شبیه سازی عددی اندرکنش دیوار برشی بتن آرمه با قاب پیرامونی تحت زلزله های نزدیک گسل با درنظرگرفتن اثر اندرکنش خاک-سازه به روش FEM-BEM کوپل شده

دیوارهای برشی بتن آرمه به عنوان یکی از موثرترین سیستم های مقاوم در برابر بارهای جانبی، نقش کلیدی در تامین پایداری سازه های بلند در برابر زلزله ایفا می کنند. با این حال، رفتار واقعی این دیوارها تحت زلزله های مخرب حوزه نزدیک گسل که دارای پالس های سرعت با دوره تناوب بلند هستند، به شدت تحت تاثیر اندرکنش پیچیده با قاب پیرامونی و همچنین شرایط تکیه گاهی ناشی از اندرکنش خاک و سازه (SSI) قرار می گیرد. پژوهش های پیشین نشان داده اند که زلزله های نزدیک گسل می توانند پاسخ سازه ها را تا ۷۲ درصد نسبت به زلزله های حوزه دور افزایش دهند. با وجود این، در بسیاری از آیین نامه های طراحی لرزه ای، اثرات SSI نادیده گرفته می شود یا به صورت ساده سازی شده در نظر گرفته می شود. در این پژوهش، یک چارچوب عددی پیشرفته مبتنی بر کوپل کردن روش اجزاء محدود (FEM) برای مدل سازی غیرخطی سازه و روش اجزاء مرزی (BEM) برای مدل سازی محیط نیم فضای الاستیک خاک ارائه شده است. برخلاف رویکردهای مرسوم که از فنرهای وینکلر برای مدل سازی خاک استفاده می کنند، روش کوپل شده FEM-BEM امکان مدل سازی دقیق تر محیط نامحدود خاک را با در نظر گرفتن تداوم محیط، شرایط تشعشعی و میرایی ناشی از امواج فراهم می آورد. بدین منظور، یک دیوار برشی بتن آرمه همراه با قاب پیرامونی در نرم افزار اجزاء محدود مدل سازی شده و رفتار غیرخطی مصالح بتن با استفاده از مدل های آسیب-خمیری و میلگردهای فولادی با مدل سخت شوندگی کرنشی شبیه سازی شده است. اثرات SSI به صورت فنرهای با مشخصات دینامیکی دقیق که از حل BEM برای محیط خاک به دست آمده اند، به مدل FEM اعمال می شود. نتایج تحلیل های تاریخچه زمانی تحت اثر شتاب نگاشت های حوزه نزدیک گسل نشان می دهد که در نظر گرفتن SSI می تواند منجر به کاهش قابل توجه سختی موثر سیستم و افزایش دریفت ماندگار در دیوار برشی شود. همچنین، الگوی ترک خوردگی و گسترش آسیب در دیوار برشی به شدت تحت تاثیر اثرات قاب پیرامونی و شرایط خاک قرار دارد. یافته های این پژوهش بر لزوم در نظر گرفتن همزمان اندرکنش سه گانه دیوار برشی-قاب-خاک در تحلیل های لرزه ای دقیق سازه های بلند تاکید می کند.

کلیدواژه ها:

دیوار برشی بتن آرمه ، اندرکنش خاک و سازه ، روش اجزاء محدود ، روش اجزاء مرزی ، زلزله نزدیک گسل ، تحلیل غیرخطی دینامیکی ، مدل سازی آسیب-خمیری ، قاب پیرامونی