Procedure of Building and Analysis of the Information Database of the Resistance of Existing Bridge Structures to Mining Tremors
Janusz Rusek
Vol. 11, no. 4 (2017), pp. 111-123
Mining tremors are one of the manifestations of negative impacts of the mining industry on the environment. In order to protect building structures against the damaging effects of ground vibrations, it is required that their dynamic resistance be determined. This problem is of particular importance for the existing bridge structures that were not designed for the potential occurrence of mining tremors. This paper presents the assumptions of and a method for acquiring data on the dynamic resistance of existing bridge structures located in mining areas as a result of numerical calculations using the Finite Element Method (FEM). Object resistance was described by the limit values of the acceleration of ground vibrations in the vertical and horizontal planes that can be carried by the existing structure without compromising safety. Taking into account the geometrical and material diversity, 3,000 numerical models of reinforced concrete overpasses were created. Then, for each object, numerical calculations using the FEM were performed, which resulted in the determination of permissible values of the acceleration of ground vibrations defi ning their dynamic resistance. The created database was subjected to a preliminary analysis in order to detect linear relationships binding the data that describe the geometry and material properties of individual structures with their dynamic resistance to the impact of mining tremors. As a result of these studies, variables were selected that formed the basis for creating a multiple linear regression model (MLR). Analysis of the obtained results allowed us to assess the possibilities of using linear models to determine the dynamic resistance of bridge structures subjected to mining tremors.
Jednym z przejawów negatywnego wpływu działalności przemysłowej kopalń na środowisko są wstrząsy górnicze. Ochrona obiektów budowlanych przed szkodliwym działaniem wynikających stąd drgań podłoża gruntowego wymaga ustalenia ich odporności dynamicznej. Problem ten nabiera szczególnego znaczenia w przypadku istniejących obiektów mostowych, przy których projektowaniu nie uwzględniono możliwości wystąpienia wstrząsów górniczych. W pracy przedstawiono metodę pozyskiwana danych o odporności dynamicznej istniejących obiektów mostowych usytuowanych na terenach górniczy w wyniku obliczeń numerycznych metodą elementów skończonych (MES). Odporność obiektów opisano za pomocą granicznych wartości przyspieszeń drgań gruntu w płaszczyźnie pionowej i poziomej, które istniejąca konstrukcja może przejąć bez zagrożenia bezpieczeństwa. Uwzględniając zróżnicowanie geometryczne i materiałowe, utworzono 3000 modeli numerycznych żelbetowych mostów drogowych. Następnie w odniesieniu do każdego obiektu przeprowadzono obliczenia numeryczne MES, w wyniku których dla każdego przypadku wyznaczono dopuszczalne wartości przyspieszeń drgań gruntu określających ich odporność dynamiczną. Utworzoną bazę danych poddano wstępnej analizie w celu wykrycia linowych relacji wiążących dane opisujące geometrię i właściwości materiałowe poszczególnych obiektów z ich odpornością dynamiczną na wpływ wstrząsów górniczych. W efekcie tych badań wyselekcjonowano zmienne, na podstawie których utworzono model wielorakiej regresji liniowej (MLR). Analiza uzyskanych wyników pozwoliła ocenić możliwości stosowania modeli liniowych do ustalania odporności dynamicznej obiektów mostowych poddanych wstrząsom górniczym.