پديد آورنده :
كاظمي اصل، ليلا
عنوان :
ارزيابي اندركنش خاك و سازه ايستگاه مترو به روش تفاضل محدود
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، 71ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
تفاضل محدود , ايستگاه مترو , اندركنش خاك و سازه , تحليل ديناميكي , سازه زيرزميني
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/08/26
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/08/27
چكيده فارسي :
سيستم حمل و نقل زيرزميني يك راه حل مهم براي حل مشكل ترافيك شهرهاي بزرگ است. با افزايش جمعيت در شهرهاي بزرگ، استفاده از سيستم حمل و نقل ريلي شهري بيش از پيش در دنيا افزايش پيدا كرده است. در اين پژوهش، يك ايستگاه مترو دو طبقه با سه دهانه در يك خاك 9 لايه به عمق 80 متر و طول 200 متر، در نرم افزار FLAC3D مدل شده است. اين سيستم ابتدا تحت شرايط استاتيكي به تعادل رسيده و پس از آن تحت بارگذاري ديناميكي قرار گرفته است. امواج سطحي زلزله توسط نرم افزار SHAKE2000 به امواج در عمق منفي 80 متر تبديل و به مدل در FLAC3D اعمال شد. شتاب نگاشتهاي اعمال شده؛ شتاب نگاشت زلزله بم، رودبار-منجيل و ال-سنترو ميباشند. پس از تحليل ديناميكي، تنشهاي افقي و برشي ايجاد شده در مدل در 7 مقطع طولي و 18 نقطه در عمق پروفيل خاك براي هر مقطع بررسي و تنشهاي عمودي ايجاد شده در اطراف ايستگاه مترو با روابط موجود مقايسه شده است. در مقاطع نزديك به ايستگاه مترو، تمركز موضعي تنشهاي عمودي و برشي در نواحي تماس سازه و خاك (بهويژه ديوارهها و كف) بهوضوح مشاهده شده و تفاوت معناداري ميان تنشهاي افقي (σ_xx) دو ديواره سمت راست و چپ سازه در اثر نوع زلزله ثبت گرديد. در مقاطع دور از ايستگاه، توزيع تنشهاي افقي در خاك نسبتاً يكنواختتر بوده و تفاوت ميان زلزلهها بيشتر تابع محتواي فركانسي و بيشينه شتاب زمين آنها بوده است. نتايج بهدست آمده نشان داد كه توزيع تنشهاي برشي و افقي در لايههاي مختلف خاك وابستگي بالايي به مشخصات ديناميكي خاك، عمق بررسي تنش و ويژگيهاي زلزله اعمالشده دارد. با توجه به تحليلها، در اكثر مقاطع، زلزله بم با بيشينه شتاب زمين بالاتر، منجر به مقادير بيشتر تنشهاي افقي و برشي شده است. مقايسه نتايج عددي تنشهاي قائم(σ_zz) وارد بر كف ايستگاه مترو با رابطه سيد و ادريس نشان داد كه مقدار تنشهاي قائم در زير ستونها و ديوارهها انطباق مناسبي با مقادير تجربي داشته و اختلاف در محدوده 10 تا 15 درصد قرار دارد. در ادامه، فشارهاي افقي (σ_xx) وارد بر ديوارههاي ايستگاه مترو تحت اثر زلزله با استفاده از مدل عددي استخراج و با نتايج حاصل از روابط كلاسيك مونونوبه–اوكابه و ضوابط نشريه 308 (دستورالعمل طراحي ديوارههاي حائل)، نشريه 804 (ضوابط طراحي ايستگاههاي مترو) و مبحث هفتم مقررات ملي ساختمان مقايسه شد. در مواردي خاص، اختلاف بين تحليل عددي و روابط آييننامهاي به بيش از 30 درصد نيز رسيده است. در نهايت، نتايج نشان ميدهد كه تحليل عددي تنشهاي افقي و برشي با درنظر گرفتن اندركنش خاك و سازه، درك جامعتري از نحوهي توزيع تنشها در پروفيل خاك و اطراف سازه ايستگاه مترو نسبت به آييننامههاي مرتبط ارائه ميدهد.
چكيده انگليسي :
The underground metro system is a key solution to urban traffic congestion, increasingly adopted in major cities worldwide. In this study, a two-story, three-span underground metro station was modeled in FLAC3D within a 9-layer soil profile extending 80 meters in depth and 200 meters in length. After achieving static equilibrium, the model was subjected to dynamic loading using three earthquake records (Bam, Manjil-Rudbar, and El Centro), scaled and applied at a depth of -80 m using SHAKE2000. Shear and vertical stresses were evaluated across 7 longitudinal sections and 18 depth levels per section. Results revealed that stress distribution was highly dependent on soil properties, depth, and ground motion characteristics. Significant stress concentrations were observed near the station, particularly at the soil–structure interface and retaining walls. Differences in vertical stress (σₓₓ) between left and right walls were attributed to the nature of the earthquake input. Farther from the station, stresses were more uniformly distributed, with variations driven by frequency content and PGA. Bam earthquake caused the highest vertical stresses due to its high PGA, while Manjil produced greater shear stress in shallow soils. Numerical vertical stresses showed good agreement with the Seed and Idriss empirical formula beneath columns and walls (within 10–15% error range). Stress reductions at mid-spans were linked to column stiffness and rocking behavior. Finally, the horizontal pressures on retaining walls were compared with Mononobe–Okabe theory and Iranian codes (Instructions 308, 804, and Chapter 7 of the National Building Code). The numerical results were often higher than code predictions, especially in stress concentration zones. Discrepancies exceeding 30% highlighted limitations of empirical formulas for deep, semi-flexible underground structures. The study confirms that detailed numerical analysis incorporating soil–structure interaction provides a more realistic basis for seismic design of underground stations and supports revisiting national design standards.
استاد راهنما :
حميد هاشم الحسيني , فرهاد بهنام فر
استاد داور :
عليرضا باغبانان , محمدرضا خان محمدي
