ارزیابی روش‌های کاهش ارتعاشات ناشی از خطوط مترو بر سازه‌های سطحی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران

3 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

روش­های کاهش ارتعاشات منتشره در محیط زمین و کاهش مزاحمت‌های آن در مناطق شهری با توجه به توسعه­ی روز افزون مترو، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در تحقیق حاضر، ضمن مدلسازی فونداسیون ساختمان، بار ناشی از طبقات، تونل مترو و خاک محیط اطراف آن، ترانشه ای توپر در فاصله‌ی 10 متری از مرکز تونل و بلوکی افقی در زیر فونداسیون ساختمان به عنوان دو راهکار برای کاهش ارتعاشات، مورد ارزیابی قرار گرفته­اند. همچنین اثر وزن ساختمان در میزان دریافت ارتعاشات برای ساختمان‌های 1، 5 و10طبقه بررسی شده است.  ابتدا، مدلسازی مناسب مسئله و شرایط مرزی آن در انتشار امواج مورد بررسی قرار داده شده است. سپس میرایی ماکزیمم شتاب حاصل از قطار در سطح زمین، با
داده­های مدل معتمد و همکاران
(2010) که با  نرم افزار ABAQUS صورت گرفته است، برای معتبرسازی نرم افزار FLAC مقایسه شده است. در نهایت اثرات وزن ساختمان و دو پارامتر ترانشه توپر و بلوک افقی شامل ضخامت وسرعت موج برشی در کاهش این ارتعاشات بر سازه‌های مجاور در سطح به صورت مدلسازی عددی توسط نرم افزار 5.0FLAC مطالعه شده است. نتایج نشان می­دهد که با افزایش وزن ساختمان میزان ارتعاشات دریافت شده در فونداسیون به دلیل افزایش سطح تنش زیر ساختمان کاهش می­یابد. علاوه بر این، افزایش در سرعت موج برشی و ضخامت موانع باعث افزایش در میزان کاهش ارتعاشات می­شود به طوری که پارامتر سرعت موج برشی در ترانشه توپر و پارامتر ضخامت در بلوک افقی موثرتر عمل می­کند.
 
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Reduction Methods of Vibrations Induced by Underground Railway on Surface Structures

نویسندگان [English]

  • M Hajimohamadi 1
  • R. Pourhoseini 2
  • M.H Bazyar 3
چکیده [English]

Due to the growing development of subway, reduction methods of propagated vibrations in ground and reduction of its disturbances in urban areas is of particular importance. In this study, besides modeling of building foundation, load of floors, subway tunnel and surrounding soil, the filled trench in distance of 10 m from tunnel center and wave impedance block under building foundation have been evaluated as two methods for vibration reduction. Also effect of building weight in amount of receiving vibrations has been studied for buildings with 1, 5 and 10 floors. First, a proper modeling of the problem and boundary conditions in wave propagation has been examined. Then for FLAC software validation, maximum acceleration attenuation of train at the ground level has been compared with data of Motamed et al. model (2010) that has been done with ABAQUS software. Finally effect of building weight and two parameters of filled trench and wave impedance block included of thickness and shear wave velocity in reduction of vibration on surface structures have been studied as numerical modeling by FLAC 5.0 software. The results shows that with increasing building weight, amount of received vibrations in foundation reduce due to increasing of stress level under building. In addition, with increasing shear wave velocity and thickness barriers increase rate of vibration reduction so that parameter of shear wave velocity in filled trench and thickness parameter in wave impedance block act more effective.
 
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Vibration Reduction
  • Underground Railway
  • Filled Trench
  • Wave Impedance Block
  • FLAC

- معاونت تجهیز و بهره برداری.؛ (1390)، "­گزارش مفهومی خطوط ریلی"، سازمان قطار شهری کرج وحومه، تابستان.

 

- مهندسین مشاور ایران خاک.؛ (1391)، "خلاصه گزارش مطالعات مهندسی ژئوتکنیک پروژه قطار شهری کرج و حومه.

 

- Adam M.; and  von  Estorff­ ,O.; (2005), “Reduction  of  train-induced  building  vibrations  by using  open  and  filled  trenches”, Journal  of  Computers  and  Structures  83,  pp.11–24.

- Aiello V.; Boiero D.; D’Apuzzo M.; Socco L.V.;  and  Silvestri  F.; (2008), “Experimental and  numerical  analysis  of  vibrations  induced  by  underground  trains  in  an  urban environment”, Journal of  Struct. Control Health Monit; 15:
pp. 315 – 348. 

- Beskos, D. E., Dasgupta, B. and Vardoulakis, I. G. (1986), “Vibration isolation using open or filled trenches—part 1: 2-D homogeneous soil,” Computational Mechanics, vol. 1, No. 1,
pp. 43–63.

-  Itasca Consulting Group. (2005), “Flac 5.0 User’s Manual”, Itasca Consulting Group: Minneapolis, MN.

- Itoh  K.; (2003), “Physical  Modeling  of  Wave  Propagation  From  Ground  Vibration  and Vibration  Countermeasures”,  PhD  Dissertation,  Tokyo  Institute  of  Technology.

- Kuhlemeyer  R.L.;  and  Lysmer  J.; (1995), “Finite  Element  Method  Accuracy  for  Wave Propagation  Problems”, Journal  of  the  Soil  Mechanics  and  Foundations  Division, American Society of Civil Engineers, 99(SM5),
pp. 421–427.

- Motamed R.; Itoh K.; Hirose S.; Takahashi A.; and Kusakabe, O. (2010) “Application of  wave barriers as a countermeasure against train-induced ground vibrations”, Physical Modeling in Geotechnics – Spring man, Laue & Seward (eds), Taylor & Francis Group, London.

- Murillo  C.;  Thorel  L.;  Caicedo  B.;  (2009), “Ground  vibration  isolation  with  geofoam barriers: Centrifuge modeling”, Journal of Applied Geotextiles and Geomembranes 27, pp.423–434.

- Unterberger  W.;  Poisel  R.;  and  Honeger  C.;  (1997), “Numerical  prediction  of  surface vibrations caused by high-speed rail traffic in tunnels”, In: Proceedings of the 23rd general  assembly  of  the  International  Tunnelling  Association,  Vienna,  Austria, April 12-17, 1997.

- XIA  He.;  CAO Y.; De  Roeck.;  and Degrande  G.; (2007) “Environmental  problems  of vibrations  induced  by  railway  traffic”, Front. Archit. Civ. Eng. China, 1(2): pp.142–152. 1.

 - Yang Y.B.; and Hung H H.; (2009), “Wave Propagation for Train-Induced Vibrations”, World Scientific Publishing, Singapore.

- Yang, Y.B. and Hung, H.H.; (2009), “A Parametric Study of Wave Barriers for Reduction of Train- Induced Vibrations,” International Journal for Numerical Methods in Engineering 40, pp.3729- 3747.

- Yoshioka, O. “Basic Characteristics of Shinkansen-Induced Ground Vibration and its Reduction Measures,” Proceedings of International Workshop WAVE 2000, Balkema, Bochurn, 219-240.

 

- Zerwer  A.;  Cascante  G.;  and  Hutchinson  J.;  (2008), “Parameter  Estimation  in  Finite Element  Simulations  for  Rayleigh  Waves”,  Journal  of  Geotechnical  and  Geo environmental Engineering, American Society of Civil Engineers, 128 (3), pp. 250-261.