مطالعه پارامتریک تأثیرات اندرکنش خاک - سازه بر تشدید پاسخ لرزه‌ای ساختمان‌ها در زلزله

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

3 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

doi
10.22065/jsce.2024.469383.3475
چکیده

مستندا مشاهدات و شواهد فراوان متعدد پیشین نشان می‌دهند که پدیده تشدید در زمان وقوع زلزله، موجب افزایش نیروهای لرزه‌ای وارد بر سازه‌ها شده و در بسیاری از موارد به تخریب آنها انجامیده است. این پدیده زمانی رخ می‌دهد که پریود طبیعی سیستم به پریود تحریک وارده بسیار نزدیک باشد. علاوه بر این، اندرکنش خاک-سازه منجر به تغییر پریود و میرایی سازه می‌شود و در نتیجه، پریود وقوع تشدید در سیستم مورد نظر نیز دستخوش تغییر می‌گردد. با این حال، به‌دلیل تصور محافظه کارانه بودن؛ تأثیر انعطاف پذیری خاک در روند تحلیل و طراحی سازه‌ها، اغلب نادیده گرفته می‌شود. با تعیین محدوده فرکانس تشدید در یک ساختگاه برای سازه‌های مختلف تحت زلزله‌های احتمالی و اعمال آن در فرآیند طراحی، می‌توان سازه‌ای ایمن‌تر طراحی و اجرا کرد. در این پژوهش، پاسخ لرزه‌ای و پریود رخداد تشدید برای 9 تیپ سازه (چهار، هشت و دوازده طبقه؛ میرایی کم، متوسط و زیاد) با در نظر گرفتن اثر اندرکنش خاک-سازه تحت زلزله‌های مصنوعی (موجک ریچر) محاسبه و مقادیر بیشینه جابجایی نسبی حاصل از 51408 تحلیل تاریخچه زمانی مورد بررسی قرار گرفتند. مدل مکانیکی مورد استفاده در این پژوهش، دارای سه درجه آزادی می‌باشد که به ترتیب معرف جابجایی طبقه بام، جابجایی فونداسیون و دوران فونداسیون حول محور عمود بر صفحه می‌باشد. فونداسیون به صورت دایره‌ای شکل در نظر گرفته شده و همچنین جهت مد‌ل‌سازی خاک از فنرهای معادل وینکلر استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد که اثرات میرایی زیاد و اندرکنش خاک و سازه می‌تواند تا 2/5 برابر پریود وقوع تشدید را افزایش دهد. همچنین جدولی جهت تخمین بازه پریود میانگین زلزله که موجب تشدید می‌گردد به تفکیک برای سه تیپ سازه (چهار، هشت و دوازده طبقه) با میرایی‌های 5، 20 و 35 درصد و 4 تیپ خاک ( مطابق با ویرایش چهارم استاندارد 2800) ارائه گردیده است.