بررسي اثر اندركنش تونل-سازه بر نشست ساختمان‌هاي سطحي به روش عددي

An Investigation on Tunnel-Structure Interaction on Settlement of Surface Buildings with Numerical Method

امروزه با توجه به توسعه‌ي محيط‌هاي شهري و افزايش روزافزون جمعيت و مشكلات ترافيكي شهرهاي بزرگ، همواره ساخت فضاهاي زيرزميني به‌عنوان يك راهكار مدنظر مي‌باشد. ساخت اين گونه سازه‌ها در محيط شهري و با وجود ساختمان‌هاي مسكوني بلند مرتبه، مستلزم تحليل‌هاي دقيق اندركنشي خاك و سازه خواهد بود. تحقيقات قبلي محققان بيانگر تفاوت نتايج ناشي از تحليل‌هاي روش‌هاي حل بسته و روش‌هاي عددي اندركنشي مي‌باشد. در اين تحقيق تونل نيايش-صدر در شمال تهران به دهانه‌ي حفاري حدود 14 متر كه به روش حفاري مرحله‌اي درحال حفاري و ساخت مي‌باشد مورد بررسي قرار گرفته است. تونل مورد بررسي در مناطقي از شهر، از مجاورت سازه‌هاي سطحي بلند عبور مي‌كند كه روش حفاري انتخابي باعث ايجاد تغييرمكان در اين سازه‌هاي سطحي خواهد شد. در بررسي حاضر به روش عددي و با استفاده از نرم‌افزار اجزاي محدود PLAXIS 2D، به بررسي اثر اندركنش تونل و سازه‌ي سطحي پرداخته شده است و عوامل موثر بر اين اندركنش نظير وزن سازه‌ي سطحي، سختي فونداسيون مورد بررسي دقيق‌تر قرار گرفته است. در روش عددي استفاده‌شده، از مدل رفتاري موهر-كولمب براي خاك و مدل ارتجاعي خطي براي مصالح بتن تونل و سازه استفاده گرديده است. نتايج نشان دهنده‌ي افزايش نشست‌ها تا حدود 15% با در نظر گرفتن اين عوامل مي باشد. با توجه به تنوع سازه‌ها از نظر نوع، موقعيت قرارگيري و نيز فاصله‌ي عمودي آن‌ها با تونل، امكان اختصاص يك مدل خاص براي كل سازه‌هاي موجود در مسير وجود ندارد. هم‌چنين معيارهاي ارزيابي رفتار سازه‌هاي سطحي در برابر نشست‌هاي ناشي از تونل‌سازي نيز تنوع زيادي داشته است كه نتايح يكساني نيز از اين روش‌ها به‌دست نمي‌آيد. در اين تحقيق ضمن ارايه‌ي يك راهكار مناسب براي كنترل رفتار سازه برپايه‌ي نتايج تحليل، طي يك مطالعه‌ي موردي به بررسي موقعيت قرارگيري سازه‌ها در برابر تونل نيز پرداخته شده است.

The construction of underground tunnel plays a more and more important role in the development of big cities. One of the most important problems caused by the construction of the tunnel is that underground excavation will cause large settlement of the ground and buildings. Previous studied showed the difference between numerical and experimental results. In this study the case study of Niyayesh-Sadr tunnel is selected and the conditions of this project were applied. This tunnel is located at north of Tehran with a span of 14 meters which constructing with the multi drift method. During construction, this tunnel should pass near some buildings near Mahyar Street then the settlement of surface should be considered. Numerical methods in this study was performed with the finite element code with PLAXIS 2D and the effect of tunnel-adjacent interaction is investigated. In addition the effect of foundation stiffness and weight of the structure is considered in these analyses and the results are compared to the emphasis on tunnel surface structure interaction. Results show that the settlements of foundation are increased 15% due to interaction analysis respect to green field one. Varieties of structures along the tunnel in surface, different overburden depth of the tunnel and also location of building respect to the axis of the tunnel need several numerical models in one project. In this study, one simple approach is suggested to control structures against settlement and prevent using several models.