تحلیل لرزه‌ای سیستم خاک-ساختمان بتن مسلح در فضای زمانی با مدلسازی عددی انتشار موج لرزه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست- دانشگاه شهید بهشتی- تهران- ایران

10.22091/cer.2024.9904.1513

چکیده

اندرکنش بین سازه، پی و خاک زیرین آن (بستر انعطاف پذیر) رفتار سازه را نسبت به حالت بستر صلب تغییر می‌دهد. روش مستقیم در تحلیل مسئله اندرکنش خاک-سازه به دلیل امکان مدلسازی رفتار غیرخطی و رفتار واقعی سازه بخصوص در رویکرد طراحی براساس عملکرد از اهمیت بالایی برخوردار است. مدلسازی اجزامحدود در روش مستقیم چالش‌هایی مانند مدلسازی صحیح محیط نیم‌بینهایت خاک با درنظرگرفتن اثرات اینرسی، میرایی تشعشعی، انتشار موج و اعمال مناسب و صحیح شتابنگاشت زلزله به مدل در مرزهای بریده‌شده ناحیه دور همزمان با مرز جاذب انرژی را به‌ همراه دارد. در این مقاله روشی مستقیم با دقت بالا و کاربردی برای رفع چالش‌های مذکور جهت اعمال در نرم‌افزارهای اجزامحدود معرفی می‌شود. این روش براساس ترکیب روش کاهش دامنه با مرزهای جاذب لایزمر می‌باشد که پس از اعمال در نرم‌افزار اجزامحدود آباکوس راستی‌آزمایی می‌گردد. اختلاف پاسخ-های حاصل از تحلیل به روش اندرکنشی پیشنهادی در این مقاله، با نتایج روش‌های اندرکنشی مرسوم وینکلر نشان‌داد که تحلیل اندرکنشی پیشنهادی از دقت بیشتری برخورداراست. در ادامه، رفتار لرزه‌ای سه نوع سازه بتنی 4، 8 و 12 طبقه تحت زلزله‌های مختلف تحلیل و پارامترهای محتوای فرکانسی زلزله، نوع خاک، فاصله از گسل به تفصیل بررسی‌گردید. نتایج تحلیل نشان‌داد که پارامترهایی نظیر محتوای فرکانسی، نوع خاک و فاصله از گسل بر میزان و روند پاسخ‌های تحلیل تاثیرگذاراست. نتایج این تحقیق نشان داد که درصد اختلاف پاسخ‌های ساختمان واقع بر خاک نوع 3 نسبت به خاک نوع2 حداکثر 36/3 % و تحت حرکات نزدیک به گسل نسبت به حرکات دور از گسل حداکثر 35/5% می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Seismic analysis of soil-concrete structure system in time domain by numerical modeling of earthquake wave propagation

نویسندگان [English]

  • Hamid Mohammadnezhad
  • Hosna Kianfar
Faculty of Civil, Water and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University
چکیده [English]

Structures behave differently on soil than on a rigid base. Given the importance of performance-based design, the direct method for soil-structure interaction problem is essential for accurate characterization of the non-linear behavior of the soil and the structure. Using direct method in FE modeling of SSI problem poses several challenges. These include accurately representing the semi-infinite soil domain, accounting the inertia effects, radiation damping, and wave propagation, and properly applying earthquake excitation at the boundaries, which coincide with the energy-absorbing boundaries. This article presents a precise and practical approach to tackle these difficulties, which is well-suited for implementation in FE software such as ABAQUS. This approach utilizes the combination of the domain reduction method (DRM) and Lysmer energy-absorbing boundaries. The accuracy of the model is assessed by some validations and compared by traditional Winckler's approaches; results showed the superior accuracy of the proposed approach. Furthermore, seismic analyses of three types of concrete structures (4, 8 and 12-story frames) under various seismic scenarios are investigated. Seismic frequency content, soil type, and other parameters are examined. The analysis results showed that parameters such as frequency content, soil type, and distance from the fault affect the magnitude and trend of response analyses. The findings of this research indicated that the difference in responses of buildings located on soil type 3 compared to soil type 2 reached up to 36.3%, and under near-field records compared to far-field records, up to 35.5% was observed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • soil-structure interaction
  • radiation damping
  • seismic wave propagation
  • Domain Reduction Method
  • time history analysis
CAPTCHA Image