……………………………………… 131
7-2- دیوار برشی به همراه بازشو………………………………………………………………………………………… 133
7-2-1- سازه در حالت پی صلب تحت بار خارجی دینامیکی…………………………………………………… 134
7-2-2- سازه در حالت پی منعطف تحت بار خارجی دینامیکی……………………………….. 136
7-2-3- سازه در حالت پی صلب تحت بار لرزهای…………………………………………………. 139
7-2-4- سازه در حالت پی منعطف تحت بار لرزهای………………………………………………. 141
7-3- دیوار برشی با ابعاد و مواد با خصوصیات متفاوت………………………………………….. 145
7-3-1- سازه در حالت پی صلب تحت بار خارجی دینامیکی…………………………………………. 145
7-3-2- سازه در حالت پی منعطف تحت بار خارجی دینامیکی……………………………………… 147
7-3-3- سازه در حالت پی صلب تحت بار لرزهای………………………………………………….. 150
7-3-4- سازه در حالت پی منعطف تحت بار لرزهای………………………………………. 152
7-4- سد کوینا در چین…………………… 156
7-4-1- سد در حالت پی صلب تحت بار خارجی دینامیکی…………………………………………. 156
7-4-2- سد در حالت پی منعطف تحت بار خارجی دینامیکی……………………………………. 158
7-4-3- سد در حالت پی صلب تحت بار لرزهای……………………………………………… 162
7-4-4- سد در حالت پی منعطف تحت بار لرزهای…………………………………………….. 164
7-5- ترکیب تونل و دیوار برشی…………………………………………………………… 168
7-5-1- تونل و قاب سازهای تحت بار خارجی دینامیکی…………………………………. 169
7-5-2- تونل و قاب سازهای تحت بار لرزهای…………………………………………. 172
فصل هشتم: نتایج و پیشنهادات
7-1- نتایج……………………………………………………… 176
منابع……………………………………………………………………… 180
1-1- تعریف مسئله
همانطورکه در شکل 1- 1 میبینیم، خاک یک محیط نیمه نامحدود است که به صورت حوزه نامحدود در نظر گرفته می شود. خاک محدود و نامحدود توسط مرز مشترک خاک – سازه (شکل 1- 1) از یکدیگر جدا میشوند. مرز مصنوعی (شکل 1- 1) در فاصلهای به اندازه کافی دور از سازه، جایی که انتظار میرود پاسخ حوزه مستهلک شود، معرفی و شرایط مرزی مناسب بر روی آن تعریف می شود. بسته به دقت آنالیز، این مرز می تواند دورتر و یا نزدیکتر به سازه تعریف شود. گرههای موجود بر روی سازه با s و گرههای موجود بر روی مرز مشترک خاک و سازه با b نشان داده می شود. بارگذاری دینامیکی می تواند به صورت بار خارجی و یا بار لرزهای به سیستم وارد شود (شکل 1- 1
خرید اینترنتی فایل کامل :
شکل 1- 4: تعریف مسئله اندرکنش خاک و سازه
سیستم خاک و سازه می تواند تحت بارهای دینامیکی و استاتیکی قرار بگیرد. برای آنالیز پاسخ سازه تحت بارگذاری استاتیکی، همانطورکه گفته شد، یک مرز مصنوعی می تواند در یک فاصله به اندازه کافی دور از سازه، جایی که انتظار میرود پاسخ حوزه مستهلک شود، معرفی شود. این کار به یک محیط محدود برای خاک منجر می شود که می تواند مانند سازه مدل شود. کل سیستم المانبندی شده، شامل خاک و سازه توسط روشهای المان محدود و یا تفاضل محدود مدل می شود و با توسعه و پیشرفت نرمافزارهای المان محدود میتوان به راحتی مسئله محدود را آنالیز کرد. اما در حالت بارگذاری دینامیکی این روش نمی تواند مورد استفاده قرار بگیرد، چون مرزهای مصنوعی به جای اینکه اجازه دهند امواج دریافتی از منبع انتشار امواج به سمت بینهایت عبور کنند، آنها را به سمت سازه و خاک منعکس می کنند (برگشت میدهند) و این انعکاس بر روی رفتار و واکنش سیستم خاک و سازه تأثیر میگذارد. در صورتی که خاک نامحدود بایستی نقش یک مکنده انرژی[1] را بازی کند. بنابراین برای آنالیز این اندرکنش خاک – سازه، خاک به دو قسمت خاك محدود غیر منظم که می تواند رفتار غیر خطی خاک را مدل کند و خاك نامحدود منظم که تا بینهایت ادامه دارد و دارای رفتارخطی است، تقسیم می شود. بنابراین همانطور که در شکل 1- 1 ملاحظه میکنید میتوان خاک را به دو قسمت تقسیم کرد:
قسمت محدود خاك می تواند به وسیله روش المان محدود مدل شود. در یک محیط نامحدود، یک قاعده مهم در دینامیک امواج وجود دارد: امواجی كه به سمت بینهایت حركت میكنند، به سمت حوزه برگشت داده نمیشوند. شرایط مرزی باید توانایی مدل كردن حركت موج را در واقعیت داشته باشد. شرط به صفر رساندن جابجایی در بینهایت کافی نمی باشد] [i][. شرط مرزی اعمال شده در بینهایت، باید توانایی انتقال انرژی را به صورت کامل از حوزه محدود به حوزه نامحدود را داشته باشد و بتواند جلوی بازتابش امواجی که با مرز تماس پیدا می کنند را به درون محیط بگیرد. به این شرط مرزی، شرط مرزی بازتابشی[2] میگویند. چالشیترین قسمت در آنالیز اندرکنش دینامیکی خاک و سازه، بدست آوردن شرایط مرزی بازتابشی مناسب برای مسائل مهندسی با ابعاد بزرگ میباشد. حوزه خاک نامحدود را میتوان طوری مدل کرد که دینامیک خاک را از دینامیک سازه کاملا̎ مجزا کند. برای درک بهتر موضوع، انتشار موج در یک حوزه نامحدود یک بعدی به صورت زیر آورده شده است. در یک مدل واقعی، با اعمال نیروی دینامیکی (نیروی ضربه R) در ابتدای میله (نقطه A)، حرکت موج از ابتدای میله آغاز می شود و تا بینهایت پیش رفته و میرا می شود (شکل 1-2 (الف)). برای مدل کردن این حالت میله بریده شده ودر محل بریدگی مهار قرار داده می شود. با شروع حرکت موج و برخورد آن به مهار موجود، موج برگشت داده می شود. تا زمانی که موج برگشت داده شده به نقطه ابتدا (نقطه A) نرسیده است، رفتار نقطه A مشابه واقعیت است و از زمان رسیدن موج به آن نقطه، رفتار نقطه A به هم میریزد (شکل 1-2 (ب)). در خاک نامحدود نیز رفتار چنین است. مدل باید به گونه ای باشد که موج به سمت بینهایت هدایت شود و به سمت سازه باز نگردد.
| (الف) | (ب) |
شکل 1- 5: انتشار موج در میله نا محدود (یک بعد): (الف) مدل واقعی (ب) انعکاس موج در اثر مهار
1-2- مفهوم اندرکنش دینامیکی خاک وسازه
برای بیان اهمیت اندرکنش خاک و سازه، پاسخ دینامیکی سازهای که روی سنگ بنا شده را با همان سازه در حالتی که روی خاک بنا شده مقایسه شده است. در اینجا تنها موضوع به صورت کیفی بررسی می شود. دو سازه به صورت کاملا̎ یکسان با بستر صلب (شامل پایه و دیواره های اطراف) در شکل 1- 3 (الف) نشان داده شده است. لایه خاک در بالای سنگ قرار گرفته است. از آنجا که فاصله بین دو سازه کم است، می توان فرض کرد موجی که از کانون زلزله به دو سازه مستقر روی خاک و سنگ
برای سازه روی سنگ، این حرکت افقی می-تواند مستقیما̎ به بستر سازه وارد شود. شتاب ورودی ناشی از نیروهای اینرسی افقی در ارتفاع سازه ثابت خواهد بود. در حین زلزله، یک لنگر واژگونی و یک برش عرضی در بستر ایجاد می شود. از آنجا که سنگ بسیار سخت است، این دو بردار برآیند تنش هیچ تغییر شکل اضافی را در بستر ایجاد نمی کند. بنابراین جابجاییهای افقی بستر با جابجایی نقطه کنترل برابر است. هیچ جابجایی ناشی از سنگ در بستر بوجود نیامده است. برای یک نقطه کنترل، پاسخ لرزهای سازه تنها به خصوصیات سازه بستگی دارد.
