ارزیابی ظرفیت در تحلیل و طراحی تونل های متروی شهری تحت اثر امواج لرزه ای

تاسیسات زیرزمینی جزء لاینفک جامعه مدرن بوده و برای کاربردهای متعددی مورد استفاده قرار می گیرد، شامل متروها و خطوط راه آهن، بزرگراه ها، انبار مصالح و انتقال آب و فاضلاب, .... با مرور موارد تاریخی اثرات زلزله روی اینگونه سازه ها ملاحظه می شود که نرخ خرابی آنها نسبت به سازه های روزمینی پایین تر است. در عین حال در زلزله های اخیر مانند زلزله سال 1995 کوبه ژاپن،زلزله های 1995 چی چی تایوان، زلزله های 1999 کوکائلی ترکیه، سازه های زیرزمینی دچار خسارت عمده ای شده اند. در این مطالعه، راه حل های تحلیلی فرم بسته برای نیروی محوری و ممان در پوشش تونل مدور به دلیل تغییر شکل تاشدگی تحریک لرزه ای تحت شرایط فصل مشترک بدون لغزش بررسی شده است. سپس تفاوت میان راه حل های موجود در نیروی محوری و ممان برای شرایط فصل مشترک بدون لغزش بررسی شده است. مقایسه نتایج نشان داده است که روش wang نتایج بیشتری در ممان خمشی نسبت به سایر روش ها نتیجه می دهد. همچنین راه حلpenzien ، بطور قابل توجهی نیروی محوری در پوشش تونل برای شرایط بدون لغزش را دست پایین ارزیابی می کند. همچنین در برخی موارد ، نتایج حاصل از روش penzien ، برخلاف نتایج حاصل از سایر روش ها بوده است ، بنابراین توصیه می شود از روش penzien نباید جهت ارزیابی نیروی محوری در پوشش تونل برای شرایط بدون لغزش استفاده شود. دو روش برای ارزیابی ظرفیت لرزه ای تونل ها توضیح داده شده است. یک روش تجربی و روش دیگر، روش اصلاح شده تغییرشکل کشیدگی مقطع عرضی (mcsrd) که یک روش شبه استاتیکی است. در ارزیابی ظرفیت لرزه ای تونل ها با روش اصلاح شده تغییرشکل کشیدگی مقطع عرضی، با تعیین حداکثر سرعت زمین (pgv) بجای مقایسه آن با مقادیر مجاز در شدت های مختلف زلزله، بوسیله رابطه بین حداکثر سرعت زمین و حداکثر شتاب زمین (pga)، ظرفیت لرزه ای تونل بوسیله پارامتر pga مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین نتایج ارزیابی در سه سطح با ضرایب اطمینان 1، 1.5 و 2 ارائه شده است. بمنظور بررسی این روش، با استفاده از اطلاعات ژئوتکنیکی و لرزه زمین ساخت منطقه تهران، قسمتی از پروژه خط سه متروی تهران، (خیابان ولیعصر، حد فاصل خیابان های طالقانی و زرتشت) مورد مطالعه موردی قرار گرفته است. جهت درک تفاوت میان نتایج روش تحلیل شبه استاتیکی و نتایج تحلیل دینامیکی، آنالیز دینامیکی افزایشی به منظور دستیابی به یک شاخص صحیح از پاسخ دینامیکی سازه با اعمال ارتعاش زلزله های نورثریج ، لوماپریتا و کوبه بر سازه تونل ، تفاوت میان این دو روش مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج ارزیابی ها ، به طور کلی روند نیروهای داخلی در مقابل کرنش برشی برای هر دو روش مشابه است با این حال، اختلاف نسبی نیروهای داخلی محاسبه شده درحدود 40 ? (نیروی محوری)، 42 ? (نیروی برشی) و 17 ? (ممان خمشی) می باشد.