زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

طیف پاسخ زلزله‌های میدان نزدیک با احتساب اثر محتوای فرکانسی بر رفتار خاکCH/SC با ملاحظه سرعت موج برشی صحرایی و آزمایشگاهی

نویسندگان
1 مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی
2 دانشگاه تکنولوژی سیدنی
چکیده
در تحلیل خطی معادل یک‌بعدی که به‌طور وسیع در برآورد اثر شرایط محلی ساختگاه به‌کار می‌رود، عموماً رفتار خاک مستقل از فرکانس بارگذاری زلزله فرض می­شود. این در حالی است که مدول برشی (G) و نسبت میرایی (D)، متأثر از فرکانس بارگذاریند. در این پژوهش با استفاده از روش تحلیل خطی معادل، طیف پاسخ شتاب در سه سطح خطر (PGA=0.1g, 0.35g, 1g) برای دو ستون خاک CH/SC به‌ارتفاع 30 و 60 متری تحت اثر مؤلفه­های هشت رکورد زلزله میدان نزدیک استخراج شده است. علاوه بر منحنی­های رفتاری متداول، در مدل‌سازی رفتار خاک از منحنی­های رفتاری مستخرج از روش آزمون مشخصات دینامیکی تحت اثر فرکانس­های بارگذاری 5/0، 1، 2، 5 و Hz 10 و در سطوح تنش محدودکننده 1، 2 و 5 نیز استفاده شده است. طی انجام 1728 تحلیل خطی معادل، مقادیر طیف پاسخ شتاب، ضریب بزرگ‌نمایی طیف و نسبت شتاب طیفی استخراج شده است. براساس نتایج حاصل، ملحوظ کردن اثر فرکانس بارگذاری در منحنی رفتاری مصالح بر مقدار پاسخ شتاب طیفی، نسبت شتاب طیفی و ضریب شکل طیف مؤثر است. در هر دو حالت ستون خاک 30 و 60 متری، افزایش فرکانس بارگذاری منجر به کاهش نسبت شتاب طیفی و متوسط ضریب بزرگ‌نمایی طیف، خصوصاً در دوره‌های کوتاه می­شود. مقایسۀ متوسط ضریب شکل حاصل از تحلیل­ها با، ضریب شکل (B) طیف طرح استاندارد 2800 نشان می­دهد که به‌منظور احتساب اثر فرکانس غالب زلزله­های میدان نزدیک لازم است در خاک نوع و مقدار طیف طرح استاندارد 2800 ایران به‌ترتیب به مقدار 5/0 و 1 ثانیه افزایش یابد.
کلیدواژه‌ها

Idriss I. M., Seed H. B., "Seismic response of horizontal soil layers. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division", ASCE, 94 (4) (1968) 1003-1031.## 2. Idriss I. M., "Response of soft soil sites during earthquakes. In Proceedings of the Symposium to Honor Professor H. B. Seed", Berkeley, May (1990) 273-289. ## 3. Sugito M., Goda H., Masuda T., "Frequency-dependent equ-linearized technique for seismic response analysis of multi-layered ground", Proceedings of JSCE, No.493/III-27 (1994) 49-58 (in Japanese). ## 4. Sugito M., "Frequency-dependent equivalent strain for equi-linearized technique. Proceedings of the First International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering", Balkena, Rotterdam, the Netherlands (1995) 655-660. ## 5. Yoshida N., Kobayashi S., Suetomi I., Miura K., "Equivalent linear method considering frequency dependent characteristics of stiffness and damping. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Elsevier, 22 (3) (2002) 205-222. ## 6. Assimaki D., Kausel E., "An equivalent linear algorithm with frequency and pressure-dependent moduli and damping for the seismic analysis of deep sites", Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 22 (9-12) (2002) 959-965. ## 7. Zhang J., Andrus R., Juang C. H., "Normalized shear modulus and material damping ratio relationships", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASEC. 130 (4) (2005) 453-464. ## 8. آقایی‌آرایی ع.، رازقی ح.، هاشمی طباطبایی س.، قلندرزاده ع.، "ارزیابی اثر فرکانس بر مشخصات خاک‌های شنی"، گزارش گ-630، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن (1391). ## 9. آقایی آرایی ع.، هاشمی طباطبایی س.، قلندرزاده ع.، "مدول برشی و نسبت میرایی مصالح شنی"، گ-548. مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن (1390). ## 10. Meng J. "Earthquake ground motion simulation with frequency-dependent soil properties, Soil Dynamics and Earthquake Engineering", 27(3) (2007) 234-241. ## 11. Park D., Hashash Y. M. A., "Rate-dependent soil behavior in seismic site response analysis", Can. Geotechnical Journal. 45 (4) (2008) 454-469## 12. Rodriguez-Marek A., Bray J. D., "Seismic site response for near-fault forward directivity ground motions", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 132 (12) (2006) 1611-1620. ## 13. Bray J. D., Rodriguez-Marek A., "Characteristics of forward-directivity ground motions in the near-fault region", Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 24 (11) (2004) 815-828. ## 14. آیین‌نامۀ طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله، استاندارد 2800.، ویرایش 4. شمارۀ نشر: ض- (1393) 253. ## 15. Razeghi H. R., Aghaei Araei A., Ghalandarzadeh A., Hashemi Tabatabaei S., "Rate-dependence of rockfill behavior on propagated near fault ground motions", Scientia Iranica, 21(4) (2014) 1263-1280. ## 16. قدرتی قزاانی ا.، "ارزیابی رفتار دینامیکی خاک مخلوط با استفاده از دستگاه سه‌محوری قطر بزرگ"، پایانامۀ دکتری. مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی (1396) 150. ## 17. آقایی آرایی ع. قدرتی قزاانی ا.، هاشمی طباطبایی س. قلندرزاده ع.، "ارزیابی رفتار دینامیکی مصالح خاکی با استفاده از دستگاه سه‌محوری بزرگ مقیاس"، پروژه تحقیقاتی، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن (1394). ## 18. ASTM D3999, "Standard test methods for the determination of the modulus and damping properties of soils using the cyclic triaxial apparatus" (2011). ## 19. Ishihara K. G., "Soil behavior in Earthquake Geotechnics", Oxford Science Punlication. New York (1996). ## 20. Hatanaka M., Vchida A., "Effects of test methods on the cyclic deformation charachteristics of high quality undistribed gravel samples, static and dynamic properties of gravelly soils", Geotechnical Special publication 56 (1995) 136-151. ## 21. Vucetic M., Dobry R., "Effect of soil plasticity on cyclic response, Journal of Geotechnical Engineering, 117 (1991) 89-107. ## 22. Somerville P., "Magnitude scaling of near fault rupture directivity pulse", Physics of Earth and Planetary Interiors", 137 (1-4) (2003) 201-212. ## 23. "پروژه‌های تحقیقاتی ریزپهنه‌بندی ژئوتکنیک لرزه‌ای شهرهای بم"، پردیس، سرخه، سمنان، شاهرود، بسطام، مهدیشهر و بستک (1386-1396)، مرکز تحقیقات راه، مسکن وشهرسازی. ## 24. "Pacific Earthquake Engineering Research Center", PEER strong motion database, [Online] (2008). Available: http://peer.berkeley.edu/smcat/.## 25. Bardet J. P., Ichii K., Lin C. H., "EERA, Equivalent linear earthquake site response analysis of layered soils deposits", User's manual, University of Southern California, Department of Civil Engineering (2000). ## 26. The Uniform Building Code, UBC-97 (1997). ##