تحلیل پدیده ی اندرکنش غیرخطی خاک و سازه در سازه های بتن آرمه به کمک یک مدل سطح مرزی خاک

طی دهه های گذشته زمین لرزه های بسیاری به وقوع پیوسته که خسارات بسیاری را بر سازه ها و زیرساخت های شهری تحمیل کرده است. به منظور طراحی ایمن سازه ها و با توجه به اهمیت موضوع، آیین نامه ای طراحی لرزه ای به صورت مداوم مورد بازبینی قرار می گیرند. در کنار این رویکرد مستمر، یکی از جنبه های اساسی و تأثیرگذار بر عملکرد سازه و شدت خسارت وارده بر آن، انعطاف پذیری شالوده ی سازه می باشد. تاکنون روش های مختلفی برای بررسی میزان تأثیرگذاری انعطاف پذیری فونداسیون بر پاسخ سازه توسعه یافته است. روش مودال پوش آور به عنوان یکی از روش های مبتنی بر عملکرد سازه می باشد که تاکنون برای سازه هایی با تکیه گاه صلب به کار گرفته شده است. روش مذکور بر اساس بررسی ظرفیت و عملکرد سازه در هر مود ارتعاشی، در نهایت قادر به برآورد نیاز لرزه ای سازه تحت تحریک زمین لرزه می باشد. توسعه ی تحلیل روش مودال پوش آور برای استفاده در سازه هایی با شالوده ی انعطاف پذیر پذیر به عنوان کاربرد روش های تحلیل عملکردی در سیستم های مذکور مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه با استفاده از روش تحلیل مودال پوش آور سعی شده است میزان و نحوه ی تأثیرگذاری انعطاف پذیری شالوده بر پاسخ سازه، برای تعداد محدودی از تحریکات نزدیک به گسل بررسی شود. همچنین بستر خاکی در سه گروه، با سرعت های موج برشی 150، 250 و 500 متر بر ثانیه در نظر گرفته شده است. علاوه بر آن برای بررسی اثرات رفتار غیرخطی خاک بر پاسخ سازه، مدل سازی بستر خاکی به کمک یک مدل سطح مرزی با قابلیت پیش بینی رفتار دینامیکی خاک دانه ای، تحت بارگذاری دوره ای، صورت گرفته است. برای بررسی تأثیر زمان تناوب سازه بر پاسخ دینامیکی سیستم مورد مطالعه، سه گروه قاب ژنریک بتنی و یک دهانه ی 5، 10 و 20 طبقه انتخاب شده است. رفتار غیرخطی قاب ها نیز به کمک مدل سازی تیرها توسط مفاصل پلاستیک و مدل سازی ستون ها به کمک المان های الیافی مد نظر بوده است. در نهایت با انجام تحلیل مدال پوش آور برای هر مود از سیستم خاک – سازه و برای شرایط مختلف بستر خاکی و به کمک تحلیل غیرخطی تاریخچه ی زمانی، میزان و نحوه ی تأثیرگذاری انعطاف پذیری شالوده بر پاسخ مودی سازه بررسی شده است. نتایج مربوط به تحلیل مودال پوش آور سیستم مورد مطالعه، در قالب شتاب پاسخ سازه ی یک درجه آزادی معادل هر مود بدست آمده است. در ادامه ی تحقیق، بررسی اندرکنش خاک و قاب 5 طبقه، به صورت تحلیل دینامیکی غیرخطی انجام شده است. نتایج بدست آمده از تحلیل پوش آور قاب های مورد مطالعه، به میزان قابل توجه تأثیرگذاری شالوده ی خاکی، بر پاسخ قاب های 5 و 10 طبقه اشاره دارد؛ در حالی که این موضوع برای قاب 20 طبقه با تأثیر کمتری همراه می باشد. همچنین تأثیر حرکت گهواره ای فونداسیون، بر شتاب پاسخ هر مود از سازه بررسی شده است که نشان می دهد در اغلب موارد، برای مود اول سازه، تأثیر مذکور در جهت کاهش شتاب کلی پاسخ سازه می باشد. نتایج بدست آمده از تحلیل اندرکنش خاک و قاب 5 طبقه در قالب مقایسه ی شتاب بام سازه ی مذکور در حالت های تحلیل مودال پوش آور و تحلیل غیرخطی تاریخچه ی زمانی ارائه شده است. در نهایت پیشنهاداتی در جهت بررسی بیشتر پدیده ی اندرکنش غیرخطی خاک و سازه ارائه گردیده است.