بخشی از مقاله
چکیده
در محاسبات سازه ای تکیه گاه های سازه صلب فرض می شود اما در عمل سازه بر لایههای خاک انعطافپذیرواقعشده است.بنابراین خاک نیز باید مانند سازه مدل شود. یک سازه با تکیهگاه صلب - بدون در نظر گرفتن اثر اندرکنش خاک - سازه - با یک سازه انعطافپذیر - با در نظر گرفتن اثر اندرکنش خاک - سازه - از یک نظر با هم اختلاف دارند که ممکن است قسمت اصلی انرژی ارتعاشی بهوسیله تشعشع امواج در خاک مستهلک شود. در آییننامه 0022 خاک زیر سازه صلب فرض شده است و از اثرات اندرکنش خاک - سازه صرفنظر شده است. در این تحقیق سعی شده است تأثیر اندرکنش خاک - سازه بر پاسخهای ارتعاشی برای قابهای خمشی بتنآرمه متوسط بررسی شود و روشی بر پایه المان محدود مطابق با ضوابط و پارامترهای آییننامه 0022 ارائه شود. به همین منظور مدل سازه ای پنج طبقه مطالعه شده و با استفاده از نرم افزار المان محدود Abaqus سازه تحت شتاب نگاشت زلزله طبس تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی شد و پاسخ های سازه ای بررسی شد که پس از پایان تحقیق مشخص شد که در صورت در نظرگرفتن اثراندرکنش خاک - سازه، زمان تناوب سازه و تغییرمکان بام و شتاب سازه افزایش می یابداما ضریب بازتاب سازه کاهش پیدا می کند که اثر اندرکنش خاک - سازه در سازه واقع بر خاک IIIو IVنمایان تر است به طوری که برای این نوع سازه ها باید اثر اندرکنش خاک - سازه در محاسبات لحاظ شود.
مقدمه
اندرکنش خاک و سازهمسئلهبسیارمهمّی است خصوصاً برای سازههای سنگین و سخت که بر زمینهای انعطافپذیرساختهشدهاند. این مسئله پاسخهای سازه را تا حد قابلتوجهی تغییر میدهد. بنابراین تأثیرات این اندرکنش باید در پاسخهای دینامیکی سازه در نظر گفته شود .[1] موضوع تحلیل و طراحی در برابر زلزله در مطالعات زیادی موردتحقیق و بررسی قرارگرفته است. در هنگام وقوع زلزله رفتار خاک زیر سازه نقش مهمی در پاسخ سازه ایفا میکند. در اغلب موارد خاک مدل نمیشود و از تأثیرات آن صرفنظرمیشود.به علّت نامحدود بودن محیط خاک، مدلسازی آن پیچیدگی بیشتری نسبت به مدلسازی سازه دارد. در سازههایی که تحت تأثیر زلزله قرارگرفتهاند علاوه بر نیروهای دینامیکی وارد وطنش های ناشی از آن در سازه پارامتر زمینو خاک به عبارت بهتر رفتار متقابل خاک و سازه نقش انکارناپذیری دارد و رفتار سیستم را به مقدار قابلتوجهی تحت تأثیر قرار میدهد. این امر باعث گردیده که این موضوع در سالهایاخیر موردتوجه محققان زیادی قرار گیرد. درسال2002، ژیائومینگٌ و همکاران ، نامتقارن و نامنظم بودن امواج زلزله که منجر بهنشستهای غیر یکسان دربیهای یک ساختمان با تکیهگاهانعطافپذیرمیشود را موردبررسیقراردادند در این مطالعه آنها نشان دادند که اندرکنش خاک- سازه باعث به وجود آمدن نشستهای دائمی و غیریکسان دریک ساختمان با تکیهگاه انعطاف- پذیر که تحت یک زلزله با امواج نامتقارن و نامنظم قرار میگیردمیشود.[2] درسال 2004 کیم و راستٍ مطالعاتی بر روی اثرات رفتار غیرخطی خاک در پاسخلرزهایغیرخطیسازهها داشتند. سال 2009 جنینی و نجار در کاری تحلیلی به بررسی عملکرد لرزهایساختمانهای با قاب خمشی همراه با مدل اندرکنش خاک و سازه پرداختند در این مطالعه ساختمانهای با تعداد طبقات 5، 10و15 که دارای زیرزمینهای 1، 3 و 5 طبقه بودند در نظر گرفته شد نتایج کار آنها بیانگر این مطلب بود که اندرکنش خاک - سازه می تواندبه طورعمدهای عملکرد ساختمانها را تحت تأثیرقراردادکه این اثرات عموماً بر روی برش طبقات، ممان طبقات و تغییر شکلهای اجزای سازهای است. در سال 2010 معصومی و طباطبایی فر [3] مطالعاتی را به منظور واردکردن اثرات اندرکنش خاک - سازه در استاندارد 2800 زلزله ایران انجام دادند. آنها به این نتیجه رسیدند که مطابق استاندارد 2800 زلزله ایران، در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک و سازه برای سازههای قاب خمشی بتنآرمه بلندتر از سهطبقه و هفتطبقه که به ترتیب بر روی خاکهای نوع 3 و4 قرارگرفتهاند الزامی است. همچنین آنها روش ساده ای ارائه کردند که بر اساس آن افزایش جابجایی نسبی سازه - با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه - با اعمال یک برگ خرید ساده به جابجایی سازه در حالت پایه صلب محاسبه میشود که مقدار این برگ خرید تنها به تعداد طبقات سازه وابسته است .درسال 2011 مقدسی و کوبرینوسکی[4] اثر اندرکنش خاک - سازه را بر روی پاسخ لرزهایسازههارا در یک جامعه آماری نسبتاً بزرگ بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که بهطورکلی در نظر گرفتن انعطافپذیری پایه باعث کاهش اعوجاج سازه بین 0/7 تا 0/9 و تغییر مقدار برگ خرید جابجایی کل سازه - نسبت جابجایی کل سازه در حالت پایه انعطافپذیر به حالت پایه صلب - بین 0/95 تا 1/1 میشود. در این مطالعه سعی شده است با استفاده از روش المان محدود و نرمافزارAbaqusمیزان تأثیرات اندرکنش خاک - سازه برسازههای بتنی واقع بر پیهای سطحی - گسترده - مطابق با ضوابط و پارامترهای مقررات ملی ساختمان و آییننامه 2800 ایران بررسی شود.
مشخصات سازه های مورد مطالعه
برای طراحی قاب بتنی مشخصات مصالح برابر جدول - 1 - فرض شده است.
جدول - - 1 مشخصات مصالح فولادی و بتنی قابهایبتنآرمهموردمطالعه
در این مطالعه سازهبتنآرمه با قاب خمشی متوسط بررسی شده است و همانطور که در شکل - 1 - نشان دادهشده است، سازهموردمطالعه شامل مدل سازه ای پنج طبقه است.سیستم سقف تیرچه و بلوک است و جهت تیرریزی سقفهابهصورت شکل - - 0 است که قابموردمطالعه قاب وسط - آ کس - B می باشد.
شکل - 1 - مدل سازههای منظم موردمطالعه
