رفتار غيرخطي پل‌هاي مورب بزرگراهي در زمين‌لرزه‌هاي بزرگ (مطالعه‌ي موردي پل مورب فوت‌هيل در زمين‌لرزه‌ي 9 فوريه 1971 سان فرناندو)

NONLINEAR BEHAVIOR OF HIGHWAY SKEWED BRIDGES-A CASE STUDY ON THE RESPONSE OF FOOTHILL BRIDGE DURING THE SAN FERNANDO 1971 EARTHQUAKE

پل‌هاي مورب به‌دليل وضعيت هندسي ويژه، در زمان وقوع زمين‌لرزه رفتار پيچيده‌يي از خود بروز مي‌دهند. پاسخ‌هاي هم‌بسته‌ي چرخشي و انتقالي عرشه در اين پل‌ها، به‌همراه در دسترس نبودن يا پرهزينه بودن استفاده از نرم‌افزارهاي مناسب تحليل پوياي غيرخطي، تعيين عوامل خرابي و نقاط ضعف احتمالي اين پل‌ها را با دشواري مواجه مي‌سازد. مشاهده‌ي خرابي اين پل‌ها در زمين‌لرزه‌هاي گذشته حاكي از رفتار خاص و متفاوت‌شان از پل‌هاي مستقيم است. از اين رو محققين مختلفي طي چند دهه‌ي گذشته رفتار لرزه‌يي اين نوع پل‌ها را مورد بررسي قرار داده‌اند. هدف اين مطالعه تحليل پوياي غيرخطي يك پل مورب و تحقيق در‌مورد عوامل خرابيِ آن است. از اين رو پس از بررسي‌‌هاي اوليه، رفتار لرزه‌يي غير‌خطي پل مورب بتن مسلح فوت‌هيل (Foothill) براي نمونه با مدل‌سازي پوياي سه‌بعدي آن در نرم‌افزار المان محدود OpenSees مورد بررسي قرار گرفته و تحليل پوياي تاريخچه زماني غير‌خطي تحت اثر سه مولفه‌ي طولي، عرضي و قايم زمين‌لرزه روي آن انجام مي‌شود. نتايج به دست آمده براي اين پل مورب با پل مستقيم متناظرِ آن مقايسه شده و نيز نمونه‌هايي از منحني‌هاي تاريخچه زماني پاسخ اين دو نوع پل ارايه شده است. همچنين بيشينه نيروي محوري، برشي و لنگر خمشي و پيچشي پاي ستون‌هاي پايه‌ها در اين دو پل مورد ارزيابي و بررسي قرار مي‌گيرد. نتايج عددي حاصله نشان‌گر تاثير قابل توجه تورب پايه‌ها در نحوه‌ي پاسخ لرزه‌يي پل مورب فوت‌هيل و كاهش ظرفيت باربري آن بر‌اثر عملكرد توامان نيروي محوري و لنگر پيچشي روي ستون‌هاي بحراني است.

In this paper, nonlinear response of skewed bridges was studied. A three dimensional numerical model of Foothill Bridge was constructed in OpenSees software. The effective parameters in the seismic response of the bridge were investigated. The damages observed on the bridge after 1971 San Fernando earthquake were matched to the numerical response of the bridge. There is an acceptable adaption between the numerical results and after-earthquake observations. The natural periods as well as the seismic response of the bridge were compared to those of a similar normal bridge. It was shown that the skewness of the bridge has a considerable effect on the seismic response of the bridge. It was also observed that, simultaneous tortional and axial response reduces the seismic capacity of piers.