Estudo sobre análise de vulnerabilidade sísmica do sistema de interação entre solo mole saturado e estruturas de estações de metrô

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 7410 (2023) Citar este artigo

711 Acessos

Detalhes das métricas

A vulnerabilidade sísmica do sistema de interação de solo mole saturado e estruturas de estações de metrô foi explorada neste artigo. Os modelos numéricos não lineares acoplados do sistema de interação foram estabelecidos usando a formulação u – p da teoria de Biot para descrever o meio bifásico saturado. Um modelo refinado de elementos finitos do sistema de interação foi desenvolvido para estudar suas respostas sísmicas não lineares e mecanismo de risco sísmico. Neste estudo, foi adotado o modelo constitutivo elastoplástico multirendimento para o solo, enquanto um modelo constitutivo elastoplástico de seção de fibra foi utilizado para a estrutura. A resposta sísmica da estrutura foi calculada introduzindo a onda sísmica artificial obtida a partir do método do espectro de potência-série triangular. O ângulo máximo de desvio entre andares foi tomado como parâmetro de desempenho estrutural para a estrutura da estação de metrô. A nuvem de demanda estrutural foi obtida sob sequências aleatórias de movimentos do solo. Com base no método de análise do modelo probabilístico de demanda sísmica, foi traçada a curva de vulnerabilidade sísmica da estrutura da estação de metrô, e a curva de vulnerabilidade sísmica foi analisada de acordo com a vulnerabilidade dos parâmetros de desempenho. Com o aumento da resistência do solo, o índice de vulnerabilidade da estrutura da estação de metrô sob diferentes picos de aceleração do movimento do solo diminuiu correspondentemente. Com base na teoria de vulnerabilidade e nos métodos de análise acima, pode-se descobrir a partir da teoria de vulnerabilidade e dos métodos de análise acima que a estrutura da estação de metrô com profundidade enterrada estabelecida em local de solo macio saturado exibe um certo grau de segurança e confiabilidade e pode atender às condições sísmicas. objetivo de fortificação de "nenhum dano em pequenos terremotos, reparável em terremotos médios e nenhum colapso em grandes terremotos". Os resultados da análise de vulnerabilidade estão alinhados com a pesquisa sísmica real, e o método de análise de vulnerabilidade proposto neste artigo pode ser aplicado à análise de vulnerabilidade de estruturas subterrâneas em fundações de solo macio saturado.

A avaliação sísmica de estruturas subterrâneas é uma das questões desafiadoras em projetos de engenharia. Isso ocorre porque geralmente existem muitas fontes de incertezas nas rochas e nas características prováveis ​​dos terremotos. É, portanto, um tema novo na avaliação da confiabilidade dinâmica de estruturas danificadas por terremotos1. A análise de vulnerabilidade sísmica foi aplicada pela primeira vez nos estudos de desempenho sísmico de usinas nucleares na década de 1970. Embora, com o contínuo aperfeiçoamento e desenvolvimento do método de análise probabilística de vulnerabilidade sísmica baseado no desempenho, este tenha sido gradualmente aplicado a estudos sísmicos de outras infra-estruturas. Como método para avaliar o desempenho sísmico de estruturas, a análise de vulnerabilidade sísmica pode determinar os danos esperados das estruturas ou potenciais riscos sísmicos, e avaliar quantitativamente o desempenho sísmico das estruturas, ou seja, descrever quantitativamente o cumprimento de metas de desempenho sísmico predeterminadas de estruturas sob diferentes níveis de fortificação sísmica. É de grande importância analisar a vulnerabilidade sísmica, prever a sua probabilidade de danos a todos os níveis sob diferentes níveis de terramotos, e depois avaliar o seu desempenho sísmico e propor medidas de redução sísmica e isolamento para o projecto sísmico de estruturas subterrâneas. Embora o projeto sísmico baseado no desempenho tenha sido introduzido no código atual para projeto sísmico de estruturas subterrâneas em metrôs, seu processo de projeto e avaliação ainda está subdesenvolvido e requer mais pesquisas2.

Atualmente, a análise de vulnerabilidade sísmica consiste principalmente em método empírico e método de análise teórica. Devido à limitação das condições, a curva de vulnerabilidade empírica só é aplicável à situação semelhante à fonte de dados. A resposta sísmica das estruturas subterrâneas varia em diferentes ambientes sísmicos e condições locais, pelo que as curvas de vulnerabilidade empíricas são difíceis de generalizar. O método de análise teórica é um cálculo múltiplo da resposta sísmica de estruturas subterrâneas, que é finalmente sintetizado por regressão. Os métodos de cálculo comumente usados ​​incluem método de espectro de resposta, método de análise estática não linear e método de análise de histórico de tempo não linear.