Doktorsvörn í byggingarverkfræði - Abdul Matin Jami

Doktorsvörninni verður streymt á Zoom

Doktorsefni:
Abdul Matin Jami

Heiti ritgerðar:
Fjölhættugreining á löngum brúm, samþætting áraunar frá jarðskjálftum og vindum

Andmælendur:
Dr. Tatjana Isakovic, prófessor við Háskólann í Ljubljana, Slóveníu
Dr. Christian Málaga-Chuquitaype, dósent við Imperial College London, Bretlandi

Leiðbeinandi:
Dr. Rajesh Rupakhety, prófessor við Umhverfis- og byggingarverkfræðideild Háskóla Íslands

Einnig í doktorsnefnd:
Dr. Bjarni Bessason, prófessor við Umhverfis- og byggingarverkfræðideild Háskóla Íslands
Dr. Jónas Þór Snæbjörnsson, prófessor við verkfræðideild Háskólans í Reykjavík

Doktorsvörn stýrir:
Dr. Hrund Ólöf Andradóttir, prófessor og deildarforseti Umhverfis- og byggingaverkfræðideildar HÍ

Ágrip:
Þetta doktorsverkefni fjallar um fjölhættugreiningu á löngum brúm og þróun nýrra lausna til að bæta skilvirkni sveifludeyfandi búnaðar í burðarvirkjum. Sérstaklega er litið til mótvægisaðgerða gegn jarðskjálftaáraun með notkun hlutlausra dempara (passive devices), svo sem sérsniðinna massadempara (Tuned Mass Dampers) og blýgúmmílega (Lead Rubber Bearings). Rannsóknin miðar að því að kanna svörun brúa bæði með og án slíks búnaðar. Áhersla er á hengibrýr og skástagsbrýr sem verða fyrir nærsviðsáhrifum jarðskjálfta og miklu vindálagi. Meginmarkmið er að meta líkindafræðilega svörun mannvirkjanna við mismunandi hönnunarmarkástand (limit states) og að þróa skemmdaföll (fragility functions) fyrir þessar brúargerðir sem taka mið af bæði áhrifum frá jarðskjálftum og stormum. Í verkefninu er hagkvæmni og skilvirkni af notkun sveifludeyfandi búnaðar í löngum brúm metin. Rannsóknamarkmiðin tengjast nokkrum lykileinkennum þessara brúargerða. Vegna mikillar lengdar og sveigjanleika eru hengibrýr og skástagabrýr sérstaklega viðkvæmar fyrir nærsprunguáhrifum sem einkennast af yfirborðshreyfingum sem innihalda lágtíðni púlsa. Rannsóknin leitast við að kanna hversu mikil áhrif umræddar yfirborðshreyfingar skerða öryggi langra brúa og hvort tjónnæmi þeirra við nærsprunguatburð sé marktækt meiri en við hefðbundna jarðskjálftahreyfingar sem ekki innihalda lágtíðni hraðapúlsa. Einnig er metið hversu áhrifarík og raunhæf notkun búnaðar, eins og sérsniðinna massadempara, er við að draga úr tjónnæmi. Þá er fjallað um hvernig samþætta megi vind- og jarðskjálftaáhrif við mat á tjónnæmi og hvernig hægt er við hönnun að taka tillit til beggja þessara álagsþátta. Til að rannsaka þessar spurningar voru búin til nákvæm tölvulíkön byggð á einingaaðferðinni í SAP2000, MATLAB og OpenSees. Fyrirmyndir líkananna voru mismunandi brúargerðir, meðal annars steinsteypt brú með þremur höfum, nokkrar gerðir af steinsteyptum brúm með fimm höfum, 300 metra skástagsbrú á Íslandi (ný Ölfusárbrú) og 1500 metra hengibrú í Kína (yfir Runyang). Vindáraun á þessi mannvirki var hermuð útfrá stókastískum ferlum sem byggja á almennt viðurkenndum fræðilegum vindrófum, en jarðskjálftaáraunin kom frá mældri yfirborðshreyfingu í raunverulegum jarðskjálftum. Ný hermunaraðferð var einnig þróuð til að búa til yfir 55,000 mismunandi yfirborðshreyfingar með lágtíðni púls sem einkennir nærsprunguáhrif til að meta ítarlega áhrif slíkraráraunar á brúarlíkönin. Niðurstöðurnar sýna að vel hannaður hlutlaus sveifludeyfandi búnaður án allra stýringa getur verulega dregið úr svörun brúa undir bæði jarðskjálfta- og vindálagi. Tjónnæmisgreining staðfesti að notkun sérsniðinna massadempara til að auka burðarþol mannvirkjanna, og í sumum tilfellum við að auka burðargetu brúarstöpla, sérstaklega þegar lóðrétt jarðskjálftaálag var tekið með í reikninginn. Rannsóknin dregur einnig fram mikilvægi brúarlega til að auka jarðskjálftaöryggi og nauðsyn þess að slíkur búnaður sé ástandsskoðaður með kerfisbundnum hætti í kjölfar stórra jarðskjálfta til að meta hvort það þurfi að endurnýja legurnar. Í ljósi þess að á Íslandi eru margar brýr og aðrir mikilvægir innviðir staðsettir nálægt virkum misgengjum, þá er nauðsynlegt að taka tillit til nærsprunguáhrifa í jarðskjálftahönnun til að auka öryggi og líftíma mikilvægra innviða á Íslandi.

Um doktorsefnið:
Abdul Matin Jami er doktorsnemi í Umhverfis- og byggingarverkfræði við Háskóla Íslands. Hann hóf doktorsnám sitt í október 2019 undir leiðsögn prófessors Rajesh Rupakhety. Í doktorsnefndinni sitja jafnframt prófessorarnir Bjarni Bessason og Jónas Þór Snæbjörnsson. Rannsókn hans beinist að fjölhættumati á löngum brúm, með áherslu á samverkandi áhrif nærsprungujarðskjálfta og sterks vinds, auk þess að rannsaka áhrif notkunar á sveifludeyfandi búnaði til að bæta burðargetu og öryggi slíkra mannvirkja. Áður en hann hóf doktorsnám lauk Matin meistaragráðu í mannvirkjaverkfræði frá Indian Institute of Technology (IIT) í Delhi og BS-gráðu í byggingarverkfræði frá Herat-háskóla í Afganistan. Hann hefur margra ára starfsreynslu sem byggingarverkfræðingur, þar sem hann starfaði meðal annars við hönnun og verkefnastjórnun fyrir ýmis innviðaverkefni. Þessi faglega reynsla hefur styrkt rannsóknarvinnu hans sem hefur skilað hagnýtum rannsóknaafurðum. Árið 2023 flutti Matin til Bandaríkjanna og hefur síðan haldið áfram doktorsnámi sínu í fjarnámi á meðan hann sinnir virkum tengslum við fræðasamfélagið og verkfræðigeirann. Hann er kvæntur Raziu Jami, sem hefur bakgrunn í verkfræði og hönnun, og saman eiga þau soninn Zayd. Ferill Matins einkennist af því að hann nálgast viðfangsefnið út frá fræðilegum áherslum og sýnir seiglu og samviskusemi sem stuðlar að framgangi þekkingar í verkfræði og akademískum rannsóknum.