|
عنوان
|
ارزیابی لرزه‌ای اندرکنش خاک-شمع-سازه معادل بر روی خاک قابل روانگرا
|
|
نوع پژوهش
|
پایان نامه
|
|
کلیدواژه‌ها
|
اندرکنش خاک-شمع –سازه، روانگرایی، سازه معادل، زلزله، مدل‌سازی سه‌بعدی
|
|
چکیده
|
بطور معمول در طراحی و ارزیابی سازه ها، تکیه گاه سازه به صورت گیردار فرض شده و اثرات اندرکنش خاک و سازه لحاظ نمی شود، درحالیکه درنظرگرفتن اندرکنش خاک و سازه ممکن است ویژگی های دینامیکی و در نتیجه پاسخ سیستم را تغییر دهد. از طرف دیگر بر اساس مشاهدات از زلزله های شدید گذشته، روانگرایی شایع ترین منبع آسیب لرزه ای به شمع ها و ساختمان های واقع بر آن است. اگرچه در سال های اخیر بواسطه ی رشد روشهای عددی، مدلهای رفتاری پیشرفته و توسعه ی تحلیلهای دینامیکی غیرخطی، پیشرفت هایی در زمینه بررسی تأثیر روانگرایی خاک و اندرکنش خاک و سازه انجام شده است، اما مطالعاتی که هر دو پدیده را به صورت همزمان بررسی کند، بسیار محدود است. در این پژوهش به ارزیابی لرزه ای سیستم های خاک – شمع – سازه ی تک درجه آزاد معادل واقع بر خاک روانگرا به صورت پارامتریک و با استفاده از شبیه سازی سه بعدی عددی پرداخته شده است. بدین منظور، ابتدا مدل عددی ساخته شده با نرم افزار اجزای محدود اپنسیس، با نتایج یک آزمایش سانتریفیوژ راستی آزمایی شده و سپس به بررسی تاثیر پارامترهایی نظیر: محتوای فرکانسی، روانگرایی خاک و نسبت ابعادی بر روی تغییرات اضافه فشار آب حفره ای، جابه‌جایی جانبی خاک و سازه، دریفت سازه، برش پایه، نشست خاک زیر فونداسیون، شتاب در لایه های خاک و شتاب منتقل شده به سازه پرداخته شده است. پاسخ سیستم در حالت های گروه شمع و سازه معادل، سازه معادل با فونداسیون سطحی و سازه معادل با پایه گیردار بررسی شده و نتایج آن ها با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج نشان داد که با افزایش جرم سازه معادل، تنش موثر ایجاد شده در خاک، بیشتر شده و این امر باعث کمتر شدن احتمال روانگرایی می گردد. همچنین بجز در نسبت ابعادی بزرگ، تقاضای لرزه ای در صورتی که خاک زیر سازه اشباع باشد کمتر از حالتی است که در زیر سازه خاک خشک وجود دارد. زیرا با وقوع روانگرایی خاک به صورت یک سیال بسیار ویسکوز عمل کرده و انتشار امواج برشی به لایه های بالا محدود می گردد. اما در نسبت ابعادی بزرگ، تقاضای لرزه ای در سازه در صورتی که خاک اشباع باشد، بیشتر از حالتی است که خاک آن خشک است. بررسی ها نشان داد، رفتار غیرخطی و روانگرایی در خاک بر محتوای فرکانسی شتاب میدان آزاد تاثیر دارد. بدین معنی که در محدوده پریودهای کوتاه، رفتار غیرخطی و روانگرایی در خاک، باعث کاهش دامنه طیف شتاب شده است؛ در صورتی که در پریودهای بلند که سازه با نسبت ابعادی بزرگ در آن محدوده قرار می گیرد، دامنه طیف شتاب افزایش یافته است. حضور شمع در زیر سازه به دلیل کاهش جابه جایی خاک و درنتیجه کاهش اضافه فشار آب حفره ای، باعث کمتر شدن احتمال روانگرایی می شود. همچنین بررسی ها نشان می دهد که قرار دادن گروه شمع در زیر فونداسیون عمدتا با کاهش پریود سیستم خاک و سازه منجر به افزایش تقاضای لرزه‌ای در سازه و کاهش نشست فونداسیون می گردد. اما در برخی موارد نیز می تواند تقاضای لرزه ای را کاهش دهد؛ این موضوع بدلیل افزایش میرایی تشعشعی سیستم خاک-شمع-سازه ناشی از افزایش عمق موثر فونداسیون با حضور شمع در زیر آن می باشد، هرچند که محتوای فرکانسی تحریک اعمالی نیز تاثیرگذار می باشد.
|
|
پژوهشگران
|
محمد هادی زاده (دانشجو)، علی عسگری (استاد راهنما)، امیرحسین جعفریه (استاد راهنما)
|