زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

بررسی پارامتریک تأثیر حضور سازه بر رفتار لرزه‌ای توپوگرافی شیب با در نظرگیری اثرات اندرکنش خاک- سازه در خاک‌های با سختی متوسط

نویسندگان
دانشگاه خوارزمی، تهران
چکیده
زلزله‌های گذشته نشان داده‌اند که بی­نظمی‌های توپوگرافی تأثیرات چشم‌گیری بر پاسخ لرزه‌ای ساختگاه داشته و با بزرگ‌نمایی پاسخ­ها سبب آسیب‌های شدیدی بر سازه‌ها شده است. تحقیقات صورت گرفته بر رفتار لرزه­ای توپوگرافی شیب نشان داده است که پاسخ دینامیکی سطح آزاد و سیستم خاک- سازه به‌شدت تحت تأثیر شکل توپوگرافی و ویژگی‌های خاک ساختگاه است. هم‌چنین زاویه و ارتفاع شیب، فرکانس تحریک ورودی، رفتار غیرخطی خاک و عمق سنگ بستر از دیگر پارامترهای مؤثر بر پاسخ کل سیستم است علاوه بر این پژوهش‌ها نشان داده­اند که حضور سازه در مجاورت شیب بر تغییر الگوی رفتار لرزه­ای این توپوگرافی بسیار مؤثر بوده است اما این بررسی‌ها بسیار محدود است از این رو، در این تحقیق به بررسی تأثیر حضور سازه در تغییر الگوی رفتار لرزه­ای توپوگرافی شیب می‌پردازیم. پارامترهای بررسی شده در این مقاله برای بررسی اندرکنش توپوگرافی- خاک-سازه، زاویۀ شیب و فرکانس­تحریک وروردی است که نتایج نشان می­دهند در حالت حضور سازه در مجاورت شیب به‌طورکلی در محل سازه شاهد افزایش پاسخ نسبت به میدان آزاد هستیم که به‌طور میانگین، مقدار شتاب افقی در محل سازه تقریباً 3/1 برابر شتاب در میدان آزاد است و هم‌چنین نتایج نشان می­دهد که حضور سازه در مجاورت شیب موجب انتقال حداکثر پاسخ به فاصله‌ای دورتر از محل سازه می­شود که به‌طور میانگین مقدار شتاب افقی در این نقطه نیز تقریباً 6/1 برابر شتاب در میدان آزاد است. لازم به ذکر است که نتایج ارائه شده در این مقاله برای یک نوع خاک با سختی متوسط که بر اساس آیینامه 2800 در ردۀ تیپ III قرار می­گیرد ارائه شده است.
کلیدواژه‌ها

1. George D., Bouckovalas, Achilleas G., Papadimitriou, "Numerical evaluation of slope topography effects on seismic ground motion", Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 25 (2005) 547-558.
2. Gazetas G., Kallou P.V., Psarropoulos P.N., "Topography and Soil Effects in the MS 5.9 Parnitha (Athens) Earthquake: The Case of Adámes", Kluwer Academic Publishers, Printed in the Netherlands, Natural Hazards 27 (2002) 133-169.
3. Assimaki Dominic, Kauselb Eduardo, Gazetas George, "Wave propagation and soil-structure interaction on a cliff crest during the 1999 Athens Earthquake", Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 25 (2005) 513-527.
4. Tripe R., Kontoe S., Wong T.K.C., "Slope topography effects on ground motion in the presence of deep soil layers", Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 50 (2013) 72-84.
5. Messaoudi A., Laouami N., Mezouer N., "Topographic effects on the seismic responses of slopes", 15 WCEE (2012).
6. Rizzitano Samuela, Cascone Ernesto, Biondi Giovanni, "Coupling of topographic and stratigraphic effects on seismic response of slopes through 2D linear and equivalent linear analyses", Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 67 (2014) 66-84.
7. Dhakal Subodh, "Emperical relations for earthquake response of slopes", Thesis for the degree of Master of Sience in Geo-information Sience and Earth observation (2004).
8. Assimaki Dominic, A.M.ASCE1, Kausel Eduardo, M.ASCE, "Modified Topographic Amplification Factors for a Single-Faced Slope due to Kinematic Soil-Structure Interaction", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering © ASCE, November (2007).
9. Tripe R., Kontoe S., "A numerical investigation into the interaction between topographic and soil layer amplification of earthquake motion. In: Proceedings of the 5th international conference on earthquake geotechnical engineering", Santiago, Chile (2011).
10. Chopra A.K., Gutierres J.A., "A substructure method for earthquake analysis of structures including structure–soil interaction", Earthq Eng Struct Dyn, 6 (1) (1978) 51-69.
11. Roesset J.M., Ettouney M.M., "Transmitting boundaries: a comparison", Int J Numer Anal Methods Geomech,1 (1977) 151-76.
12. Lysmer J., Kuhlemeyer R.L., "Finite dynamic model for infinite media", J Eng Mech Div ASCE, 95 (6) (1969) 859-77.
13. Tabatabaiefar Hamid Reza, Fatahi Behzad, "Idealisation of soil-structure system to determine inelastic seismic response of midrise building frames", Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 66 (2014) 339-351.
14. Rayhani M.H., El Naggar M.H., "Numerical modelling of seismic response of rigid foundation on soft soil", Int J Geomech, 8 (6) (2008) 336-46.
15. Kocak S., Mengi Y., "A simple soil-structure interaction model", Appl Math Model, 24 (8-9) (2000) 607-35.
16. Ashford S.A., Sitar N., "Analysis of topographic amplification of inclined shear waves in a steep coastal bluff", Bulletin of the Seismological Society of America, 87 (No. 3) (1997) 692-700.
17. Ashford S.A., Sitar N., Lysmer J., Deng N., "Topographic effects on the seismic response of steep slopes", Bulletin of the Seismological Society of America, 87 (No. 3) (1997) 701-9.
18. Kamalian M., Jafari M.K., Sohrabi-Bidar A., Razmkhah A., "Seismic response of 2-D semi-sine shaped hills to vertically propagating incident waves: amplification patterns and engineering applications", Earthquake Spectra, 24 (No. 2) (2008) 405-30.