اثر وابستگی فرکانس توابع امپدانس خاک بر شاخص خسارت لرزه ای سیستم های خاک-سازه

در تحلیل و طراحی لرزه­ای سازه­های متعارف، خاک زیر پی عموما صلب فرض شده و از انعطاف­پذیری آن صرف­نظر می­گردد. با لحاظ نمودن انعطاف­پذیری خاک زیر شالوده، انتظار می­رود که پاسخ سازه تحت اثر اندرکنش دینامیکی سیستم خاک-سازه تغییر یابد. در این تحقیق با استفاده از یک تحلیل پارامتریک، اثر وابستگی سختی دینامیکی خاک به فرکانس تحریک بر پارامتر شاخص خسارت لرزه­ای در حالت شکل­پذیری ثابت، با در نظر گرفتن اثر اندرکنش خاک-سازه مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، سیستم خاک-سازه به روش روسازه و خاک زیرسازه به عنوان یک نیم­فضای الاستیک همگن در نظر گرفته شده و با استفاده از مفهوم مدل مخروطی مدل­سازی شده است. سیستم­های خاک-سازه با پی سطحی بر اساس پارامترهای کلیدی اندرکنشی مدلسازی شده و سپس تحت ۱۵ شتابنگاشت قوی حرکت زمین- ثبت شده بر خاک­های نرم- قرار گرفتند. نتایج این تحقیق بیانگر این است که، به طور میانگین، بیشترین اثر وابستگی فرکانس بر پارامتر شاخص خسارت مربوط به مدل­های شدید اندرکنشی، سازه های لاغر و با رفتار غیرخطی کم خواهد بود که در بیشترین حالت که صرفا در یک یا چند پریود خاص رخ خواهد داد، به میانگین ۵۶/۱۳ درصد خواهد رسید که نمی­تواند معیاری کاربردی باشد. بنابراین، جهت داشتن یک معیار منطقی عملی، مقادیر میانگین در کل بازه پریودی در ۱۵ زلزله محاسبه شده که برابر با ۷۶/۵ درصد می باشد. همچنین نتایج حاکی از آن است که در سیستم­های یک درجه ­آزاد خاک-سازه  با پی سطحی، وابستگی توابع امپدانس خاک به فرکانس تحریک بر شاخص خسارت تحت اثر زمین­لرزه تاثیر قابل ملاحظه­ای نداشته و بنابراین می­توان در کابردهای عملی، جهت تحلیل و طراحی سازه­های اندرکنشی واقع بر پی سطحی، سختی دینامیکی خاک را مستقل از فرکانس تحریک زلزله در نظر گرفت. این نتیجه منجر به انتخاب یک مدل ساده­تر با حجم محاسبات به مراتب کمتر خواهد شد که مدت­ها مورد بحث و اختلاف میان محققان بوده و همچنان می­باشد.

کلیدواژه ها:

Seismic damage index ، Soil-Structure interaction ، Inelastic behavior ، SDOF systems ، Impedance functions ، Excitation frequency dependency. ، شاخص خسارت لرزه ای ، اندرکنش خاک-سازه ، رفتار غیرخطی ، سیستم های یک درجه آزاد ، توابع امپدانس خاک ، وابستگی فرکانس تحریک.