ارزیابی مدول برشی و نسبت میرایی مصالح شنی

پارامترهای مورد نیاز برای تحلیل پاسخ نهشته‌ها و سازه‌های خاکی تحت بارگذاری زلزله شامل سختی برشی و میرایی مصالح برای هر یک از لایه‌های خاک می‌باشد. اساساً دقت تحلیل پاسخ لرزه‌ای با استفاده از روشهای عددی به میزان زیادی وابسته به در نظر گرفتن رفتار واقعی مصالح معرف است. از حدود 35 سال پیش تاکنون تلاشهای زیادی جهت تعیین و مطالعه خواص دینامیکی خاکها صورت گرفته است. با وجود مطالعات گسترده در مورد ماسه‌ها، سیلتها و رسها تلاشهای اندکی برای شناخت رفتار دینامیکی خاکهای شنی اختصاص یافته است. این مسئله به دلیل مشکلات مربوط به تهیه نمونه‌های دست نخورده و محدودیت اندازه دانه‌ها برای انجام آزمایشها می‌باشد. مطالعات قبلی در مصالح شنی تنها مربوط به روابط G/G0-  و D- برای فرکانس کمتر از Hz 2/0 می‌باشد، که چندان مناسب برای زلزله‌هایی که در ایران به وقوع می‌پیوندد نیست. همچنین روابط تجربی برای بدست آوردن منحنی G/G0-  و D-  مصالح شنی توسعه داده نشده است. بر اساس نتایج آزمایشات گذشته، منحنی‌های یاد شده چندان وابسته به دستخوردگی نمونه و دانسیته نمی‌باشند. هدف از این مطالعه تعیین منحنی‌های - G/G0 و D- برای 23 نمونه در تنش‌های محدود کننده مختلف روی مصالح شنی مختلف بر اساس نتایج آزمایشات دینامیکی با مصالح و تنش‌های متفاوت موجود در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن از سال 1374 تاکنون و همچنین اطلاعات حاصل از ادبیات فنی موجود در سطح جهانی می‌باشد. این منحنی‌ها قابل بکارگیری در پروژه‌های ریزپهنه‌بندی شهرها جهت تحلیل‌های معادل خطی و یا سایر تحلیل‌های دینامیکی می‌باشد.کلیه نمونه‌ها در تراکم بیش از 95٪ متراکم شدند. به دلیل بکارگیری گیج‌های کرنش‌سنج غیر تماسی و اندازه‌گیری کرنش‌های به کوچکی 6-10 تعیین Gmax امکان‌پذیر شد. محدوده نسبت مدول برشی و میرایی در برابر کرنش‌های برشی برای مصالح شامل بیش از 30٪ ریزدانه و مصالح کمتر از 15٪ ریزدانه ارائه شد. نتایج صریحاً نشان می‌دهد که منحنی های پیشنهادی قبلی خصوصاً در مصالح شنی با بیش از 30٪ ریزدانه، باید اصلاح شوند. همچنین نتایج نشان داد که در مصالح شنی با افزایش درصد ریزدانه، نسبت میرایی در کرنش‌های بزرگ (1٪) افزایش می‌یابد. محدوده پیشنهادی منحنی‌های نسبت میرایی خارج از محدوده پیشنهادی Idriss, Seed (1970) و Rollins و همکاران (1998) قرار می‌گیرند که دلیل آن ممکن است ناشی از اثرات ریزدانه، تنش محدود کننده و فرکانس بارگذاری باشد. اثرات تعداد سیکل بارگذاری بر نسبت مدول برشی و میرایی نیز بررسی شد. همچنین این تحقیق روشی برای استنباط D از G/Gmax برای مصالح شنی برای تفسیر و تخمین آسان‌تر اثرات ریزدانه، تنش محدود کننده، فرکانس بارگذاری و شکل دانه‌ها روی نتایج G/Gmax-D ارائه می‌دهد. بعلاوه بر مبنای نتایج آزمایشگاهی موجود، یک مدل هیپربولیکی برای تخمین مدل برشی بی‌بعد شده و نسبت میرایی در برابر کرنش برشی برای هر نمونه ارائه می‌گردد.

کلیدواژه ها:

مدول برشی ، میرایی ، مصالح شنی