گسترش روش MPA-Based IDA براي سيستم هاي خاك-سازه

دكتري

تعيين رفتار ديناميكي غير خطي واقعي سازه ها همواره از اهداف اصلي مهندسين سازه و زلزله بوده است. يكي از روش هاي نوين تحليل رفتار لرزه اي سازه ها، تحليل ديناميكي فزاينده مودال (MPA-Based IDA) مي باشد. در واقع اين رهيافت به عنوان جايگزين روشِ سخت و زمان برِ تحليل ديناميكي فزاينده (IDA) معرفي شده است. علي رغم تقريبي بودن نتايج روش MPA-Based IDA، مزيت هايي همچون دقت مناسب، سرعت بالا و كم هزينه بودن اين روش را به يك راهكار كارامد و مناسب تبديل نموده است. از سوي ديگر در حال حاضر با افزايش دقت مهندسي ضرورتِ در نظر گرفتن تمامي عوامل موثر بر پاسخ سازه ها افزايش يافته است. يكي از پارامترهاي موثر بر رفتار سازه ها، اثر خاك موجود در زير سازه مي باشد كه به آن پديده اندركنش خاك و سازه (SSI) مي گويند. خاك به سه طريق بر پاسخ سازه اثر مي گذارد، 1) تغييرات سختي و ميرايي سازه 2) تغييراتي كه در امواج زلزله ورودي بوجود مي آيد و 3) امكان دوران و جابجايي در پي سازه نسبت به خاك زير آن. در اين رساله قصد داريم تا در ابتدا با ارائه راهكاري ابداعي روش MPA-Based IDA را طوري گسترش دهيم تا امكان استفاده از آن براي سيستم هاي خاك-سازه مقدور گردد. پس از توسعه روش MPA-Based IDA براي سازه هاي واقع بر روي خاك، كليه سيستم هاي خاك-سازه مورد بررسي در اين رساله با كمك روش پيشنهادي و نيز روش دقيقِ IDA تحليل مي گردند. در نهايت با مقايسه نتايج روش پيشنهادي با روش IDA به بررسي دقت روش پيشنهادي پرداخته مي شود. به منظور بررسي اثر اندركنش خاك و سازه طيف گسترده اي از خاك هاي موجود شامل سه دسته كلي خاك هاي نرم، متوسط و سخت در نظر گرفته شده است، همچنين حالت بستر صلب نيز منظور گرديده است. خاك نرم شامل ماسه نرم (Loose Sand) و رس نرم (Soft Clay) مي باشد، خاك متوسط شامل ماسه متوسط (Medium Sand)، ماسه متوسطِ متمايل به سخت (Medium-Dense Sand) و رس متوسط (Medium Clay) مي باشد، خاك سخت نيز شامل ماسه سخت (Dense Sand) و رس سفت (Stiff Clay) مي باشد. بدين طريق مجموعا هفت نوع خاك مختلف در نظر گرفته شده است. از سوي ديگر با هدف بررسي سازه هاي بتني با ارتفاعات مختلف، پنج قاب خمشي بتني با تعداد طبقات مختلف (3، 6، 9، 12 و 15 طبقه) منظور شده است. با در نظر گرفتن 5 قاب خمشي و 7 نوع خاك مختلف مجموعا 35 سيستم خاك-سازه مورد بررسي قرار گرفته است و همچنين 5 سازه واقع بر بستر صلب نيز منظور شده است. از سويي 30 ركورد زلزله به منظور انجام تحليل ديناميكي انتخاب شده است و بدين طريق مجموعا 1200 تحليل IDA و همچنين 1200 تحليل MPA-Based IDA انجام شده است. صحت سنجي مدل هاي عددي از طريق مقايسه نتايج بدست آمده با نتايج يك تست آزمايشگاهي ميز لرزه انجام شده است. همچنين روش پيشنهادي از طريق مقايسه نتايج بدست آمده از آن روش با نتايج روش دقيق IDA صحت سنجي خواهد شد. با بررسي نتايج به تعيين تاثير وجود هر يك از انواع خاك ها در زير قاب هاي خمشي بتني با ارتفاعات مختلف پرداخته شده است. به منظور تعيين تاثير وجود هر يك از خاك ها بر آسيب پذيري سازه هاي بتني، منحني هاي شكنندگي براي تمامي سيستم هاي خاك-سازه و نيز سيستم هاي واقع بر بستر صلب استخراج گرديده است. نتايج حاكي از آن است كه تاثير SSI تا حد زيادي به ويژگي هاي خاك، سازه و ركورد زلزله وابسته مي باشد. اما در يك نتيجه گيري كلي مي توان گفت كه اثر اندركنش خاك-سازه با افزايش ارتفاع كاهش مي يابد، از طرفي درخاك هاي ماسه اي اثر SSI با نرم تر شدن خاك افزايش مي يابد اما در خاك هاي رسي بيشترين تاثير اندركنش خاك و سازه مربوط به رس متوسط مي باشد. همچنين نتايج بيانگر اين مساله مي باشد كه روش پيشنهادي پاسخ سيستم هاي خاك-سازه را با دقت مناسبي و قابل قبولي تخمين مي زند و حجم محاسبات بسيار كمتري در مقايسه با روش IDA طلب مي نمايد.

190578

دانشگاه علم و صنعت ايران

سازه

دكتر مرتضي رئيسي دهكردي