تحليل عددي گروهي از شمع ها در معرض گسترش جانبي ناشي از خاك روانگرا

كارشناسي ارشد

عملكرد شمع ها در پاسخ لرزه اي سازه ها هنگام زمين لرزه تاثير گذار است . روش هاي مختلفي براي تحليل شمع تحت بارهاي ديناميكي ارائه شده اما اين روش ها در زمين هايي كه خاك داراي پتانسيل روانگرايي باشد از اطمينان كافي برخوردار نيست . هنگام وقوع روانگرايي و ايجاد گسترش جانبي، شمع تحت بارهاي اينرسي روسازه و خاك قرار مي گيرد و علاوه بر آن مقاومت خاك در اثر افرايش فشار آب حفره اي كاهش مي يابد. در اين مطالعه براي بررسي رفتار ديناميكي شمع ها در شرايط روانگرايي و گسترش جانبي ناشي از آن ، تحليل ديناميكي سه بعدي انجام گرفته است . تحليل عددي مذكور با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود OpenSees صورت گرفته است . محيط خاك به صورت سه بعدي و كاملا پيوسته و با استفاده از فرمولاسيون همبسته u-P حاكم بر محيط متخلخل اشباع و با استفاده از مدل رفتاري چند سطحي Yang (2003) كه توانايي شبيه سازي رفتار خاك هاي ماسه اي را تحت بارهاي سيكليك و در شرايط زهكشي شده و زهكشي نشده دارا مي باشد صورت پذيرفته است. اين مدل رفتاري اساسا براي مدل سازي شرايط تحرك تناوبي ايجاد گرديده است . براي اطمينان از صحت كاركرد برنامه اجزاء محدود ذكر شده، نتايج آزمايش ميزلرزان حائري و همكاران (2012) استفاده شده است . آزمايش مذكور با استفاده از محفظه اي صلب و بر روي ميزلرزان بزرگ مقياس دانشگاه صنعتي شريف تحت شرايط شتاب گرانش (1g) و به منظور بررسي اثرات همسايگي و هم چنين اثر مجاورت در شمع ها در خاكي دو لايه كه لايه بالايي داراي پتانسيل روانگرايي بوده و لايه پاييني متراكم و غيرروانگرا ، تحت شرايط ايجاد گسترش جانبي انجام شده است . پيش بيني نتايج فشار آب حفره اي توليد شده ، تغيير مكان در سر شمع ها و هم چنين لنگر در شمع ها انطباق خوبي با نتايج اندازه گيري شده دارد ولي با توجه به عدم تطبيق مناسب نمودار تغيير مكان جانبي سطح زمين در زمين آزاد كه از تحليل عددي بدست آمده با نتايج اندازه گيري شده در آزمايش ، و هم چنين سست بودن خاك روانگرا شده كه به معني حاكم بودن پديده روانگرايي جرياني مي باشد با پيشنهاد آقاي دكتر بازيار مدل سانتريفيوژ دابري و همكاران (1998) كه خاك ماسه اي اشباع با دانسيته نسبي 40 درصد را تحت شتاب g50 و اعمال ركورد زلزله كه در آن پديده حاكم از نوع تحرك تناوبي مي باشد را با استفاده از تحليل اجزاي محدود مورد بررسي قرار داديم و نتايج حاصل به وضوح بهبود عملكرد مدل رفتاري مذكور در پيش بيني تغيير مكان هاي جانبي را نشان داد. بعد از اطمينان از صحت نتايج مدلسازي عددي ، يك مطالعه پارامتريك بر روي شمع تكي كه در پروفيل خاكي دو لايه قرار دارد انجام گرفته است . شمع مورد نظر در دولايه خاك قرار دارد كه لايه بالايي داراي پتانسيل روانگرايي و ايجاد گسترش جانبي بوده ولي لايه پاييني غيرروانگرا خواهد بود . پارامترهاي مورد بررسي در مطالعه فوق عبارت اند از : شيب زمين ، قطر شمع و ضخامت لايه روانگرا . واژه‌هاي كليدي: روانگرايي ، گسترش جانبي ، شمع ، OpenSees ، اجزاء محدود.

190960

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر عليرضا سعيدي عزيزكندي

ژئوتكنيك

دكتر محمد حسن بازيار