ارائه شاخص خرابی به منظور ارزیابی لرزه ای کلیدهای برشی در پل های بتنی

کلیدهای برشی المان‌هایی در کوله‌های پل می‌باشند که با کنترل حرکات عرضی پل، خسارت وارد بر دیواره‌ی کوله و پایه ها را محدود می‌کنند. کلیدهای برشی معمولا به صورت فیوز عمل می‌کنند و وظیفه‌ی انتقال نیروی عکس العمل روسازه به کوله را برعهده دارند. بنابراین، خرابی کلیدهای برشی پل، ممکن است تاثیر بسزایی در رفتار لرزه‌ای کوله‌ها و در نتیجه کل سیستم سازه‌ی پل داشته باشد. یکی از روش‌های متداول در تعیین سطوح خرابی لرزه‌ای المان‌ها، استفاده از شاخص های خرابی می‌باشد. در این مقاله، به منظور ارزیابی خرابی لرزه‌ای کلیدهای برشی کوله های پل، یک شاخص خرابی ارائه می‌گردد. این شاخص، براساس رفتار اصطکاکی و با استفاده از نسبت انرژی مستهلک شده به انرژی ورودی تعریف می‌شود. سپس به منظور ارزیابی قابلیت پیش بینی خرابی وارد بر کلیدهای برشی توسط شاخص ارائه شده، مدل رفتاری کلیدهای برشی تشریح شده و مدل اجزای محدود نمونه‌های کلید برشی که در مطالعات گذشته تحت بارگذاری چرخه‌ای آزمایش شده، تشکیل می‌شود و شاخص خرابی هر یک از نمونه ها محاسبه می‌گردد. همچنین با انجام تحلیل دینامیکی غیرخطی فزاینده، تحت رکورد زلزله های مختلف، مقدار شاخص خرابی کلیدهای برشی در مقادیر مختلف حداکثر شتاب زلزله محاسبه شده و نتایج با مشاهدات آزمایشگاهی مقایسه می‌گردد. نتایج تحلیل ها نشان می‌دهد که شاخص خرابی ارائه شده، روند خرابی وارد بر کلیدهای برشی در طول بارگذاری و سطوح خرابی مشاهده شده در آزمایش، شامل شروع لغزش و گسیختگی کلید برشی را با دقت قابل قبولی پیش بینی می‌کند و مقادیر مناسبی برای این سطوح در بارگذاری چرخه‌ای و لرزه‌ای ارائه می‌دهد.

Proposed Damage Index for Seismic Evaluation of RC Bridge Shear keys

Shear keys are bridge components that support the superstructure in transverse direction and may experience large displacements and extensive damages during earthquakes. Shear keys are designed to limit damage to abutment walls and piles by restraining the transverse movements. The shear force transferred to the abutments is controlled by design and detailing of the shear keys. Damage to shear keys during earthquakes may affect significantly on seismic behavior of the abutments and consequently, the bridge system. In this paper, a damage index is proposed for damage assessment of the bridge shear keys. The proposed damage index is defined based on the friction behavior and the ratio of the energy dissipation capacity to input energy. To evaluate the reliability of the damage index in damage assessment of the shear keys, finite element models of shear keys units, previously tested under cyclic loadings, are developed and the proposed damage index is calculated. Also, seismic response of shear key specimens are obtained under seven earthquake records using incremental dynamic analysis and the damage index is calculated for the shear keys in different PGA values of earthquakes. The results indicate that the proposed damage index can predict the damage progression in shear keys throughout loading histories and can provide reliable values for damage levels of shear keys with respect to the experimental observations.