مقايسه عملكرد سيستم‌هاي مختلف جداساز لرزه‌اي در پل‌هاي بزرگراهي شهري تحت زلزله‌هاي حوزه نزديك گسل با در نظر گرفتن مشخصه‌هاي اصلي رفتاري جداسازها

Comparative study on the performance of different seismic isolation systems in highway bridges subjected to near-fault earthquakes

پل‌ها جزء شريان‌هاي حياتي شبكه حمل‌ونقل هر كشور محسوب مي‌شوند كه تخريب يا آسيب آن‌ها در اثر زمين‌لرزه سبب توقف عملكرد و به دليل اختلال در خدمت‌رساني موجب افزايش تلفات انساني و اقتصادي مي‌شود. استفاده از نشيمن هاي جداساز لرزه‌اي يكي از روش‌هاي‌ مؤثر جهت بهسازي و بهبود عملكرد لرزه‌اي پل‌ها است. در اين مقاله عملكرد لرزه‌اي پلي با استفاده از سيستم‌هاي مختلف جداساز بدون ساده‌سازي در مدل‌هاي رفتاري جداسازها مطالعه شده است. به اين منظور عملكرد يك نمونه پل بزرگراهي به‌صورت مدل پل جداشده لرزه‌اي با 4 نوع سيستم نشمين جداساز لرزه اي: تك پاندول اصطكاكي، سه پاندول اصطكاكي، الاستومري با هسته سربي، الاستومري با ميرايي بالا و مدل پل جدا نشده لرزه‌اي مورد مقايسه و ارزيابي قرار مي‌گيرد. در اين مقايسه تأكيد بر در نظر گرفتن جنبه‌هاي اصلي مدل‌سازي و پيچيدگي‌هاي رفتار غيرخطي جداسازي لرزه‌اي است. مدل‌سازي و تحليل ديناميكي غيرخطي با داده‌هاي شتاب‌نگاري 6 زمين‌لرزه حوزه نزديك توسط نرم‌افزار OpenSees انجام و ضمن بررسي رفتار جداسازها با ساده‌سازي در مدل‌هاي رفتاري و بدون آن عملكرد پايه‌ها به‌عنوان معيار مطالعه شده است. نتايج نشان مي‌دهد نشيمن هاي جداساز لرزه‌اي اصطكاكي در مقايسه با نشيمن هاي الاستومري عملكردي بسيار بهتري در كاهش تنش‌هاي اعمال‌شده به پايه پل دارد و عملكرد لرزه‌اي پل را به‌طور عمده‌اي ارتقاء مي‌دهند. اين درصد كاهش براي جداساز لرزه اي‌ سه پاندول اصطكاكي تا 89% مي‌رسد

Bridges are vital arteries of the transportation network of every country, whose collapse during a strong earthquake discontinues their performance in circumstances that they are required to provide emergency services and facilitate the evacuation of a damaged region. The implementation of base isolation bearings is one of the effective methods in the developed countries to retrofit bridges. In this study, stress-strain response of base column from five different models of a highway bridge seismically isolated with: (1) Single Friction Pendulum, (2) Triple Friction Pendulum, (3) High Damping Rubber and (4) Lead-Rubber seismic isolation bearing plus (5) a typical bridge model by assuming a rigid connection between the deck and bridge piers is calculated. Responses were calculated by performing nonlinear time history analyses by considering the main aspects of the simulation and by taking into account the nonlinear behavioral complexity of the base isolation bearing in OpenSees software. Results indicated that the frictional base isolations significantly reduce the stresses induced in the columns of the seismically isolated bridge in comparison with the typical bridge model, and improved the seismic performance of the bridge substantially. The percentage of reduction for triple frictional pendulum bearings reached 89%.