انجام آنالیز و تصمیم گیری

پلهای کج
با توجه به وجود انحراف در عرشه پل مورد بررسی لازم است تا نکاتی در مورد تأثیر انحراف ذکر گردد. طراحی پل های کج در مناطق زلزله خیز نیازمند مدل سازی صحیح برای تحلیل لرزه ای و تعیین پریودهای ارتعاشی می باشد.
آییننامههای کنونی پلها مانند آشتو [ ] و افاچدبیلیو-ای [44 ]، برای پل های نامنظم روش الاستیک با در نظر گرفتن چندین مود ارتعاشی را پیشنهاد می کند. هرچند که پل های کج دقیقاً شرایط نامنظمی که در تفسیر آیین نامه مذکور توضیح داده شده است را برآورده نمی سازند، ولی از روش ترکیب مودها برای چنین پل هایی استفاده می شود.
این موضوع به این دلیل می باشد که پل های کج دارای رفتار درگیر در دو جهت می باشند. پریودهای ارتعاشی و نیروهای اینرسی ایجاد شده در سازه، علاوه بر سختی عرشه پل، به سختی اعضای تکیه گاهی در دو جهت غیر متعامد نیز بستگی دارد.
دیافراگم های عرضی باعث ایجاد سختی جانبی در امتداد کوله ها می شوند و بالشتک های الاستومر در جهت طولی (در امتداد دهانه پل)، سختی ایجاد می کنند. در پل های راست این دو سختی غیر درگیر هستند و هر کدام فقط یکی از پریودها را تحت تأثیر قرار می دهند، درحالی که برای پل های کج، هر کدام از سختی ها در هر دو پریود انتقالی دخالت می کند. از طرف دیگر در آیین نامه آشتو، تصمیم گیری در مورد فرض صلب بودن دال عرشه پل در داخل صفحه خود، به قضاوت مهندس طراح واگذار شده است.
برای مدل سازی عرشه پل تیر-دال به روش اجزای محدود، همان طور که ذکر شد کامل ترین و در عین حال پیچیده ترین روش، استفاده از المان های پوسته انعطاف پذیر برای دال و المان های تیر برای شاه تیرها می باشد.
برای تحلیل لرزهای، روش ساده تر، فرض صلب بودن عرشه پل در داخل صفحه خود می باشد [ ]. با چنین فرضی بسیاری از درجات آزادی روسازه کاهش مییابد و سختی موثر روسازه فقط ناشی از سختی تکیهگاه ها، دیافراگم های عرضی انتهایی و بالشتک های الاستومر خواهد بود. صحت چنین فرضی در مورد پل های راست در مرجع [ ] مورد بررسی و تصدیق قرار گرفته است.
همچنین اثرات سختی دیافراگم های عرضی و بالشتک های الاستومر در ارتعاش آزاد پل های تیر-دال به ترتیب در مرجع [ ] قبلاً مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق اثرات ترکیبی دیافراگم های عرضی و بالشتک های در پل های راست و کج نیز مورد بررسی قرار گرفته است.

مدل سازی سه بعدی پل
مقدمه
در ابتدای این فصل شاخص ترین ویژگی های نرم افزار اُپن سیس که دلیل انتخاب آن برای این تحقیق می باشد، ذکر می گردد. سپس، پل کلمنتس به منظور مدلسازی، معرفی می شود. در انتها با مقایسه مقادیر پاسخ های نیرویی و زمان تناوب مودهای پل، با نتایج موجود در مرجع [10 ]، صحت مدل ساخته شده در نرم افزار اُپن سیس کنترل می گردد.
نرم افزار اُپن سیس و قابلیت های آن
نرم افزار اُپن سیس به عنوان قدرتمندترین نرم افزار اجزاء محدود برای شبیه سازی بزرگ مقیاس سازه ها و محیط های پیوسته مانند خاک شناخته می شود. این نرم افزار توسط محققین بخش مهندسی زلزله دانشگاه برکلی کالیفرنیا نوشته شده است و دارای مزیت های فراوانی برای مدل سازی اجزا یک سیستم است. در ادامه بخشی از این مزیت ها عنوان می شود [ ]:
در این نرم افزار رفتار غیر خطی مصالح گوناگون اعم از فولاد و بتن را می توان با جزئیات کامل بر اساس الگوهای متفاوت تعریف کرد. برای مثال، در این نرم افزار برای رفتار غیر خطی فولاد ساختمانی، چندین الگوهای متفاوت وجود دارد.
به همین سبب، هر چه از رفتار مصالح اطلاعات بیشتری در اختیار باشد، می توان از الگوهای دقیق تر استفاده کرد و به تبع آن نتایج حاصل از تحلیل از دقت و صحت بیشتری برخوردار میشود.
برای اثرات غیر خطی هندسی در این نرم افزار تمهیدات خاصی اندیشیده شده است و می توان اثر را در تحلیل ها منظور نمود.
اکثر الگوریتم هایی که برای تشکیل و حل دستگاه معادلات غیر خطی در روش اجزا محدود مطرح است را می توان مورد استفاده قرار داد. از آن جمله می توان به روش های مختلف اعمال شرایط مرزی و یا روش های حل گام به گام دستگاه معادلات غیرخطی اشاره کرد.
در محیط اُپن سیس، تمامی اطلاعات و مدل سازی بایستی با استفاده از زبان صورت گیرد. از همین رو، برنامه نویسی و تعریف الگوریتمهای متفاوت در آن امکانپذیر است و میتوان از این مزیت برای انجام آنالیزهای حساسیت در سیستم های پیچیده و بزرگ سود برد.
نرم افزار اُپن سیس، به عنوان یک برنامه Open Source، این قابلیت را دارا می باشد که بتوان در روند اصلی برنامه و الگوریتم پردازش داده، تغییر ایجاد کرد و متناسب با یک سازه خاص، ویژگی های آن را تغییر داد.
مهم ترین قابلیت این نرم افزار در مقایسه با دیگر نرم افزارهای اجزا محدود سرعت آنالیز بسیار بالاتر آن می باشد.
در نرم افزار اپنسیس به منظور در نظر گرفتن رفتار غیر خطی در المانها میتوان از دو روش استفاده کرد: 1) مفاصل متمرکز با رفتار غیر خطی 2) المانهای رشتهای
در ادامه به معرفی این دو روش پرداخته شده است.
مفاصل متمرکز با رفتار غیر خطی
در نرم افزار اُپن سیس، مدل سازی فنرهای غیر خطی با استفاده از المان های بی بعد امکان پذیر است. این المان ها بین دو گره که در یک مختصات تعریف شده است، قرار می گیرد و در حالت سه بعدی، امکان تعریف رفتار را در راستای هر یک از 6 درجه آزادی فراهم می آورد [41 ].
ابتدا بایستی با استفاده از دستور uniaxial Material توسط یکی از الگوها، رفتار در راستای هر یک از درجات آزادی به طور جداگانه تعریف شود، سپس این رفتار به هر یک از درجات آزادی المان بی بعد اختصاص داده شود. در این روش، با قرار دادن فنرهای متمرکز در محل های مستعد تشکیل مفصل پلاستیک مدل سازی غیرخطی المان انجام می شود.