عنوان
بررسي عملكرد لرزه‌اي ديوارهاي مهار اصطكاكي با استفاده از مدل‌سازي فيزيكي و شبيه‌سازي عددي
نويسنده اصلي
عليرضا قدمگاهي
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
براي مطالعه پاسخ لرزه‌اي ديوارهاي ميخ‌دوزي شده تحقيقات محدودي انجام شده است كه عمدتاً روي سازوكارهاي گسيختگي كلي اين ديوارها تمركز كرده‌اند. اين در حالي است كه طراحي لرزه‌اي بر مبناي عملكردِ ديوارهاي ميخ‌دوزي شده نيازمند بينش كافي درباره‌ي محدوده‌ي جابجايي‌هاي تحمل‌پذير اين ديوارها است. برآورد جابجايي‌هاي تحمل‌پذير سيستم ديوار ميخ‌دوزي شده در شرايط لرزه‌اي خصوصاً زماني كه يك سازه (سربار) در نزديكي ديوار حضور داشته باشد از حساسيت بالايي برخوردار است. در اين پژوهش، به‌منظور مطالعه تغييرمكان‌هاي لرزه‌اي ديوار ميخ‌دوزي شده با حضور سربار و بدون آن، يك برنامه آزمايش سانتريفيوژ در نظر گرفته شد. به‌علاوه پاسخ شتاب سيستم در ارتفاع ديوار و نيروهاي كششي بسيج شده در ميخ‌خاك‌ها در طول بارگذاري لرزه‌اي اندازه‌گيري و تجزيه و تحليل شدند. در شتاب سانتريفيوژ g50 انتخاب‌شده در اين پژوهش، مدل‌هاي فيزيكي طراحي‌شده رفتار يك ديوار واقعي به ارتفاع m 12 را به تصوير كشيدند. به‌منظور اعمال يك سربار kPa 30 در موقعيت‌هاي از پيش تعيين‌شده نسبت به سطح ديوار، از يك پي سطحي صلب از جنس فولاد استفاده گرديد. كليه مدل‌هاي آزمايشگاهي تحت تأثير سه زلزله به‌صورت متوالي و با يك مكث كوتاه قرار گرفتند.
به‌منظور كسب آگاهي از شرايط اوليه مدل‌هاي فيزيكي، تعيين ضريب اطمينان پايداري كلي آن‌ها در شرايط استاتيكي و همچنين تخمين ضريب زلزله بحراني مدل‌هاي فيزيكي به روش شبه‌استاتيكي، شبيه‌سازي عددي مد‌ل‌ها در نرم‌افزار ژئواستوديو موردنظر قرار گرفت. تحليل‌هاي عددي انجام شده امكان مقايسه نتايج روش‌هاي تحليل پايداري متداول براي ديوارهاي ميخ‌دوزي شده را با يافته‌هاي حاصل از آزمايش‌هاي سانتريفيوژ فراهم نمود.
برخلاف نتايج تحليل‌هاي شبه‌استاتيكي، آزمايش‌هاي سانتريفيوژ نشان داد كه حضور پي سطحي در پشت ناحيه‌ي ميخ‌دوزي شده موجب بيشترين تغييرمكان‌هاي لرزه‌اي در سيستم مي‌گردد، حتي بيشتر از حالتي كه پي سطحي مستقيماً در لبه‌ي ديوار قرار داده شود. به‌علاوه مشاهدات آزمايشگاهي آشكار كرد كه در شرايط پيش‌از‌گسيختگي بررسي‌شده در اين پژوهش، ميخ‌خاك‌هاي قرارگرفته در پايين ديوار نقش كليدي در پايداري ديوار داشته و با عملكرد مهارگونه‌ي خود نيروهاي كششي بزرگ‌تري را نسبت به ميخ‌خاك‌هاي رديف‌هاي بالاتر بسيج مي‌كنند. بااين‌حال، يافته‌هاي حاصل از اين پژوهش اهميت طراحي مناسب ميخ‌خاك‌هاي قرارگرفته در بالاي ديوار را در شرايط لرزه‌اي نمايان مي‌سازد چراكه به دليل بزرگ‌تر شدن حجم ناحيه محركِ توده ميخ‌دوزي شده در اثر بارگذاري لرزه‌اي، طول ميخ‌خاك‌هاي بالايي بايد به‌اندازه‌ي كافي امتداد داده شود تا مشاركت مناسب آن‌ها در پايداري لرزه‌اي ديوار ميخ‌دوزي شده تأمين گردد.
يافته‌هاي اين پژوهش نشان داد برخي فرضيات روش‌هاي شبه‌استاتيكي نظير استفاده از ضريب زلزله ثابت در كل ارتفاع ديوار با واقعيت انطباق ندارد. به‌علاوه استفاده از روش‌هاي شبه‌استاتيكي براي طراحي لرزه‌اي اين ديوارها به دليل عدم توانايي آن‌ها در لحاظ كردن جابجايي‌هاي ديوار و اثراتي كه اين جابجايي‌ها مي‌توانند در بازتوزيع نيروها و پاسخ ديوار داشته باشند بايد با احتياط بيشتري صورت بگيرد.
شماره ركورد
211915
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
استاد مشاور
اندرو برنان
رشته تحصيلي
مهندسي عمران-ژئوتكنيك
استاد راهنما
محمد حسن بازيار