17529

17529

تحليل عددي تأثير زاويه بين شمع و راستاي زلزله بر روي اندركنش پي-شمع-خاك

كارشناسي ارشد

ژئوتكنيك

اسفند 1395

دكتر محمد حسن بازيار، دكتر عليرضا سعيدي عزيزكندي

عمران

در تحليل و طراحي سازه‌ها به خصوص در برابر زلزله در نظر گرفتن اندركنش بين فونداسيون و روسازه از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. تفرق امواج در اثر برخورد با فونداسيون، پاسخ زمين در پايه سازه را تحت تأثير قرار مي‌دهد و باعث ايجاد تنش در فونداسيون مي‌شود. چنين پديده‌اي اندركنش سينماتيكي ناميده مي‌شود و اثرات آن روي پاسخ زمين توسط تابع تبديل تعريف مي‌شود. از طرفي، پاسخ سازه تحت تأثير فونداسيون بوده و به نوبه خود، نيروهاي اينرسي بدست آمده از پاسخ سازه تنش‌هاي اجزاء فونداسيون را تحت تأثير قرار مي‌دهد. چنين پديده‌اي اندركنش اينرسي ناميده مي‌شود و توسط تابع امپدانس تعريف مي‌شود. تحقيق حاضر به بررسي مسئله مطرح شده در خصوص اثرات اندركنش سينماتيكي بر پاسخ لرزه‌اي شمع منفرد و گروه شمع به كمك مدل‌سازي فيزيكي با دستگاه ميزلرزه به همراه مدل‌هاي عددي اعتبار يافته بر مبناي نتايج آزمايش‌ها پرداخته است. به عنوان هدف اصلي اين پايان‌نامه در بخش بعدي به كمك مدل‌سازي‌هاي عددي صورت گرفته به مطالعات پارامتري روي متغيرهاي مختلفي كه پاسخ لرزه‌اي پي شمع‌ها را تحت تأثير قرار مي‌دهد پرداخته شده است. متغيرهاي مستقل اين مطالعه پارامتري فركانس بارگذاري (ω)، فاصله بي‌بعد شمع (s⁄d)، زاويه "پيمايش" θ (زاويه بين راستاي بارگذاري و خط واصل بين دو شمع)، سختي نسبي شمع (Ep⁄Es )، نسبت لاغري شمع (L⁄d)، نوع پروفيل خاك، جدا شدگي بين خاك و شمع و شدت تحريك ورودي بودند. بر اساس مطالعات آزمايشگاهي و مدل‌سازي‌هاي عددي چنين نتيجه شد كه ميزان نيروهاي داخلي و تغييرمكان در امتداد شمع تابع پارامترهاي نوع پروفيل خاك، سختي نسبي، نسبت لاغري، شكل، شرايط گيرداري سر شمع، جدا شدگي شمع-خاك و شدت تحريك ورودي مي‌باشد. از اين رو، بررسي تأثير پارامترهاي فوق روي نيروهاي داخلي و تغييرمكان در امتداد شمع در طراحي‌هاي لرزه‌اي توصيه مي‌گردد. واژه‌هاي كليدي: اندركنش سينماتيكي، پي شمع، پاسخ لرزه‌اي، مدل‌سازي فيزيكي، ميزلرزه، مدل‌سازي عدي.

1396/03/30

1/1/1900 12:00:00 AM

The analysis of structures subject to earthquake ground motions must properly account for the interaction between the foundation and the superstructure. As the seismic shear wave propagates through the soil deposit, the embedded foundation tends to modify the transmitted excitation due to the soil–foundation stiffness contrast, the boundary constrains of the head and tip of the pile as well as the dynamic response of the system. This interaction develops even in the absence of a superstructure and is referred to as the kinematic interaction. Its effects on the ground motion are described by a function termed the transfer function. At the same time, the dynamic response of the superstructure itself induces additional deformations to the pile and the near-field soil. This effect is known as inertial interaction and is captured by representing the foundation through and impedance function. In the present thesis, the effects of kinematic interaction on the seismic response of single piles and pile groups have been investigated by physical modeling, performed by 1g shaking table tests and numerical simulations. First, a series of 1g reduced-scale shaking table tests were conducted at Geotechnical Research Center, Tehran University (GRC-TU) to study the seismic behavior of single piles and pile groups and the results of these tests were used to verify numerical modeling. Then, the numerical model of the experiments was utilized to perform an extensive parametric studies. It was concluded that the internal forces and displacements along the pile length mainly controlled by: soil profile type, relative stiffness, slenderness ratio, shape, fixity conditions of pile head, soil-pile separation and intensity of input motion parameters. Therefore, eva​luation the effect of these parameters on internal forces and displacements along the pile length are recommended in seismic design. Keywords: Kinematic interaction, Pile foundation, Seismic response, Physical modeling, Shaking table, Numerical simulation.