ارائه شاخص خرابي به منظور ارزيابي لرزه اي كليدهاي برشي در پل هاي بتني

Proposed Damage Index for Seismic Evaluation of RC Bridge Shear keys

كليدهاي برشي المان هايي در كوله هاي پل مي باشند كه با كنترل حركات عرضي پل، خسارت وارد بر ديواره ي كوله و پايه ها را محدود مي كنند. كليدهاي برشي معمولا به صورت فيوز عمل مي كنند و وظيفه ي انتقال نيروي عكس العمل روسازه به كوله را برعهده دارند. بنابراين، خرابي كليدهاي برشي پل، ممكن است تاثير بسزايي در رفتار لرزه اي كوله ها و در نتيجه كل سيستم سازه ي پل داشته باشد. يكي از روش هاي متداول در تعيين سطوح خرابي لرزه اي المان ها، استفاده از شاخص هاي خرابي مي باشد. در اين مقاله، به منظور ارزيابي خرابي لرزه اي كليدهاي برشي كوله هاي پل، يك شاخص خرابي ارايه مي گردد. اين شاخص، براساس رفتار اصطكاكي و با استفاده از نسبت انرژي مستهلك شده به انرژي ورودي تعريف مي شود. سپس به منظور ارزيابي قابليت پيش بيني خرابي وارد بر كليدهاي برشي توسط شاخص ارايه شده، مدل رفتاري كليدهاي برشي تشريح شده و مدل اجزاي محدود نمونه هاي كليد برشي كه در مطالعات گذشته تحت بارگذاري چرخه اي آزمايش شده، تشكيل مي-شود و شاخص خرابي هر يك از نمونه ها محاسبه مي گردد. همچنين با انجام تحليل ديناميكي غيرخطي فزاينده، تحت ركورد زلزله هاي مختلف، مقدار شاخص خرابي كليدهاي برشي در مقادير مختلف حداكثر شتاب زلزله محاسبه شده و نتايج با مشاهدات آزمايشگاهي مقايسه مي گردد. نتايج تحليل ها نشان مي دهد كه شاخص خرابي ارايه شده، روند خرابي وارد بر كليدهاي برشي در طول بارگذاري و سطوح خرابي مشاهده شده در آزمايش، شامل شروع لغزش و گسيختگي كليد برشي را با دقت قابل قبولي پيش بيني مي كند و مقادير مناسبي براي اين سطوح در بارگذاري چرخه اي و لرزه اي ارايه مي دهد.

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 the 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. In addition, 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 experiment observations.