تحلیل سه بعدی خم 90 درجه تونل ها تحت اثر انتشار موج با استفاده از المان مرزی

Abstract

این مقاله به تبیین روشی عددی برای تعیین پاسخ دینامیکی خم 90 درجه تونل ها، با در نظر گرفتن اندرکنش تونل با محیط اطراف، در برابر گسترش امواج زلزله در حوزه زمانی می پردازد. فرض های اساسی در این مقاله رفتار خطی محیط های در نظر گرفته شده و قرارگیری تونل خمیده در عمق بسیار زیاد از سطح زمین است که در نتیجه آن تونل در محیط بی‌نهایت مدل می شود. شبیه سازی مسئله به دلیل وجود خم در تونل به صورت 3 بعدی و با استفاده از روش المان مرزی انجام می شود. روش مذکور برای شبیه سازی مسائل اندر کنش خاک و سازه و گسترش امواج در محیط های بی‌نهایت یا نیمه بی‌نهایت مزیت های فراوانی دارد. در الگوریتم ارائه شده، مرزهای تونل بتنی یا فولادی و مرز محیط اطراف با استفاده از المان های حلقه مدل شده است. با توجه به نگاشت ارائه شده سطح مقطع تونل نیز می تواند به دو شکل دایره ای کامل و یا 4/3 دایره با دقت مناسبی مدل شود. در انتها مثالی ارائه می شود که خم 90 درجه تونل با مقطع دایره ای تحت اثر انتشار موج فشاری پله ای با استفاده از الگوریتم ارائه شده تحلیل شده و ضرایب افزایش تنش در نقاط مختلف خم ارائه می شود. نتایج ارائه شده هنگامی که شعاع خم بیش از 35 برابر شعاع داخلی مقطع تونل باشد به تحلیل های دو بعدی انجام شده بسیار نزدیک می شود.