مدلسازی عددی اثر ارتعاشات ناشی از حرکت قطار بر ساختمانهای مجاور و روشهای کاهش اثرات آن

پیشرفت سیستم حمل و نقل ریلی، توسعه خطوط راه آهن به نزدیکی شهر ها و مناطق مسکونی را بهمراه داشته است. عبور ریل از کنار مناطق مسکونی ممکن است باعث ایجاد آسیب های سازه ای یا آزار انسانی شود. بنابر این شناخت بارهای استاتیکی و دینامیکی ناشی از حرکت قطار که در تولید لرزش ها موثر هستند و همچنین شناخت حدود آسیب های احتمالی، اهمیت ویژه ای پیدا کرده است. در نتیجه بررسی راهکارهای کاهش لرزش های ناشی از حرکت قطار، مهم به نظر می رسد. بدین منظور با انتخاب روش استفاده از ترانشه مانع موج باز، اثر آن در کاهش ارتعاشات ناشی از حرکت قطار در محیط خاکی بررسی شد. روش مورد نظر، استفاده از روش مدلسازی عددی اجزاء محدود می باشد. در این مطالعه ابتدا مدل شبیه سازی بار قطار، با استفاده از روش های ریاضی، محاسبه شد. سپس تراورس بتنی، بالاست، زیر بالاست و محیط خاکی در نرم افزار اجزاء محدود با استفاده از مدل ارتجاعی- خمیری مدلسازی شده و بار شبیه سازی حرکت قطار بر مدل اعمال شد. در مدل ساخته شده، اثر حضور ترانشه باز در کاهش موج لرزش، مورد بررسی قرار گرفت. همچنین اثر تغییر عمق، عرض و موقعیت قرارگیری ترانشه و ابعاد و وزن واگن در مقدار لرزش ها مطالعه شد. بررسی های انجام گرفته نشان دهنده اثر مثبت استفاده از ترانشه باز، در کاهش دامنه ارتعاشات می باشد. همچنین حضور ترانشه در خاک باعث کاهش دامنه فرکانس اصلی و افزایش نسبی دامنه فرکانس های کمتر شد. نتایج بدست آمده حاکی از اینست که افزایش عمق ترانشه باعث کاهش بیشتر لرزش ها می شود در حالیکه تغییر عرض ترانشه تاثیری در دامنه لرزش ها ندارد. بررسی صورت گرفته بر موقعیت قرارگیری ترانشه نشان داد که هر چه ترانشه به ساختمان محافظت شده نزدیکتر باشد، دامنه لرزش ها به مقدار بیشتری کاهش می یابند. در پارامتر نسبت کاهش دامنه نیز با افزایش عمق، کاهش بیشتری مشاهده شد که نشان دهنده افزایش کارایی ترانشه است و رابطه آن با عمق ترانشه بصورت یک تابع درجه دوم پیشنهاد شد.