مدل سازی عددی و ارائه روش طراحی عملکردی برای سازه های موجود شهری با درنظرگرفتن اندرکنش خاک و سازه (SSI) تحت اثر زلزله های حوزه نزدیک

سازه (SSI) تحت اثر زلزله های حوزه نزدیک انجام شده است. با توجه به شرایط لرزه خیزی ایران و وجود گسل های فعال در مجاورت کلان شهرها، ارزیابی دقیق رفتار لرزه ای سازه های موجود با لحاظ نمودن اثرات متقابل خاک و سازه، یکی از ضرورت های اساسی مهندسی زلزله و مدیریت شهری محسوب می شود. روش تحقیق: این پژوهش از نظر هدف، کاربردی-توسعه ای و از نظر ماهیت و روش اجرا، در زمره پژوهش های تحلیلی-عددی با رویکرد شبیه سازی عددی قرار دارد. مدل سازی عددی با استفاده از روش اجزای محدود سه بعدی غیرخطی در نرم افزار آباکوس انجام شده است. برای مدل سازی خاک از المان های سه بعدی پیوسته با رفتار غیرخطی (مدل موهر-کولمب) و برای سازه از المان های تیر-ستون با در نظرگیری رفتار غیرخطی مصالح استفاده شده است. تحلیل های تاریخچه زمانی غیرخطی تحت اثر رکوردهای منتخب زلزله های حوزه نزدیک با ویژگی های پالس گونه در دو حالت با و بدون در نظرگیری SSI انجام شده است. یافته ها: یافته های پژوهش نشان می دهد که در نظرگیری اثرات SSI تحت اثر زلزله های حوزه نزدیک، به طور معناداری پارامترهای پاسخ لرزه ای سازه های موجود شهری را تحت تاثیر قرار می دهد. انعطاف پذیری خاک باعث افزایش دوره تناوب سازه و نرم تر شدن سیستم می شود و می تواند پاسخ سازه را تحت محتوای فرکانسی بالای زلزله نزدیک گسل افزایش دهد. در مقابل، میرایی خاک می تواند پاسخ سازه تحت بخش حاوی پالس این زلزله ها را کاهش دهد. نتایج تحلیل ها نشان می دهد که عملکرد سازه بدون لحاظ کردن SSI منجر به ارزیابی دست پایینی از سطح عملکرد مورد انتظار سازه حین وقوع زلزله می گردد. تعداد مفاصل پلاستیک تشکیل شده در سازه های با در نظرگیری SSI به طور قابل توجهی بیشتر از حالت بدون SSI است و تغییرمکان بام نیز بین ۶ تا ۹ درصد افزایش می یابد. همچنین، مشخصات خاص زلزله های حوزه نزدیک از قبیل اثر جهتداری و اثر تغییرمکان ماندگار، نیاز لرزه ای قابل توجهی در سازه ها نسبت به زلزله های دور از گسل ایجاد می کند. نتیجه گیری: نظام مهندسی و مدیریت شهری ایران برای ارتقای ایمنی لرزه ای سازه های موجود شهری، ناگزیر از اتخاذ رویکردی گام به گام در مدل سازی عددی و طراحی عملکردی با در نظرگیری SSI است. چارچوب چهارمرحله ای پیشنهادی این پژوهش (شامل شناسایی و جمع آوری داده ها، مدل سازی عددی سه بعدی غیرخطی، تحلیل های تاریخچه زمانی غیرخطی، و ارزیابی سطوح عملکردی و ارائه راهکارهای بهسازی) می تواند الگویی کارآمد برای ارزیابی و افزایش تاب آوری سازه های موجود شهری در برابر زلزله های حوزه نزدیک فراهم آورد.