بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به لرزه خیزي کشور ایران و وقوع سالانهي چندین زلزلهي کوچک و بزرگ در نقاط مختلف کشور انتظار میرود بررسی دینامیکی ظرفیت باربري و نشست شالودههاي سطحی بتواندکمک بزرگی به افزایش سطح ایمنی سازههاي کشور بکند، لذا سعی بر آن شده تا تأثیر پارامتري همچون محتواي فرکانس، براي سه زلزلهي طبس، بم و منجیل به عنوان پارامتري که کمتر مد نظر محققین بوده در سه سطح محتواي فرکانس بالا، متوسط و پایین با استفاده از نرم افزار تفاضل محدود FLAC بررسی شود، همچنین تأثیر شتاب زلزله همراه با عمق استقرار مد نظر قرار داده شده که نتیجه گرفته شد هرچه محتواي فرکانس و شتاب زلزله بالاتر رود ظرفیت باربري پایینتر آمده و نشست افزایش مییابد از طرفی هرچه عمق استقرار بالاتر رود ظرفیت باربري بالاتر و نشست پایینتر میآید.
-1 مقدمه
همواره پی یک سازه باید بتواند بار سازه را به صورتی ایمن به خاك منتقل کند لذا باید از خاکی در زیر پی استفاده کرد که توانایی دریافت آن میزان بار را داشته و مشکلاتی از قبیل نشست و روانگرایی براي آن به وجود نیاید، به همین جهت از گذشته تا به امروز افراد زیادي به واسطهي اهمیت این موضوع و با توجه به زلزله خیز بودن مناطق زیادي از ایران و جهان در داخل و خارج کشورمان بر روي بحث ظرفیت باربري دینامیکی کار کرده و نتیجه گیريهاي زیادي شده است که میتوان به مجیدي و میر قاسمی [1] اشاره کرد-آنها ظرفیت باربري دینامیکی سه بعدي شالوده سطحی را روي یک پی مستطیلی و خاك ماسهاي با استفاده از مدل موهرکلومب و روش المان گسسته بررسی کردند بررسی کردند و دریافتند که ظرفیت باربري به طور قابل توجهی به زاویه اصطکاك داخلی ارتباط دارد مخصوصاً براي زوایاي اصطکاك داخلی بالاتر از 30 درجه-همچنین فاضلی و قره [2] تحلیل عددي بر روي ظرفیت باربري خاك به روش تغییر پارامترهاي خاك انجام دادند و دریافتند که وزن مخصوص در هر زاویه اصطکاکی با ظرفیت باربري به صورت خطی ارتباط دارد وهمچنین پاراکاش و کاپوري در سال 2010 به این نتیجه رسیدند که با افزایش چسبندگی میزان ظرفیت باربري افزایش مییابد. همچنین افراد دیگري در داخل کشور همچون شفیعی و جهان اندیش [3] شعبانزاده و همکاران [4] یوسفی و بازیار [5] برخورداري و عمادي [6] روي این موضوع کار کردهاند و در خارج کشور نیز افرادي همچون سارما و یوسیفلیس [7] ریچاردز و همکاران [8] پکر و دورمی [9] الکرنی و بودهو [10] کومارو موهان رائو [11] تحقیقات ارزنده اي بر روي این موضوعات انجام دادند. چنانچه به تحقیقات گفته شده و سایر تحقیقان مراجعه شود روشن میشود که بیشتر این مقالات و بررسیها از پارامترهاي مربوط به زلزله قافل و به پارامترهاي خاك و شالوده پرداختهاند لذا سعی بر آن شده تا در این تحقیق کاستیهاي گفت شده مد نظر قرار داده شود و ظرفیت باربري و نشست از منظر پارامترهاي زلزله نیز مورد بررسی قرار گیرند.
-2 مواد و روشها
در پژوهش حاضر سعی شده تا یک تحلیل عددي بر روي پارامترهاي نامبرده شده از زلزله انجام شود بنابر این با استفاده از نرم افزار تفاضل محدود FLAC2D تحقیقاتی بر روي این پارامترها در زلزلههاي منجیل، طبس و بم انجام شده که به این منظور ابتدا به صحت سنجی این نرم افزار پرداخته شده
است که به شرح زیر میباشد.
-2-1 صحت سنجی
به منظور صحت سنجی نرم افزار FLAC، آزمایش میز لرزه که توسط - 2006 - Knappettو همکارانش انجام شده بود مورد بررسی با این نرم افزار قرار گرفت. مدل این آزمایش از یک شالوده نواري و سازه روي آن از بلوك برنجی تشکیل شده به طوري که ارتفاع کل آن 111 میلیمتر، عرض 51 میلیمتر وطول 311 میلیمتراست .این مدل درون محفظهاي به ابعاد 311751 میلیمتر و عمق 500 میلیمتر بر روي ماسه سیلیسی قرار گرفته که به روش بارش خشک ریخته شده است .مشخصات این خاك در جدول 1 خلاصه شده است .مدل به مدت 3 ثانیه تحت تأثیر شتاب سینوسی با دامنه 0/26g و فرکانس 3/6 هرتز قرار گرفته است .به منظور صحت سنجی نرم افزار از بین چندین آزمایش صورت گرفته در این مقاله، آزمایش A2 انتخاب شده که گوه گسیختگی آن در شکل 1 نمایش داده شده است.
جدول .1 مشخصات خاك مورد استفاده در آزمایش Knappett
شکل .1 مکانیز گسیختگی آزمایش میز لرزه Knappett تحت بار لرزهاي
به منظور صحت سنجی مدلسازي در سه گام انجام شده که شامل تعادل مدل، بارگذاري استاتیکی و در نهایت بارگذاري دینامیکی میباشد، که در قسمت اول بحث ساخت مدل را داریم و نیروهاي نامتعادل داخل مدل خاك را به صفر می رسانیم و پس از این مرحله به بارگذاري استاتیکی میرسیم و پس از آن نوبت به فعال کردن موج زلزله وبارگذاري دینامیکی و بررسی نشست دینامیکی مدل میرسد که همان طور که در شکل 3
مشاهده میشود در گام بیست و دوم نشستی برابر 8.4*103 دارد که بیانگر تطابق %97 با مدل مبنا میباشد.
شکل .2 نشست دینامیکی مدل صحت سنجی
-3 مشخصات مدل عددي
در این مدل به منظور اطمینان از عدم تأثیر محدودیتهاي مرزهاي مدل بر روي نشست دینامیکی شالوده، فاصلهي مرزهاي کناري تحتانی از پی به مقدار 11 برابر عرض پی در نظر گرفته شده است. مدل رفتاري الاستوپلاستیک با معیار گسیختگی موهرکلومب میباشد. مدلسازي در وسط مرز بالایی به عرض 2 متر و ارتفاع 50 سانتیمترقرار گرفته است. مشخصات مکانیکی شالوده بتنی و خاك مورد استفاده در تحلیل عددي در جدول شماره 2 آورده شده است.
جدول .2 مشخصات مکانیکی شالوده بتنی و خاك مورد استفاده
زاویه اصطکاك سطح مشترك نیز برابر دو سوم زاویه اصطکاك داخلی خاك در نظر گرفته شده است و با توجه به رابطهي یک مقدار تنش بهینه در زیر شالوده برابر 120 کیلو پاسکال در نظر گرفته شده است.
که در آن qult ظرفیت باربري نهایی خاك و F.S ضریب اطمینان میباشد که معمولاً عددي بین 3 تا 4 در نظر گرفته میشود توجه شود که بارگذاري در این تحقیق به صورت اعمال شتاب به کف مدل میباشد و میرایی نیز از نوع رایل بوده و برابر 4 درصد در نظر گرفته شده است. همچنین به جهت تعیین ظرفیت باربري و نشست دینامیکی پی از رویکرد کنترل کرنش استفاده شده.
-4 نتایج تحلیل
-4-1 شتاب زلزله
در این مرحله به بررسی تأثیر عمق استقرار پی و شتاب بیشینه بار زلزله به همراه تغییرات عمق استقرار پی بر روي ظرفیت باربري و نشست فونداسیون پرداخته شده که براي این منظور از شتابنگاشت زلزله منجیل با فرکانس متوسط براي 29 مورد مختلف بهره گرفته شده است که اطلاعات این 29
مدل به شرح جدول 3 میباشد.
جدول .3 اطلاعات مدلهاي ساخته شده جهت بررسی تأثیر عمق استقرار پی و شتاب بیشینه بار زلزله
