دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته عمران

گرایش : زلزله

عنوان : برآورد نیروهای طراحی سگمنت‌های بتنی تونل‌ها تحت بارهای لرزه‌ای و ثقلی باتوجه به رفتار غیرخطی و اندركنش آنها با محیط اطراف

دانشگاه آزاد واحد شهرکرد

دانشکده فنی و مهندسی

پایان نامه برای دریافت درجه كارشناسی ارشد (M.Sc)

در رشته مهندسی عمران- زلزله

عنوان :

برآورد نیروهای طراحی سگمنت‌های بتنی تونل‌ها تحت

بارهای لرزه‌ای و ثقلی باتوجه به رفتار غیرخطی و اندركنش

آنها با محیط اطراف

 

 

استاد راهنما :

دکتر محمد علی رهگذر

 

 

استاد مشاور :

دکتر محسن ابوطالبی

 

 

شهریور  1391

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                       صفحه

 

چکیده-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 1

فصل اول « کلیات »

1-1 مقدمه-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 3

1-2 بیان مسئله—————- 4

1-3 هدف از تحقیق————- 5

1-4- متدلوژی تحقیق———– 5

فصل دوم « ادبیات تاریخچه »

2-1 مقدمه -بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد– 7

2-1-1 پایداری —————- 7

2-1-2 جا به جایی های زمین و اثرات آن ———- 9

2-1-3 کارائی سیستم نگهدارنده و پوشش دائمی —- 9

2-2 روش های تحلیل پوشش—– 9

2-2-1 بارهای وارد بر پوشش تونل —————- 9

2-2-1-1 فشار زمین ———- 10

2-2-1-2 فشار آب ———– 13

2-2-1-3 بار مرده ———— 13

2-2-1-4 سربار ————– 14

2-2-1-5 واکنش بستر ——– 14

2-2-1-6 اثر زلزله————- 15

2-3 تئوریهای تخمین مقدار بار وارد بر پوشش —— 17

2-3-1 تئوری ترزاقی ———- 18

2-2-2 تئوری بلا (balla-1961) ————— 21

فصل سوم « معادلات تعادل و حل آنها »

3-1 معادله اساسی رفتار دینامیكی—————- 25

3-2 حل معادلات دینامیكی تعادل—————- 27

3-2-1- بكار بستن طرح انتگرال در Plaxis——- 28

فصل چهارم « مدل‌سازی عددی، ارائه نتایج، نتیجه گیری و طراحی»

4-1 مشخصات هندسی مدل—– 33

4-2 مشخصات مصالح———- 34

4-3 مش­بندی مدل———— 34

4-4 فازبندی و محاسبات——– 36

4-4-1 فاز اول: محاسبه تنش­های برجا———— 37

4-4-2 فاز دوم: حفاری تونل و نصب همزمان پوشش­هابلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————— 38

4-4-3 فاز سوم: محاسبه نیروی ایجاد شده در پوشش در اثر فشار خاک اطراف تونل——- 39

4-4-4 فاز دوم: اعمال شتاب زلزله به سنگ بستر و محاسبه نیروها و تغییرشکل های ایجاد شده در تونل و خاک اطراف-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 40

فصل پنجم « بحث و نتیجه‌گیری »

5-1 ارائه نتایج و مقایسه——– 43

5-2 نیروهای ایجاد شده در پوشش تونل———– 44

5-2-1بررسی نوع خاک و نوع زلزله و فاصله سنگ بستر تاتونل در نیروهای داخلی پوشش‌ها 46

5-2-2 طراحی پوشش های تونل- 48

5-2-3 جابه جایی ایجاد شده در سطح خاک و المان های پوشش تونلبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد- 51

5-2-4 بررسی تراکم خاک ماسه‌ای و نوع زلزله و فاصله سنگ بستر تاتونل در تاریخچه جا‌به‌جایی              52

5-2-4-1 بررسی میزان تحکیم خاک رسی و نوع زلزله و فاصله سنگ بستر تاتونل در تاریخچه جا‌به‌جایی     60

منابع-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 69

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                       صفحه

 

جدول 2-1) مقادیر  و  و  براساس Ф — 22

جدول 4-1) مشخصات هندسی مدل————– 33

جدول 4-2) مشخصات کامل مصالح خاکی———- 34

جدول 4-3) مقادیر nc جهت مش بندی———– 35

جدول 5-1) مشخصات تونل های مدل سازی شده— 44

جدول 5-2) حداکثر نیروی برشی و لنگر خمشی ایجاد شده در مدل­هابلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد– 46

جدول 5-3) طراحی برشی پوشش های بتنی تونل— 49

جدول 5-4) طراحی خمشی پوشش های بتنی تونل– 50

جدول 5-5) حداکثر جابه جایی قائم در سطح خاک و جداره تونل را در فاز سوم (اعمال انقباض) بیان می کند.        51

 

 

فهرست شكل‌ها

عنوان                                                                                                       صفحه

 

شکل 2-1)  مقطعی از یک تونل و زمین اطراف آن— 11

شکل 2-2 عملکرد فشار زمین بر روی پوشش (  ضریب فشار جانبی زمین، t  و  ضخامت و شعاع خارجی پوشش ) (3)-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 12

شکل 2-3) فشار هیدرواستاتیک(Pw1فشار آب در تاج تونل و Re شعاع تا مرکز پوشش)– 13

شکل 2-4) عکس­العمل بستر مستقل از جابه­جایی— 15

شکل 2-5) فرضیات تئوری فشار خاک  ترزاقی —– 19

شکل 2-6) فشار خاک در عمق های بیشتر ——– 20

شکل2-7 اصول تئوری بلا —— 22

شکل 3-1) تغییر نسبت میرایی بحرانی نرمال شده با فركانس زاویه ایبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد– 26

شکل 4-1) مدل­های هندسی تونل در نرم­افزار PLAXISبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 33

شکل 4-2) شکل کلی المان 15 گره­ای مثلثی——- 35

شکل 4-3) نمای کلی مش­بندی تونل و محیط اطراف- 36

شکل 4-4) نمای تنش‌های برجای محاسبه شده توسط نرم افزار (سنگ بستر در عمق 10 متری)     37

شکل 4-5) نمای تنش‌های برجای محاسبه شده توسط نرم افزار (سنگ بستر در عمق 100 متری)   38

شکل 4-6) تونل حفاری شده و پوشش ها پس از نصببلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————— 38

شکل 4-7) تغییر شکل های تونل پس از اعمال انقباضبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————– 39

شکل 4-8) شتاب نگاشت زلزله Northridge—— 40

شکل 4-9) شتاب نگاشت زلزله Chi Chi –Taiwanبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————– 41

شکل 4-10) نمونه ای از تغییر شکل های تونل و خاک اطراف در اثر زلزله————— 41

شکل 5-1) نمونه‌ی نمودار برش ایجاد شده در پوشش تونل تحت بار زلزله برای مدل T10- 45

شکل 5-2) نمونه‌ی نمودار خمش ایجاد شده در پوشش تونل تحت بار زلزله برای مدل T10 45

شکل 5-3) دامنه فوریه زلزله های اعمالی  الف- زلزله Northridge     ب- زلزله Chi Chi 47

شکل 5-4) دامنه فوریه زلزله های اعمالی  الف- زلزله Northridge     ب- زلزله Chi Chi 50

شکل 5-5) محل قرارگیری نقاط کنترل جابه جایی— 51

شکل 5-6) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T1بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 52

شکل 5-7) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T1بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 52

شکل 5-8) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T2بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 53

شکل 5-9) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T2بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 53

شکل 5-10) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T3بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 54

شکل 5-11) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T3بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 54

شکل 5-12) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T4بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 55

شکل 5-13) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T4بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 55

شکل 5-14) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T5بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 56

شکل 5-15) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T5بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 56

شکل 5-16) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T6بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 57

شکل 5-17) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T6بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 57

شکل 5-18) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T7بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 58

شکل 5-19) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T7بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 58

شکل 5-20) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T8بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 59

شکل 5-21) تاریخچه جابه جایی افقی قائم کنترلی در مدل T8بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 59

شکل 5-22) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T9بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 60

شکل 5-23) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T9بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 60

شکل 5-24) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T10بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 61

شکل 5-25) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T10بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 61

شکل 5-26) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T11بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 62

شکل 5-27) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T11بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 62

شکل 5-28) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T12بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 63

شکل 5-29) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T12بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 63

شکل 5-30) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T13بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 64

شکل 5-31) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T13بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 64

شکل 5-32) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T14بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 65

شکل 5-33) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T14بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 65

شکل 5-34) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T15بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 66

شکل 5-35) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T15بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 66

شکل 5-36) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T16بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 67

شکل 5-37) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T16بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 67

 

فصل اول

« کلیات »

 

1-1 مقدمه

كشور ایران به عنوان یكی از مناطق زلزله خیز جهان همواره در طی سالیان گذشته در معرض زلزله های ویران كننده ای قرار داشته است. شرایط طبیعی و زمین شناسی ایران از نقطه نظر وقوع زلزله به طورجدی در دستوركار مهندسین و برنامه ریزان قرار گرفته است. با توجه به اینكه تونل های بسیاری در مناطق زلزله خیز احداث شده و یا در دست ساخت قرار دارند، طراحی ایمن آنها در برابر زلزله از اهمیت و جایگاه ویژه ای برخورداراست. بررسی دقیق پایداری لرزه ای تونلها از مسائل پیچیده در حوزه سازه ها است. تنوع خواص دینامیكی بدنه تونل و گوناگونی جنس و ضخامت خاک كه می توانند در انتقال، تضعیف و تقویت امواج زلزله نقش اساسی داشته باشند، وجود یا عدم وجود گسل فعال در محدوده محور تونل، ویژگی های زلزله مانند فاصله مركز زلزله تا تونل، شدت و طول زمان وقوع زلزله، نوع و امتداد امواج رسیده به تونل و محتوی فركانسی امواج، همه از عواملی هستند كه درپاسخ دینامیكی تونل نقش به سزایی دارند.

به طور كلی تونلها، سازه هایی سه بعدی، عظیم، نا همگن، غیرایزوتروپ و غیر ارتجاعی هستند كه در اندر كنش با شالوده و آب مخزن می باشند. مدلهای عددی كه بتوانند تمام عوامل فوق را در نظر بگیرند از پیچیدگی زیادی برخوردار خواهند بود. بسته به اینكه كدام یك از شرایط فوق به طور مشخص حاكم بر مسئله باشد مدل می تواند آن پارامتر را ملحوظ نموده و به منظور یافتن رفتار واقعی تر تونل آنها را در نظر بگیرد. در سالهای اخیر پیشرفتهای صورت گرفته در هر دو زمینه نرم افزار و سخت افزار كامپیوتر بسیاری از این مشكلات را خصوصا در زمینه مدل كردن هندسه سه بعدی بدنه تونلها و رفتار غیر خطی و غیر ارتجاعی خاك قابل حل نموده است. به همین نسبت پیشرفتهای صورت گرفته در زمینه روشهای آزمایشگاهی و صحرایی در ارزیابی خواص دینامیكی مصالح تونل و نتایج حاصل از آزمایش های ارتعاش اجباری تونلها و ثبت پاسخ تونلها در برابر زلزله های واقعی در جهت تصحیح و اعتبار بخشیدن به روشهای عددی و تحلیلی بسیار موثر بوده است.

 

1-2 بیان مسئله

با توجه به دامنه كاربرد تونلها در كشور لرزه خیز ایران، تحلیل دینامیكی این گونه تونلها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. روشهای مختلفی تاكنون برای پیش بینی رفتار انواع مختلف تونلها توصیه و بكار رفته است. روش شبه استاتیكی كه بر مبنای تحلیلهای تعادل حدی قرار گرفته است، هر چند با كاربرد آسان و فرضیات ساده ایمنی تونل را ارائه می دهد، اما در كنار این مزایا روش شبه استاتیكی، بعضاً می تواند به نتایج بسیار بدبینانه نسبت به پایداری لرزه ای سازه منجر شود كه خود به ارائه طرحی غیراقتصادی ختم می گردد.

امروزه با پیشرفت روزافزون و فراگیرشدن كامپیوتر، استفاده از روشهای عددی در تحلیل و طراحی تونلها در مقابل زلزله بمراتب از گذشته بیشتر شده است. انتخاب مدل رفتاری مناسب مهمترین فاكتور در آنالیز با روشهای اجزای محدود یا تفاضل محدود تونلها، برای مدل كردن رفتار تنش  كرنش پوشش می باشد. به دلیل اینكه رفتار خاك الاستیك خطی نیست، استفاده از چنین مدلهایی می تواند به نتایج غیرایمن و غیر اقتصادی منجر شود. همچنین در حین ساخت تونل و بعد از آن مسیرهای مختلفی از تنش همراه با دوران جهت تنشهای اصلی در خاكریز رخ می دهند كه در نتیجه مدلهای الاستیك غیرخطی نیز قادر به در نظر گرفتن وابستگی رفتار به مسیر تنش كه در اثر رفتار غیرارتجاعی خاك حادث می شود، نمی باشند. در همین راستا سعی می شود در این تحقیق پاسخ دینامیكی تونلها با بهره گرفتن از مدلهای الاستوپلاستیك تحلیل شود. نرم افزار اصلی مورد استفاده PLAXIS V8.5 می باشد كه در حال حاضر بصورت گسترده ای در مسائل مكانیك خاك مورد استفاده قرار می گیرد.

 

1-3 هدف از تحقیق

تونلها از جمله سازه های ژئوتكنیكی هستند كه گسیختگی در آنها می تواند منجر به خسارات جبران ناپذیری گردد، از اینرو در طراحی آنها لازم است تمام كنترلها و حساسیتهای لازم بعمل آید. یكی از این موارد، كنترل پایداری تونل در طول زلزله و بعد از آن میباشد. بررسی دقیق پایداری تونلها در برابر زلزله از پیچیده ترین مسایل در حوزه سازه ها است. علت این مسئله این است كه مجموعه معلومات و روابط بین آنها در تحلیل این مسئله بسیار متنوع و متفاوت است. با توجه به وسعت كاربرد تونلها و همچنین لرزه خیزی كشور ایران، برآورد ایمنی لرزه ای تونلها نقش ارزنده ای دارد.

 

1-4- متدلوژی تحقیق

در این تحقیق پاسخ غیر خطی پوشش تونل های حفاری شده با دستگاه TBM در برابر زلزله با بهره گرفتن از مدل موهر-کلمب كه یك مدل الاستوپلاستیك می باشد، بدست می آید. با بهره گرفتن از این روش پاسخ دو بعدی تونل در حالت کرنشهای صفحه­ای در برابر زلزله محاسبه می شود. برای انجام تحلیل ها از روش اجزاء محدود (F.E.M) و با بهره گرفتن از نرم افزار PLAXIS 8.5 Professional استفاده خواهد شد. در این نرم افزار معادلات دینامیكی حركت با انتگرال گیری به روش نیومارك حل می شود. برای انجام مطالعات موردی از اطلاعات موجود در راهنمای نرم­افزار برای هندسه تونل و نوع و مشخصات مصالح آن استفاده می شود.

تعداد صفحه :85

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        *       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

  *