اثر جهت ورود زلزله بر شکنندگی لرزه‌ای پل‌های بتن‌آرمه نامنظم

مشخصات کتاب‌شناختی مقاله علمی مرتبط با این دستاورد، به‌صورت خلاصه در جدول زیر آمده است.

شناسنامه مقاله

عنوان مقاله	ارزیابی احتمالاتی لرزه ای پل های بزرگراهی نامنظم تحت اثر برخورد ناشی از زلزله
	The effects of earthquake incidence angle on the seismic fragility of reinforced concrete box-girder bridges of unequal pier heights
نویسندگان	Hossein Rezaei, Shahrouz Arabestani, Reza Akbari, Ehsan Noroozinejad Farsangi
نشریه	Structure and Infrastructure Engineering (Taylor & Francis)
سال انتشار	2022
جلد / صفحات	Vol. 18, pp. 1547–1578
DOI	https://doi.org/10.1080/15732479.2020.1842467
حوزه تخصصی	منحنی شکنندگی لرزه ای پل های بتنی بزرگراهی نامنظم راستای اعمال زلزله ارزیابی مبتنی بر عملکرد
	Seismic Fragility Analysis Irregular RC Bridges Earthquake Directionality Performance-Based Assessment

معرفی دستاورد علمی

خلاصه اجرایی

در ارزیابی لرزه‌ای پل‌های بتنی با پایه‌های نامساوی، یکی از ضعف‌های جدی مطالعات رایج، نادیده‌گرفتن اثر جهت ورود زلزله (Earthquake Incidence Angle) است. در حالی‌که شواهد تجربی زلزله‌های بزرگ نشان می‌دهد جهت تحریک می‌تواند به‌طور معناداری آسیب‌پذیری واقعی پل‌های نامنظم را تغییر دهد. این مقاله دقیقاً این خلأ مهندسی را هدف قرار می‌دهد.

روش‌ شناسی و نوآوری پژوهش

در این پژوهش، برای نخستین بار:

• پل‌های بتن‌آرمه Box-Girder با سطوح مختلف نامنظمی هندسی (از منظم تا بسیار نامنظم)
• در دو حالت سه‌دهانه و چهاردَهانه
• تحت ۱۳ زاویه مختلف تحریک لرزه‌ای
• با درنظرگرفتن عدم‌قطعیت‌های هندسی، مصالح و رکوردهای زلزله

به‌صورت کاملاً احتمالاتی و سه‌بعدی در OpenSees تحلیل شده‌اند. نوآوری کلیدی مقاله، معرفی ضریب تبدیل (Conversion Coefficient) است که امکان تبدیل پاسخ‌های غیر بحرانی به پاسخ بحرانی متناظر با بدترین زاویه زلزله را فراهم می‌کند.

نتایج کلیدی با ارزش اجرایی بالا

• اثر جهت زلزله در پل‌های نامنظم به‌مراتب شدیدتر از پل‌های منظم است.
• بیشترین حساسیت به زاویه تحریک در حالت فرو‌ریزش (Collapse) مشاهده می‌شود.
• ستون‌ها کمترین وابستگی به جهت تحریک را دارند، اما فونداسیون و تکیه‌گاه‌ها بیشترین حساسیت را نشان می‌دهند.
• افزایش نامنظمی هندسی، منجر به کاهش میانگین PGA متناظر با سطح آسیب لرزه‌ای می‌شود.

کاربرد مستقیم در پروژه‌های رعد

این دستاورد مستقیماً در پروژه‌های زیر در شرکت بهسازان لرزه‌ای رعد قابل استفاده است:

• ارزیابی لرزه‌ای پل‌ها و سازه‌های خطی حیاتی
• طراحی عملکردی پل ها
• تحلیل ریسک و اولویت‌بندی مقاوم‌سازی زیرساخت‌ها
• اصلاح روش‌های ارزیابی کمی و مطالعات شکنندگی (Fragility) برای کارفرمایان دولتی و صنعتی
• افزایش دقت تصمیم‌گیری در پروژه‌های بهسازی لرزه‌ای پل‌ها

Executive Summary

Engineering Problem Addressed

Conventional seismic assessments of RC box-girder bridges with unequal pier heights often neglect the directionality of earthquake excitation, leading to systematic underestimation of seismic vulnerability—particularly for geometrically irregular bridges. This study directly addresses this critical shortcoming.

Methodology and Research Innovation

This research presents a comprehensive probabilistic seismic fragility assessment of three- and four-span RC box-girder bridges with varying levels of irregularity, subjected to multi-directional ground motion excitation.
A total of 6,240 nonlinear time-history analyses were conducted considering material, geometric, and seismic uncertainties.
A novel conversion coefficient is introduced to relate non-critical responses to critical seismic demand associated with the most unfavorable incidence angle.

Key Findings with Practical Value

• Earthquake incidence angle significantly affects fragility, especially for irregular bridge configurations.
• The impact of directionality is most pronounced at collapse limit states.
• Column ductility is least sensitive to excitation angle, while foundations and bearings exhibit the highest sensitivity.
• Increasing irregularity leads to higher seismic vulnerability and lower median PGA values.

Direct Application in Ra’d Engineering Projects

The outcomes of this study are directly applicable to:

• Seismic risk assessment of highway bridges
• Performance-based retrofit design
• Infrastructure resilience and decision-making frameworks
• Advanced fragility-based evaluations used by Ra’d Retrofit Consulting Engineers

خلاصه کوتاه

این مقاله با تمرکز بر اثر جهت ورود زلزله، آسیب‌پذیری لرزه‌ای پل‌های بتن‌آرمه Box-Girder با پایه‌های نامساوی را به‌صورت احتمالاتی بررسی می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که نادیده‌گرفتن جهت تحریک می‌تواند منجر به برآورد نادرست ریسک، به‌ویژه در پل‌های نامنظم شود. دستاورد این پژوهش مبنای بهبود تحلیل‌های ریسک و بهسازی لرزه‌ای در پروژه‌های زیرساختی است.

Short Summary

This study investigates the influence of earthquake incidence angle on the seismic fragility of irregular RC box-girder bridges. Results demonstrate that directionality significantly affects seismic vulnerability, particularly at collapse limit states. The findings provide practical tools for improved fragility-based assessment and retrofit decision-making in bridge engineering projects.

این مقاله نمونه‌ای از رویکرد Integrated, Risk-Driven Engineering در شرکت بهسازان لرزه‌ای رعد است که پژوهش دانشگاهی را مستقیماً به تصمیم‌سازی اجرایی متصل می‌کند.

Citation Box

Rezaei, H., Arabestani, S., Akbari, R., & Noroozinejad Farsangi, E. (2020). The effects of earthquake incidence angle on the seismic fragility of reinforced concrete box-girder bridges of unequal pier heights. Structure and Infrastructure Engineering. https://doi.org/10.1080/15732479.2020.1842467