فهرست مطالب عنوان صفحهمقدمه 1فصل 1-پژوهش‌های گذشته31-1- مقدمه31-2- مروری بر زلزلههای گذشته31-2-1- گزارش زلزله لما‌پریتا41-2-2- گزارش زلزله کوبه61-2-3- گزارش زلزله چیچی تایلند71-3- پیشینه تحقیق91-4- تکان‌هایقائمزمين131-4-1- طبيعت تکان‌های قائم131-4-2- فاصله زماني رسيدن شتاب‌های قائم و افقی131-4-3- اثر مؤلفه قائم بر ستونها161-4-4- اثر مؤلفه قائم زلزله بر عرشه161-5- گزارش زلزله بم ایران181-6- هدف از تحقیق21فصل 2-اندرکنش خاکو پل222-1- مقدمه222-2- اهمیت در نظر گرفتن مدلسازی اندرکنش خاک و سازه222-3- میرایی خاک242-4- ماتریس سختی خاک زیر تکیه‌گاه ستونها و کولهها252-5- سختی دیواره کولهها262-5-1- فنر معادل کوله پل در جهت طولی272-5-2- سختی عرضی و قائم کوله292-6- تنش تسلیم کششی و فشاری کوله در راستای طولی30فصل 3-معرفی اعضای پل323-1- مقدمه323-2- پایه‌های پل323-2-1- مقاومت برشی پایه‌های پل323-2-2- ظرفیت چرخشی ستون333-3- درز انبساط پل343-3-1- مدلسازی درز انبساط353-4- بالشتک383-4-1- مفاهیم اساسی کاربرد سیستم‌های مختلف لرزه جدایش لرزه جدایش383-4-1-1- انعطاف‌پذیری. 393-4-1-2- استهلاک انرژی. 403-4-1-3- سختی در برابر نیروهای کم413-4-2- انواع مختلف سیستم‌های لرزه جدایش413-5- عرشه433-5-1- مقطع معادل433-5-2- مدل مقطع سه بعدی453-5-3- پل‌های کج46فصل 4-مدلسازی سه بعدی پل484-1- مقدمه484-2- نرم‌افزار اُپن‌سیس و قابلیت‌های آن484-3- مفاصل متمرکز با رفتار غیرخطی494-4- المان‌های رشته‌ای504-5- معرفی پل و سیستم سازهای524-6- مدلسازی غیرخطی پل544-6-1- پایه‌ها. 544-6-1-1- مشخصات مصالح. 544-6-2- تکیه‌گاه پایه‌ها584-6-3- عرشه 594-6-3-1- مدلسازی سه بعدی عرشه تیر-دال594-6-3-2- درز انبساط 604-6-3-3- بالشتکها 614-6-4- کولهها. 634-7- بارگذاری644-8- صحت‌سنجی مدل644-8-1- مقایسه مودهای ارتعاش پل644-8-2- تحلیل بار افزون66فصل 5-بررسی نتایج تحلیل685-1- مقدمه685-2- تأثیر تغییر شرایط مرزی بر مودها و پریود سازه پل685-3- شتاب نگاشت‌های زلزلههای دور و نزديك به گسل715-4- مقیاس کردن شتاب نگاشت‌ها735-5- بررسي نتايج حاصل از تحلیل‌های تاريخچه زماني غیرخطی765-5-1- مدل اول835-5-1-1- پاسخ مدل اول تحت زلزلههای مقیاس نشده نزدیک به گسل845-5-1-2- پاسخ مدل اول تحت زلزلههای مقیاس نشده دور از گسل895-5-1-3- مدل اول تحت زلزلههای مقیاس شده نزدیک به گسل و دور از گسل995-5-2- مدل دوم1045-5-2-1- پاسخ مدل دوم تحت زلزلههای مقیاس نشده1045-5-2-2- مدل دوم تحت زلزلههای مقیاس شده1125-5-3- مدل سوم1165-5-3-1- پاسخ مدل سوم تحت زلزلههای مقیاس نشده1165-5-3-2- مدل سوم تحت زلزله مقیاس شده1235-5-4- مدل چهارم1285-6- ارائه ضرایب بزرگنمایی جهت منظور کردن تأثیر مؤلفه قائم زلزله1375-7- مقایسه روش‌های مقیاس در حوزه فرکانس و روش مرجع138فصل 6-نتیجه‌گیری و پیشنهاد‌ها1486-1- نتایج1486-2- پیشنهاد‌ها150منابع و مراجع151 فهرست جدولها جدول 1‑1 شتاب‌های مؤلفه قائم، طولی و عرضی زلزله بم، طبس و نورثریج .......................................... 20جدول 4‑1 مشخصات مصالح مصرفی.................... 54جدول 4‑2 پارامتر رفتار غیر خطی ستون............ 57جدول 4‑3 مشخصات مقطع و ممان اینرسی موثر........ 58جدول 4‑4 مقایسه زمان تناوب مودهای اول تا چهارم پل کلمنتس 66جدول 5‑1 زمان تناوب مودهای اول تا چهارم پل با تغییر رفتار بالشتکها.......................................... 69جدول 5‑2 درصد تغییرات زمان تناوب پلها نسبت به مدل پل با بالشتک کامل.......................................... 71جدول 5‑3 مشخصات ركوردهاي زلزله در فواصل نزديك گسل72جدول 5‑4 مشخصات ركوردهاي زلزله در فواصل دور از گسل 72جدول 5‑5 فاکتور زلزلههای نزدیک گسل ............ 74جدول 5‑6 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل (دهانه 42، 28 و 42 متری) 93جدول 5‑7 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل (دهانه 42، 28 و 42 متری) 94جدول 5‑8مقایسه لنگر وارد بر وسط دهانه‌های عرشه پل، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل (دهانه 42، 28 و 42 متری) ..................................... 95جدول 5‑9 مقایسه لنگر وارد بر وسط دهانه‌های عرشه پل، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل (دهانه 42، 28 و 42 متری) ..................................... 95جدول 5‑10 مقایسه نیروی محوری وارد بر دهانه‌های عرشه، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل (دهانه 42، 28 و 42 متری) ..................................... 96جدول 5‑11 مقایسه نیروی محوری وارد بر دهانه‌های عرشه پل، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل (دهانه 42، 28 و 42 متری) ..................................... 97جدول 5‑12 مقایسه نیروی برشی وارد بر دهانه‌های عرشه، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل (دهانه 42، 28 و 42 متری) ..................................... 97جدول 5‑13 مقایسه نیروی برشی وارد بر دهانه‌های عرشه پل، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل (دهانه 42، 28 و 42 متری) ..................................... 98جدول 5‑14 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده (دهانه 42، 28 و 42 متری) .................................... 101جدول 5‑15 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل مقیاس شده (دهانه 42، 28 و 42 متری) .................................... 102جدول 5‑16 مقایسه لنگر وارد بر وسط دهانه‌های عرشه پل، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده (دهانه 42، 28 و 42 متری) ............................. 103جدول 5‑17 مقایسه لنگر وارد بر وسط دهانه‌های عرشه پل، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل مقیاس شده (دهانه 42، 28 و 42 متری) ............................. 103جدول 5‑18 تغییرات زمان تناوب مودهای پل مدل دوم نسبت به مدل اول 104جدول 5‑19 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل (دهانه‌ها 47، 33 و 47 متر) 108جدول 5‑20 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل (دهانه‌ها 47، 33 و 47 متر) 108جدول 5‑21 مقایسه لنگر وارد بر وسط دهانه‌های عرشه پل، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل (دهانه 47، 33 و 47 متر) ..................................... 109جدول 5‑22 مقایسه لنگر وارد بر وسط دهانه‌های عرشه پل، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل (دهانه 47، 33 و 47 متر) ..................................... 110جدول 5‑23 مقایسه نیروی محوری وارد بر دهانه‌های عرشه، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل (دهانه 47، 33 و 47 متر) ..................................... 110جدول 5‑24 مقایسه نیروی محوری وارد بر دهانه‌های عرشه، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل (دهانه 47، 33 و 47 متر) ..................................... 111جدول 5‑25 مقایسه نیروی برشی وارد بر دهانه‌های عرشه، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل (دهانه 47، 33 و 47 متری) .................................... 111جدول 5‑26 مقایسه نیروی برشی وارد بر دهانه‌های عرشه، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل (دهانه 47، 33 و 47 متری) .................................... 112جدول 5‑27 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده (دهانه‌ها 47، 33 و 47 متر) ..................................... 114جدول 5‑28 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل مقیاس شده (دهانه‌ها 47، 33 و 47 متر) ..................................... 114جدول 5‑29 مقایسه لنگر وارد بر وسط دهانه‌های عرشه پل، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده (دهانه 47، 33 و 47 متری) ............................. 115جدول 5‑30 مقایسه لنگر وارد بر وسط دهانه‌های عرشه پل، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل مقیاس شده (دهانه 47، 33 و 47 متری) ............................. 115جدول 5‑31 تغییرات زمان تناوب مودهای پل مدل سوم نسبت به مدل اول 116جدول 5‑32 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) 119جدول 5‑33 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه دور از گسل (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) 120جدول 5‑34 مقایسه لنگر وارد بر وسط دهانه‌های عرشه پل، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) ..................................... 120جدول 5‑35 مقایسه لنگر وارد بر وسط دهانه‌های عرشه پل، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) ..................................... 121جدول 5‑36 مقایسه نیروی محوری وارد بر عرشه تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) 121جدول 5‑37 مقایسه نیروی محوری وارد بر عرشه تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) 122جدول 5‑38 مقایسه نیروی برشی وارد بر دهانه‌های عرشه، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل (دهانه 52، 38 و 52 متری) .................................... 122جدول 5‑39 مقایسه نیروی برشی وارد بر دهانه‌های عرشه، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل (دهانه 52، 38 و 52 متری) .................................... 123جدول 5‑40 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) ..................................... 125جدول 5‑41 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل مقیاس شده (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) ..................................... 126جدول 5‑42 مقایسه لنگر وارد بر وسط دهانه‌های عرشه پل، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده (دهانه 52، 38 و 52 متری) ............................. 126جدول 5‑43 مقایسه لنگر وارد بر وسط دهانه‌های عرشه پل، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل مقیاس شده (دهانه 52، 38 و 52 متری) ............................. 127جدول 5‑44 تغییرات زمان تناوب مودهای پل مدل چهارم نسبت به مدل اول......................................... 129جدول 5‑45 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه، تحت زلزله نزدیک به گسل، پل بدون انحراف در عرشه (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) ................. 133جدول 5‑46 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه، تحت زلزله دور از گسل، پل بدون انحراف در عرشه (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) ................. 133جدول 5‑47 مقایسه لنگر وارد بر وسط دهانه‌های عرشه پل، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل، پل بدون انحراف در عرشه (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) ............ 134جدول 5‑48 مقایسه لنگر وارد بر وسط دهانه‌های عرشه پل، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل، پل بدون انحراف در عرشه (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) ............ 134جدول 5‑49 مقایسه نیروی محوری وارد بر دهانه‌های عرشه، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل (دهانه 42، 28 و 42 متر) ..................................... 135جدول 5‑50 مقایسه نیروی محوری وارد بر دهانه‌های عرشه، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل، پل بدون انحراف در عرشه (دهانه 42، 28 و 42 متر) .............. 135جدول 5‑51 مقایسه نیروی برشی وارد بر دهانه‌های عرشه، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل، پل بدون انحراف پل (دهانه 42، 28 و 42 متری) .................. 136جدول 5‑52 مقایسه نیروی برشی وارد بر دهانه‌های عرشه، تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله دور از گسل، پل بدون انحراف پل (دهانه 42، 28 و 42 متری) .................. 136جدول 5‑53 ضریب بار در محاسبه نیروی محوری وارد بر ستون تحت زلزله حوزه نزدیک به گسل......................... 137جدول 5‑54 ضریب بار در محاسبه نیروی محوری وارد بر ستون تحت زلزله حوزه دور از گسل........................... 137جدول 5‑55 ضریب بار در محاسبه لنگر خمشی وارد بر عرشه تحت زلزله حوزه نزدیک به گسل.............................. 138جدول 5‑56 ضریب بار در محاسبه لنگر خمشی وارد بر عرشه تحت زلزله حوزه دور از گسل................................ 138جدول 5‑57 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده به روش مرجع (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) .......................... 141جدول 5‑58 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده به روش مقیاس در حوزه فرکانس (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) .......... 141جدول 5‑59 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده به روش مرجع (دهانه‌ها 47، 33 و 47 متر) .......................... 142جدول 5‑60 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده به روش مقیاس در حوزه فرکانس (دهانه‌ها 47، 33 و 47 متر) .......... 142جدول 5‑61 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده به روش مرجع (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) .......................... 143جدول 5‑62 مقایسه نیروی محوری وارد بر ستونها تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده به روش مقیاس در حوزه فرکانس (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) .......... 143جدول 5‑63 مقایسه لنگر خمشی وارد بر عرشه تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده به روش حوزه فرکانس (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) ................. 144جدول 5‑64 مقایسه لنگر خمشی وارد بر عرشه تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده به روش مقیاس در مرجع (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) ................. 145جدول 5‑65 مقایسه لنگر خمشی وارد بر عرشه تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده به روش مرجع (دهانه‌ها 47، 33 و 47 متر) .......................... 145جدول 5‑66 مقایسه لنگر خمشی وارد بر عرشه تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده به روش مقیاس در حوزه فرکانس (دهانه‌ها 47، 33 و 47 متر) .......... 146جدول 5‑67 مقایسه لنگر خمشی وارد بر عرشه تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده به روش مرجع (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) .......................... 146جدول 5‑68 مقایسه لنگر خمشی وارد بر عرشه تحت تحریک دو مؤلفه افقی و هر سه مؤلفه زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده به روش مقیاس در حوزه فرکانس (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) .......... 147فهرست شکلها شکل 1‑1 تخریب کامل قسمت‌هایی از پل نیمیتز ....... 5شکل 1‑2شکست برشی در ستونها و تیرها............ 6شکل 1‑3پل خلیج سن فرانسیسکو................... 6شکل 1‑4پایه‌های بتن مسلح بزرگراه هانشین کوبه... 7شکل 1‑5 شکست برشی در راستای طولی پل تانگتو ..... 8شکل 1‑6 شکست برشی پایه‌های پل ووشی .............. 8شکل 1‑7 شتاب نگاشت زلزله نورثریج، ركورد آرلتا . 14شکل 1‑8طیف شتاب نگاشت سه مؤلفه زلزله نورثریج رکورد آرلتا14شکل 1‑9 طیف شتاب نگاشت سه مؤلفه زلزله چلفنت ... 15شکل 1‑10 ارتعاش دهانه مرکزی ................... 17شکل 1‑11 ارتعاش دهانه انتهایی ................. 17شکل 1‑12 تاریخچه زمانی هر سه مؤلفه زلزله بم.... 19شکل 2‑1 فنرهای معادل کوله و دیوار اصلی ........ 27شکل 2‑2 فنرهای معادل خاک کوله و زیر پایه‌ها .... 28شکل 2‑3 فنر معادل سختی چرخشی و انتقالیدر مرکز سختی 28شکل 2‑4 مشخصات کوله به منظور محاسبه فنرهای معادل سختی انتقالی عرضی و قائم .................................... 30شکل 3‑1 درز انبساط معمولی در پلها ............. 35شکل 3‑2 المان فنری خطی ........................ 36شکل 3‑3 المان کلوین- ویگت ..................... 37شکل 3‑4 المان هرتز ............................ 37شکل 3‑5 طیف پاسخ شتاب.......................... 39شکل 3‑6 طیف پاسخ تغییر مکان.................... 40شکل 3‑7 سیستم‌های لرزه جدایش (P-F,LRB,EDF,R-FBI) ... 42شکل 3‑8 سیستم‌های لرزه جدایش (NZ ,S-RF) .......... 43شکل 4‑1 مدل سازی رشته‌ای و اختصاص رفتار تک محوری به هرکدام از رشته‌ها .......................................... 50شکل 4‑2 اختصاص مقطع رشته‌ای به نقاط گوسی ....... 51شکل 4‑3 رشته‌بندی مقطع با استفاده از دستورPatch و Layer52شکل 4‑4نمایش مشخصات پل کلمنتس................ 53شکل 4‑5 نمایی از سمت شرقی پل کلمنتس........... 54شکل 4‑6 منحنی تنش کرنش فولاد، بتن............... 55شکل 4‑7 منحنی رفتار تنش-کرنش concrete 02 ......... 56شکل 4‑8 منحنی رفتار تنش-کرنش reinforcing steelmaterial56شکل 4‑9 - اندرکنش دال و عرشه .................. 59شکل 4‑10 مدل تحلیلی دو بعدی و سه بعدی درز انبساط 60شکل 4‑11 پاسخ چرخه‌ای ماده ضربه‌ای .............. 61شکل 4‑12 نمای سه بعدی از درز انبساط پل در کوله.. 62شکل 4‑13 مدل ساده شده اندرکنش کوله و عرشه ...... 63شکل 4‑14 مودهای ارتعاشی پل کلمنتس (مودهای 1 تا 5، از بالا به پایین) .......................................... 66شکل 4‑15 مقایسه نمودار نیرو-تغییر مکان پل با نمودار مرجع 67شکل 5‑1 مودهای اول تا چهارم پل بدون استفاده از جداگرها70شکل 5‑2 مودهای اول تا چهارم پل با استفاده از جداگر در جهت طولی در سر ستونها................................. 70شکل 5‑3 مودهای اول تا چهارم پل با استفاده از جداگر در تمام جهات در سر ستونها................................. 70شکل 5‑4 مودهای اول تا چهارم پل با استفاده از جداگر در جهت طولی در کل پل..................................... 70شکل 5‑5 مقیاس کردن زلزله به روش مقیاس در حوزه فرکانس زلزلههای دور از گسل (شتاب مبنا g18/0) .................... 75شکل 5‑6 مقیاس کردن زلزله به روش مقیاس در حوزه فرکانس زلزلههای نزدیک به گسل (شتاب مبنا 2/1* g18/0) ................. 75شکل 5‑7 مقیاس کردن زلزله به روش مقیاس در حوزه فرکانس زلزلههای دور از گسل مؤلفه قائم.......................... 76شکل 5‑8 مقیاس کردن زلزله به روش مقیاس در حوزه فرکانس زلزلههای نزدیک به گسل مؤلفه قائم.......................... 76شکل 5‑9 پاسخ عرشه پل ناشی از رکورد نورثریج آرلتا78شکل 5‑10 تغییر مکان انتهایی دهانه 42 متری در راستای طولی با و بدون در نظر گرفتن اثر مؤلفه قائم زلزله آرلتا..... 79شکل 5‑11 پاسخ عرشه پل ناشی از رکورد نورثریج کاستیک80شکل 5‑12 پاسخ تاريخچه زماني با و بدون در نظر گرفتن اثر مؤلفه قائم زلزله آرلتا (نیروی محو وارد بر ستون و لنگر وارد بر عرشه) 81شکل 5‑13 نمودار هیسترتیک بتن و فولاد ستونها با و بدون در نظر گرفتن اثر مؤلفه قائم زلزله آرلتا................. 82شکل 5‑14نمودار هیسترتیک بتن و فولاد ستونها با و بدون در نظر گرفتن اثر مؤلفه قائم زلزله کاستیک................ 82شکل 5‑15 شماره گذاری ستونها و عرشه پل به منظور استفاده در نمودارها و جداول................................... 83شکل 5‑16 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر ستونها تحت زلزله نزدیک به گسل (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) ........... 84شکل 5‑17 نیروی محوری وارد بر پایه‌های پل تحت ترکیب مؤلفه‌های زلزله طبس (أ-ج) ................................. 86شکل 5‑18 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر عرشه، تحت زلزله نزدیک به گسل (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) ........... 88شکل 5‑19 لنگر وارد بر وسط دهانه Span1 و Span3 تحت ترکیب مؤلفه‌های زلزله طبس................................. 89شکل 5‑20 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر ستونها، تحت زلزله دور از گسل (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) ........... 89شکل 5‑21 نیروی محوری وارد بر پایه‌های پل تحت ترکیب مؤلفه‌های زلزله وایتر نروز (أ-ج) .......................... 91شکل 5‑22 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر عرشه زلزله دور از گسل (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) .................. 92شکل 5‑23 تأثیر پاسخ پایه پل، تحت تحریک مؤلفه‌های افقی زلزله بم، بر نیروی برشی وارد بر Span1 و Span2.............. 99شکل 5‑24 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر ستونها تحت زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) .. 99شکل 5‑25 تأثیر مؤلفه قائم بر لنگر خمشی وارد بر عرشه تحت تحریک زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) 100شکل 5‑26 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر ستونها تحت زلزله دور از گسل مقیاس شده (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) . 100شکل 5‑27 تأثیر مؤلفه قائم بر لنگر خمشی وارد بر عرشه تحت زلزله دور از گسل مقیاس شده (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) . 101شکل 5‑28 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر ستونها تحت زلزله نزدیک به گسل (دهانه‌ها 47، 33 و 47 متر) .......... 105شکل 5‑29 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر عرشه تحت زلزله نزدیک به گسل (دهانه‌ها 47، 33 و 47 متر) .......... 106شکل 5‑30 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر ستونها تحت زلزله دور از گسل.................................... 106شکل 5‑31 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر عرشه زلزله دور از گسل (دهانه‌ها 47، 33 و 47 متر) ................. 107شکل 5‑32 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر ستونها تحت زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده (دهانه‌ها 47، 33 و 47 متر) . 112شکل 5‑33 تأثیر مؤلفه قائم بر لنگر خمشی وارد بر عرشه تحت زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده (دهانه‌ها 47، 33 و 47 متر) . 113شکل 5‑34 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر ستونها تحت زلزله دور از گسل مقیاس شده (دهانه‌ها 47، 33 و 47 متر) . 113شکل 5‑35 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر عرشه تحت زلزله دور از گسل مقیاس شده (دهانه‌ها 47، 33 و 47 متر) .... 113شکل 5‑36 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر ستونها تحت زلزله نزدیک به گسل (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) .......... 116شکل 5‑37 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر عرشه تحت زلزله نزدیک به گسل (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) .......... 117شکل 5‑38 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر ستونها تحت زلزله دور از گسل (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) .......... 118شکل 5‑39 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر عرشه تحت زلزله دور از گسل (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) ............. 119شکل 5‑40 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر ستونها تحت زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) . 123شکل 5‑41 تأثیر مؤلفه قائم بر لنگر خمشی وارد بر عرشه تحت زلزله نزدیک به گسل مقیاس شده (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) . 124شکل 5‑42 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروی محوری وارد بر ستونها تحت زلزله دور از گسل مقیاس شده (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) 124شکل 5‑43 تأثیر مؤلفه قائم بر لنگر خمشی وارد بر عرشه تحت زلزله دور از گسل مقیاس شده (دهانه‌ها 52، 38 و 52 متر) . 125شکل 5‑44 مقایسه سختی قاب در جهت طولی و عرضی (C3-C4) با تغییر زاویه صفر و 33 درجه............................. 129شکل 5‑45 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروی محوری وارد بر ستون تحت زلزله نزدیک به گسل، پل بدون انحراف در عرشه (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) ......................................... 130شکل 5‑46تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر عرشه، تحت زلزله نزدیک به گسل، پل بدون انحراف در عرشه (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) 131شکل 5‑47 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر ستونها تحت زلزله دور از گسل، پل بدون انحراف در عرشه............ 131شکل 5‑48 تأثیر مؤلفه قائم بر نیروهای وارد بر عرشه، تحت زلزله دور از گسل، پل بدون انحراف در عرشه (دهانه‌ها 42، 28 و 42 متر) 132شکل 5‑49 مقیاس کردن مؤلفه‌های زلزله نزدیک به گسل، به زلزله فریولی به روش حوزه فرکانس........................... 139شکل 5‑50 مقیاس کردن مؤلفه‌های زلزله نزدیک به گسل، به زلزله فریولی به روش مرجع.................................. 140 فهرست نشانههای اختصاری ماتریس سختی زیر خاکKضریب شکل فونداسیونضریب عمق فونداسیونشعاع معادل فونداسیونمدول برشیGضریب پواسونسختی تغییر مکان طولی دیواره کولهسختی تغییر مکان چرخشی دیواره کولهسختی تغییر مکان طولی کولهعمق پایهسختی طولی کولهسختی قائم کولهسختی طولی کولهمدول الاستیسیتهوزن مخصوص خاكارتفاع دیوارزاویه اصطکاك داخلیزاویه اصطکاك بین خاك و کولهضریب شتاب افقی زلزلهضریب شتاب قائم زلزلهزاویه شیب خاکریزيزاویه شیب سطح پشت دیوار (زاویه دیوار در سطح تماس با خاك)تنش تسلیم فشاری خاکضریب بزرگنمایی جهت منظور کردن تأثیر مؤلفه قائم زلزلهCVمقاومت برشی مقطعمقاومت برشی بتنمقاومت برشی فولادافزایش مقاومت برشی ناشی از نیروی محوریمقاومت فشاری بتنشکلپذیری پیچشیاولین نقطه تسلیم آرماتورهای طولینقطه نهایی تسلیم آرماتورهای طولیظرفیت چرخشی ستونطول مفصل پلاستیکضریب بازگردانندگیثابت میراییبار مردهDLپوش نیروها در حالت بیشترین جابجایی عرشه به سمت پایینenv +پوش نیروها در حالت بیشترین جابجایی عرشه به سمت بالاenv -زلزله تحت مؤلفه افقیEQHزلزله تحت مؤلفه عرضیEQTزلزله تحت مؤلفه قائمEQVبیشترین پاسخهاMaxمیانگین پاسخهاMean مقدمه در میان انواع سازهها، پلها نسبت به سایر سازههای معمولی دارای ساختار سیستم پیچیدهتری میباشند. همچنین به عنوان یکی از ارکان شریانهای حیاتی میباشند که لازم است بعد از زلزله به منظور راه دسترستی به بیمارستانها، ایستگاههای آتشنشانی و سایر خدمات مورد استفاده قرار گیرند. بنا به علل ذکر شده، میتوان گفت پلها بیتردید جایگاه ویژهای در حفظ سطح مورد نیاز از ایمنی و قابلیت بهره برداری را دارا میباشند.اکثر آیین‌نامه‌های طراحی پل در بحث تحلیل لرزه‌ای پلها، یا اثر مؤلفه قائم را در نظر نمی‌گیرند و یا روش مشخصی برای در نظر گرفتن مؤلفه قائم زلزله ارائه نمی‌دهند. با این حال بررسی زلزلههای چند دهه اخیر نشان می‌دهد که اثر مؤلفه قائم زلزله می‌تواند در برخی موارد از عوامل اصلی تخریب پلها باشد.در مواردی که اثر مؤلفه قائم در طراحی وارد می‌شود تابع طیف به طور معمول 66/0 طیف پاسخ مؤلفه افقی منظور می‌شود. با این حال مطالعات جدید نشان می‌دهند که این نسبت در پریودهای پایین و در نواحی نزدیک گسل، تخمینی در خلاف جهت اطمینان است.در این تحقیق علاوه بر بررسی اثر همزمان دو مؤلفه افقی و قائم زلزله، اثر همزمان هر سه مؤلفه زلزله بر پاسخ پلها، بررسی گردیده است. در فصل اول به بررسی پژوهشها و مطالعات انجام شده بر تأثیر مؤلفه قائم زلزله بر طیف پاسخ زلزله و نیروهای وارد بر پل پرداخته شده است. با توجه به اهمیت در نظر گرفتن اندرکنش خاک در کولهها و زیر ستونها با سازه پل، در فصل دوم به بررسی نیروهای وارد بر خاک و نیز روابط موجود به منظور در نظر گرفتن اندرکنش خاک پرداخته شده است.در فصل سوم به معرفی اعضای رو سازه و زیر سازه پرداخته شده است. انواع روش‌های مدلسازی ستونها، مدلسازی عرشه، تأثیر انحراف عرشه پلها بر عملکرد صلب عرشه، درزهای انبساط و بالشتکها به عنوان انتقال دهندههای نیرو از عرشه به ستونها، معرفی و مورد بررسی قرار گرفته است.در فصل چهارم شاخص‌ترین ویژگی‌های نرم‌افزار اُپن‌سیس[1] که دلیل انتخاب آن برای این تحقیق می‌باشد، ذکر می‌گردد. سپس، پل کلمنتس[2] به منظور مدل سازی، معرفی شده است. در انتها با مقایسه مقادیر پاسخ‌های نیرویی و تغییر مکانی و نتایج موجود در مقاله، صحت مدل ساخته شده در نرم افزار اُپن‌سیس کنترل می‌گردد.در فصل پنجم نتايج حاصل از تحليل پل‌های مدلسازی شده در فصل چهارم، ارائه شده است. در اين راستا به بررسي اثر مؤلفه قائم زلزله بر رفتار لرزهاي پلها پرداخته شده است. در نهایت در فصل ششم خلاصهای از نتایج و پیشنهادات حاصل از این تحقیق بیان شده است. فصل 1- پژوهش‌های گذشته 1-1- مقدمهپلهای بتن مسلح در ایران همانند دیگر نقاط جهان مانند ژاپن و آمریکا به دلیل تراکم خودروها و نیاز به گسترش جاده‌ها کاربرد روز افزونی یافته است. لیکن، تخریب این‌گونه پل‌های عظیم شاهراه‌ها و داخل شهرها در اثر زلزله های مختلف در کشورهایی نظیر ایلات متحده، ژاپن و نیوزیلند بیانگر ضعف‌های موجود در آیین نامه های فعلی این کشورها می‌باشد. در این فصل به مرور زلزلههای گذشته که دارای مؤلفه قائم با حداکثر شتاب بالا می‌باشد، تأثیر مؤلفه قائم بر عرشه و ستون پلها و بیان هدف از این تحقیق پرداخته شده است. تجربه زلزلههای گذشته، مانند زلزله تکاچی-اکی[3] ژاپن(1968) و زلزله سن‌فرناندو[4] کالیفرنیا (1971)، آسیب‌پذیری سازههای بتن مسلح در برابر تحریکات شدید زلزله را به اثبات رسانید، بنا به دلیل اقتصادی، تا حدود معینی اجازه خسارت دیدن به سازهها داده می‌شود و شناخت این خسارت پذیری بر اساس تئوری خطی و قضاوت مهندسی پایه‌گذاری می‌گردد.روشن است که برای حصول ایمنی لرزه‌ای و محدود کردن خسارات وارده به سازههای بتنی، مکانیزم شکست سیستم‌های سازهای تحت اثر بارهای دینامیکی زلزله باید مشخص بوده و این عمل مستلزم شناخت ظرفیت نهایی اعضای بتن مسلح تحت اثر بارگذاری متناوب غیر ارتجاعی است.