Seismic evaluation of existing reinforced concrete bridges in Karachi (Pakistan) with lightweight concrete in deck slab

Aslam Faqeer Mohammad; Rashid Ahmed Khan; Raza Nasir; Hafiz Asher Mohammad; Fasih Iqbal

doi:10.7409/rabdim.025.009

Opublikowane: 2025-06-02

Tom 24 Nr 2 (2025)

Ocena stanu mostów żelbetowych z płytą pomostową z betonu lekkiego użytkowanych na terenie Karachi w Pakistanie z uwzględnieniem występujących tam zjawisk sejsmicznych

Aslam Faqeer Mohammad

, Rashid Ahmed Khan

, Raza Nasir

, Hafiz Asher Mohammad

, Fasih Iqbal

Dział: Artykuły

https://doi.org/10.7409/rabdim.025.009

Abstrakt

Mosty to konstrukcje o długotrwałym okresie eksploatacji, które w regionach takich jak Karaczi w Pakistanie narażone są na znaczące uszkodzenia w wyniku występujących tam trzęsień ziemi. W artykule oceniono odporność na zjawiska sejsmiczne aktualnie użytkowanych na terenie ww. aglomeracji konstrukcji mostowych wykonanych z żelbetu RC (ang. reinforced concrete) w kontekście ich znaczenia ekonomicznego. Na podstawie decyzji ich zarządców wytypowano do badań trzy obiekty mostowe o różnych konstrukcjach posadowienia oraz odmiennej konstrukcji płyty pomostowej: wykonanej w części z betonu lekkiego LWC (ang. lightweight concrete) lub w całości z betonu zwykłego NWC (ang. normal weight concrete). Opracowano model MES każdej konstrukcji, a następnie w celu wykazania przydatności wbudowania betonu lekkiego (LWC) w płytę pomostu, przeprowadzono analizę w zakresie nieliniowym aż do zniszczenia konstrukcji (ang. pushover analysis). Wpływ oddziaływań sejsmicznych na trwałość konstrukcji mostowych z płytą pomostową LWC bądź NWC, zbadano pod kątem określenia wymaganych wartości parametrów wytrzymałościowych na ścinanie, przemieszczenie i pękanie filarów. Wyniki badań wykazały, że w przypadku zastosowania w płycie pomostowej - betonu lekkiego LWC, odporność konstrukcji na obciążenia sejsmiczne jest większa w stosunku do wytrzymałości obiektów z pomostem wykonanym w całości z betonu konwencjonalnego NWC. Wykazano, że wytrzymałość na ścinanie zmniejszyła się średnio o około 7%, a przemieszczenie podpór o około 6%. Ponadto, odporność na kruche pęknięcia, określona dla różnych stanów granicznych uszkodzeń, była większa dla mostu z płytą LWC w porównaniu z konstrukcją, w której pomost wykonany był w całości z betonu NWC. Ten wzrost odporności wynosił odpowiednio: 2-7% – w przypadku Mostu-I, 6-12% – w przypadku Mostu-II oraz 3-6% – w przypadku Mostu-III.

Słowa kluczowe:

beton lekki LWC, funkcje kruchości, macierz uszkodzeń, nieliniowa analiza statyczna, podatność, zjawiska sejsmiczne

Pobierz pliki

PDF

Zasady cytowania

Mohammad, A. F., Khan, R. A., Nasir, R., Mohammad, H. A., & Iqbal, F. (2025). Ocena stanu mostów żelbetowych z płytą pomostową z betonu lekkiego użytkowanych na terenie Karachi w Pakistanie z uwzględnieniem występujących tam zjawisk sejsmicznych. Roads and Bridges – Drogi I Mosty, 24(2), 193–203. https://doi.org/10.7409/rabdim.025.009

Cited by / Share

Licencja

Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe.

Bibliografia

Muhammad A., Lodi S.H., Rafi M.M.: Probabilistic seismic hazard analysis based zoning map of Pakistan. Journal of Earthquake Engineering, 26, 1, 2019, 271-306, DOI: 10.1080/13632469.2019.1684401
Google Scholar

Khan R.A., Kumar M., Ahmed M., Rafi M.M., Lodi S.H.: Earthquake damage assessment of bridges in Karachi. NED University Journal of Research – Structural Mechanics, XII, 3, 2015, 45-61
Google Scholar

Ali S.A., Khan A.N., Rehman S., Reinhorn A.M.A.: Survey of damages to bridges in Pakistan after the major earthquake of 8 October 2005. Earthquake Spectra; 27, 4, 2011, 947-970, DOI: 10.1193/1.3650477
Google Scholar

Omranian E., Abdelnaby A., Abdollahzadeh G., Rostamian M., Hosseinpour A.F.: Fragility curve development for the seismic vulnerability assessment of retrofitted RC bridges under mainshock-aftershock seismic sequences. Proceedings of the Structures Congress 2018 “Bridges, Transportation Structures, and Nonbuilding Structures”, ASCE, 2018, 308-316, DOI: 10.1061/9780784481332.028
Google Scholar

Kappos A.J.: Seismic design of bridges: Present and future. In: Proceedings of 16th European Conference on Earthquake Engineering – Thessaloniki 2018 “Recent Advances in Earthquake Engineering in Europe”, Springer, 2018, 459-499, DOI: 10.1007/978-3-319-75741-4_20
Google Scholar

West Pakistan Highway Code (WPHC) of Practice Highway Bridges by Saeed Ahmed T.Pk. P.S.E.-1 Director General Highways; 1967, (available from the authors)
Google Scholar

LRFD bridge design specifications. AASHTO, Washington, USA, 2007
Google Scholar

Seismic retrofitting manual for highway structures: part 1: bridges. FHWA, Washington, USA, 2006
Google Scholar

Amin C.M.T.: Proposed changes to the Pakistan Highway Bridge Design code for seismic design of reinforced concrete bridge piers. Proceedings of Conference "Pakistan Engineering Congress", 66 Annual session, paper No. 561, Lahore, 1996
Google Scholar

Qureshi S.M., Masood T.: Soft soil response of a bridge pier. Proceedings of the Eleventh World Conference on Earthquake Engineering; Acapulco, Mexico, 1996, paper No. 1683
Google Scholar

Raithby K.D., Lydon F.D.: Lightweight concrete in highway bridges. International Journal of Cement Composites and Lightweight Concrete. 3, 2, 1981, 133-146, DOI: 10.1016/0262-5075(81)90007-5
Google Scholar

Zareh M.: Comparative study of lightweight and standard weight concrete in flexure. Portland State University, M.S. Thesis, 1971, paper No. 1483, DOI: 10.15760/etd.1481
Google Scholar

Building code of Pakistan, Seismic Provisions – 2007. Government of Pakistan – Ministry of Housing & Works, https://urbanunit.gov.pk/Download/publications/Files/8/2021/Pakistan%20Building%20Code%202007.pdf (12.05.2025)
Google Scholar

Wai-Fah Chen, Duan L.: Dynamic analysis. In: Bridge Engineering Handbook, Seismic design. CRC Press, Boca Raton, 2014, DOI: 10.1201/b15663
Google Scholar

Freeman S.A.: Response spectra as a useful design and analysis tool For practicing structural engineers. ISET Journal of Earthquake Technology, 44, 1, 2007, 25-37, paper No. 475, https://home.iitk.ac.in/~vinaykg/Iset475.pdf (12.05.2025)
Google Scholar

Yurtaev V., Shafiei R.: Pushover analysis of long span bridge bents. In: Engineering Seismology, Geotechnical and Structural Earthquake Engineering, IntechOpen, 2013, 237-256, DOI: 10.5772/52728
Google Scholar

Comartin C.D., Niewiarowski R.W.: Seismic evaluation and retro fit of concrete building, Vol. 1. Applied Technology Council, ATC-40, California, USA, 1996, https://www.atcouncil.org/pdfs/atc40toc.pdf (12.05.2025)
Google Scholar

Chopra A.K.: Dynamics of structures: Theory and applications to earthquake engineering. 6th Edition, Prentice-Halls, New Jersey, 1995
Google Scholar

Lagomarsino S., Giovinazzi S.: Macroseismic and mechanical models for the vulnerability and damage assessment of current buildings. Bulletin of Earthquake Engineering, 4, 4, 2006, 415-443, DOI: 10.1007/s10518-006-9024-z
Google Scholar

HAZUS Estimated annualized earthquake losses for the United States. U.S. Department of Homeland Security, FEMA P-366, Washington, D.C., USA, 2023, https://www.fema.gov/sites/default/files/documents/fema_p-366-hazus-estimated-annualized-earthquake-losses-united-states.pdf (2.06.2025)
Google Scholar

Aslam Faqeer Mohammad

maslam@cloud.neduet.edu.pk
https://orcid.org/0000-0002-2552-5466

Afiliacja:

NED University of Engineering and Technology, Department of Civil Engineering, University Road, Karachi 75270, Pakistan Pakistan

Rashid Ahmed Khan

https://orcid.org/0009-0009-7198-8726

Afiliacja:

NED University of Engineering and Technology, Department of Earthquake Engineering, University Road, Karachi 75270 Pakistan

Raza Nasir

https://orcid.org/0009-0008-1074-7809

Afiliacja:

NED University of Engineering and Technology, Department of Civil Engineering, Karachi 75270 Pakistan

Hafiz Asher Mohammad

https://orcid.org/0000-0003-2209-7440

Afiliacja:

NED University of Engineering and Technology, Department of Civil Engineering, Karachi 75270 Pakistan

Fasih Iqbal

https://orcid.org/0009-0003-5164-7541

Afiliacja:

NED University of Engineering and Technology, Department of Civil Engineering, Karachi 75270 Pakistan

Ocena stanu mostów żelbetowych z płytą pomostową z betonu lekkiego użytkowanych na terenie Karachi w Pakistanie z uwzględnieniem występujących tam zjawisk sejsmicznych

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Pobrania

Aslam Faqeer Mohammad

Rashid Ahmed Khan

Raza Nasir

Hafiz Asher Mohammad

Fasih Iqbal