18589

۱۸۵۸۹

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

كارشناسي ارشد

ژئوتكنيك

دي ماه ۱۳۹۶

دكتر محمد حسن بازيار

دكتر عليرضا سعيدي عزيزكندي

عمران

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.

1396/12/12

3/3/2018 12:00:00 AM

iesmic response of structores during earthquake is affected by pile performance.Different methods for analysing piles under dynamic loading is presented, but these methods are not sufficiently reliable in areas where the soil has a liquefaction potential.When liquefaction occurs and lateral spreading is created,the pile is placed under the inertial load from superstructure and soil and additionally soil resistance reduces due to excess pore pressure generation. In this study in order to investigation of piles dynamic behavior at liquefaction and its subsequent lateral spreading,a 3D fully coupled dynamic analysis is done.The afformentioned numerical analysis is done by finite element software OpenSees 2.5.0.The soil medium is modeld in 3D and fully continuous by U-P formulation which governing the saturated porous media by Yang,s multi yield surfaces model (2003) wich can simulate sand behavior under cyclic loading and draind or undraind condition.This material is basically developed for modeling cyclic mobility of sands. To ensure the finiti element program performance,the results of shake table test (Haeri et.al, 2012) are used.The mentioned test is done in a rigid container on SUT,s large scale shake table under 1G condition due to investigation of neighboring and shadowing effects in piles in a two layerd soil profile in which the upper layer is liquefiable and the underlying layer is nonliquefiable.The results of excess pore pressure, pile head displacement and pile bending moment during earthquake which assesd from FE simulation have good agrement with experimental results,but there is not good matching between numerical and experimental results of soil surface lateral displacement in free field while the liquefied soil is very loose which means that the flow liquefaction has happened.By the suggistion of Dr. Baziar,a centrifuge test (Dobry et.al, 1998), in which satureted sandy soil with Dr=40% under 50g condition and an earthquake excitation has analysed.The comparision between numerical and experimental results shows a greate improvement of the prediction of soil lateral displacement.After verifying the numerical modeling, a parametric study of a single pile which placed in two layerd soil that the upper layer is liquefiable and second layer is nonliquefiable has done.The parameters which their effects has investigated are:ground slope,pile diameter,liquefiable layer depth. Keywords: Liquefaction, Lateral spreading, FEM, OpenSees.