مطالعه امکان‌سنجی سیستم سازه‌ای مرکزگرا برای پایه‌ی متداول پل‌های بزرگراهی در کشور

اخیراً در کشورهای پیشرفته انواع سیستم‌های سازه‌ای مرکزگرا با استفاده از پایه‌های پیش‌ ساخته و روش ساخت پرسرعت abc با هدف کاهش زمان ساخت، افزایش ایمنی، کاهش خسارت لرزه‌ای، کاهش هزینه‌های تعمیر و بازسازی و کاهش زمان بازیابی سیستم به حالت اولیه توسعه داده شده‌اند. عملکرد لرزه‌ای این نوع سیستم مبتنی بر حرکت گهواره‌ای برگشت‌پذیر پایه پل می‌باشد. در این سیستم علاوه بر قطعات پیش ‌ساخته از کابل‌های پیش تنیده جهت برگرداندن سیستم به حالت اولیه و تجهیزات مستهلک کننده انرژی برای جذب انرژی لرزه‌ای استفاده می‌گردد. استفاده از این سیستم خسارت ناشی از زلزله و جابجایی پسماند را به شدت کاهش می‌دهد. همچنین به دلیل استفاده از قطعات پیش ‌ساخته، سرعت ساخت پل نیز به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌یابد. در این مقاله عملکرد لرزه‌ای یک نوع سیستم مرگزگرا با سیستم متداول سازه‌ای برای سه پل موجود در کشور با یکدیگر مقایسه می‌شوند. برای این منظور، ابتدا مدل‌ تحلیلی برای شبیه‌سازی رفتار غیرخطی ناشی از حرکت گهواره‌ای در سیستم مرکزگرا توسعه داده شده و با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی می‌شود. سپس پایه‌های بتنی سه پل موجود در کشور به صورت سیستم متداول و سیستم مرکزگرا مدل‌سازی و تحلیل شده و عملکرد لرزه‌ای این دو سیستم با یکدیگر مقایسه می‌شوند. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که در سیستم مرکزگرا با وجود افزایش بیشینه تغییر مکان نسبت به سیستم متداول، تغییر مکان پسماند به شدت کاهش می‌یابد. کاهش قابل توجه تغییر مکان پسماند باعث کاهش خسارات لرزه‌ای می‌شود و امکان بهره ‌برداری از پل را بلافاصله پس از زلزله فراهم می‌کند.

feasibility study on utilizing self-centering structural system for typical highway bridges in iran

recently, in developed countries, a variety of self-centering structural systems have been developed using precast concrete bends and the accelerated bridge construction (abc) method to reduce construction time, increase safety, reduce seismic damage, reduce repair and reconstruction costs, and increase seismic resiliency. in this system, bridge bents are constructed by precast elements tied together with post-tensioned tendons such that under the effect of lateral seismic forces, they are able to rock and self-center back to their original configuration. the use of this system greatly reduces the residual displacements and the seismic damage. also, due to the use of prefabricated elements, the construction speed of the bridge is significantly increased. this paper compares the seismic performance of one type of self-centering structural system with the conventional structural system for three typical highway bridges constructed in iran. an analytical model for simulating nonlinear behavior due to the rocking motion in the self-centering system is first developed and verified by comparing the analytical response with the experimental results. then, the concrete bends of the three typical bridges in iran are modeled and analyzed once as a conventional system and once as a self-centering system, and the seismic performance of these two systems is compared with each other. the results of this study indicate that despite the modest increase in maximum lateral drifts, the residual drifts are substantially reduced when the conventional system is replaced by the self-centering system.