج آزمایش ارتعاش واپاشی آزاد نشان داد که استفاده از مواد سیم درهم‌تنیده می‌تواند ظرفیت ED سیستم را در حین تکان دادن بهبود بخشد و سختی یا فرکانس دینامیکی ستون را کاهش دهد. کوان و او [23]، [24] میلگردهای فولادی ED متصل شده را در اتصال پایین یک پایه قطعه پیش ساخته خود مرکزی، با ظرفیت ED عالی تنظیم کردند. پالرمو [25] آزمایش هایی را انجام داد که ستون های پل RC پیش ساخته پس از تنش را با معیارهای یکپارچه RC مقایسه کرد و مزیت لرزه ای این سیستم هیبریدی را با رانش باقیمانده ناچیز و آسیب محدود تأیید کرد. لی و همکاران [26] مطالعات تحلیلی را بر روی پایه‌های گهواره‌ای غیرپیوندی PRC انجام داد، با در نظر گرفتن چندین پیکربندی با نیروهای اولیه PT و تعداد میله‌های ED. اگرچه ظرفیت ED را می توان از طریق سیستم جدید یا نصب داخلی قطعات ED بهبود بخشید، ارضای مفهوم طراحی “قابل تعمیر یا تعویض” دشوار است [27]. برای درک قابلیت تعویض پایه های تکان دهنده خود محور، محققان ظرفیت ED را با نصب قطعات اضافی ED خارجی افزایش داده اند. ماریوت [28]، [29] پراکنده‌های خارجی میله فولادی کم کربن را در پایه‌های تکان‌دهنده PT غیرپیوندی نصب کرد. نتایج آزمون شبه استاتیک و شبه دینامیکی عملکرد لرزه ای رضایت بخش، ظرفیت ED و توانایی خود مرکزی را نشان داد. گوو و همکاران [30] پایه های بتنی خود محور را با میله های آلیاژ آلومینیوم ED با کمانش خارجی طراحی کردند و وانگ و همکاران. [31] از میله های فولادی ED قابل تنظیم مجدد با آستین های فولادی رزوه دار در دو انتها در پایین پایه های توخالی پیش ساخته UHPC برای دستیابی به کنترل آسیب استفاده کرد. ED پایدار و تعمیر سریع اجزای ED خارجی نماینده شامل دمپرهای زاویه [32]، مهاربندهای کمانشی (BRBs) [33]، [34]، پراکنده‌های بامبو شکل [35]، دمپرهای ساعت شنی وب [36]، [37]، دمپرهای شکافی [38] ، [39] و میراگرهای اصطکاکی [40]، [41].

اجزای ED فوق در اتلاف انرژی ورودی و ایجاد حفاظت مفید برای ساختار اصلی موثر هستند. ارتباط بین اجزای ED خارجی و ساختار اصلی نیز شایان ذکر است. روش های متداول در حال حاضر شامل اتصالات آستین دوغاب دار، اتصالات آستین رزوه ای و اتصالات جوشی است [42]، [43]، [44]. اجزای ED که از اتصالات آستین رزوه ای استفاده می کنند، کیفیت ساخت اتصال قابل اعتمادی دارند، اما نصب و برداشتن نسبتاً دست و پا گیر هستند و به دقت بالایی در ساخت نیاز دارند [45]. علاوه بر این، برخی از اجزای ED خارجی فوق ناپیوستگی در انتقال نیرو را تجربه می کنند زیرا آنها مستقیماً با آرماتورهای طولی در ساختار اصلی همسو نیستند. در این مطالعه، اتلاف کننده های انرژی قابل تعویض خارجی مقرون به صرفه (ERED) به پایین پایه جوش داده شدند تا ظرفیت خمشی و ED را فراهم کنند، و فناوری رشته PT برای ساخت و ساز پیش ساخته و قابلیت خود مرکزی استفاده شد. یک پایه پل بتنی مسلح پیش ساخته جدید PT با اتلاف انرژی قابل تعویض خارجی (PRCB-ERED) پیشنهاد شد. ERED نصب شده دارای انتقال مستقیم نیرو، هزینه کم، ساختار ساده، نصب و جداسازی راحت و عملکرد عالی ED است. تست‌های شبه استاتیک مختلفی برای بررسی اثرات پارامترهای کلیدی، از جمله نیروی اولیه PT و اندازه ERED-CEDP بر عملکرد چرخه‌ای و اثر خود محوری انجام شد. علاوه بر این، مدل هیسترزیس نظری با استفاده از نتایج آزمون ایجاد و تأیید شد. و فناوری رشته PT برای ساخت و ساز پیش ساخته و قابلیت خود مرکزی استفاده شد. یک پایه پل بتنی مسلح پیش ساخته جدید PT با اتلاف انرژی قابل تعویض خارجی (PRCB-ERED) پیشنهاد شد. ERED نصب شده دارای انتقال مستقیم نیرو، هزینه کم، ساختار ساده، نصب و جداسازی راحت و عملکرد عالی ED است. تست‌های شبه استاتیک مختلفی برای بررسی اثرات پارامترهای کلیدی، از جمله نیروی اولیه PT و اندازه ERED-CEDP بر عملکرد چرخه‌ای و اثر خود محوری انجام شد. علاوه بر این، مدل هیسترزیس نظری با استفاده از نتایج آزمون ایجاد و تأیید شد. و فناوری رشته PT برای ساخت و ساز پیش ساخته و قابلیت خود مرکزی استفاده شد. یک پایه پل بتنی مسلح پیش ساخته جدید PT با اتلاف انرژی قابل تعویض خارجی (PRCB-ERED) پیشنهاد شد. ERED نصب شده دارای انتقال مستقیم نیرو، هزینه کم، ساختار ساده، نصب و جداسازی راحت و عملکرد عالی ED است. تست‌های شبه استاتیک مختلفی برای بررسی اثرات پارامترهای کلیدی، از جمله نیروی اولیه PT و اندازه ERED-CEDP بر عملکرد چرخه‌ای و اثر خود محوری انجام شد. علاوه بر این، مدل هیسترزیس نظری با استفاده از نتایج آزمون ایجاد و تأیید شد. ERED نصب شده دارای انتقال مستقیم نیرو، هزینه کم، ساختار ساده، نصب و جداسازی راحت و عملکرد عالی ED است. تست‌های شبه استاتیک مختلفی برای بررسی اثرات پارامترهای کلیدی، از جمله نیروی اولیه PT و اندازه ERED-CEDP بر عملکرد چرخه‌ای و اثر خود محوری انجام شد. علاوه بر این، مدل هیسترزیس نظری با استفاده از نتایج آزمون ایجاد و تأیید شد. ERED نصب شده دارای انتقال مستقیم نیرو، هزینه کم، ساختار ساده، نصب و جداسازی راحت و عملکرد عالی ED است. تست‌های شبه استاتیک مختلفی برای بررسی اثرات پارامترهای کلیدی، از جمله نیروی اولیه PT و اندازه ERED-CEDP بر عملکرد چرخه‌ای و اثر خود محوری انجام شد. علاوه بر این، مدل هیسترزیس نظری با استفاده از نتایج آزمون ایجاد و تأیید شد.