بررسی تاثیر تغییرات پروفیل خاک و سطح آب زیر زمینی بر رفتار خاک- شمع تحت بار زلزله
چکیده
در سال های اخیر تحقیقات بسیاری برروی درک روابط بین خصوصیات بنیادی بار جانبی دینامیکی وارد بر شمع ها، انجام شده است. اگرچه پیشرفت قابل توجهی درتوسعه روش های تحلیل و درک پدیده های اندرکنش دینامیکی شمع – خاک بوجود آمده، هنوز هم تحقیقات بسیاری در زمینه مطالعه پارامتر های اصولی در این زمینه انجام می دهند. با توجه به امکانات نرم افزاری موجود، انجام بررسی های جدید و دامنه دار در زمینه تاثیر تغییر شرایط محیطی در اطراف شمع ها بر رفتار متقابل خاک - شمع تحت آنالیز دینامیکی، رو به افزایش است. بررسی تاثیر تغییر پروفیل خاک پیرامون شمع از آن جهت که شرایط واقع بینانه تری را از طبیعت خاک ارائه می دهد و همچنین بررسی تاثیر تغییر سطح آب زیرزمینی بر سازه های مختلف مستقر در خاک های مساله داری مانند رس اشباع که حضور آب دراین نوع خاک ها هنگام وقوع زلزله منجر به پدیده نرم شدگی کرنش شده و تاثیرات مهلکی بر این سازه ها دارد، اهمیت انجام آنالیزهای دینامیکی را به اثبات می رساند.در این تحقیق ابتدا به چگونگی بررسی اندرکنش بین خاک وشمع پرداخته و روش های مورد استفاده در راستای این نوع از ارزیابی مورد بحث قرار می گیرد. برای مشخص نمودن بهتر این مساله به مرور اجمالی برخی از تحقیقات انجام گرفته در این زمینه می پردازیم. پس از آن به بررسی رفتار خاک- شمع تحت بار زلزله و مسائل ژئوتکنیکی مرتبط با آن با استفاده از نرم افزار تفاضل محدود flac3d پرداخته می شود. آنالیز دینامیکی با استفاده از چندین نوع شتاب-نگاشت ورودی سنگ بسترجهت بررسی عوامل موثر در اندرکنش، مانند مقایسه استفاده از رفتار الاستیک و موهرکولمب خاک انجام می شود.پس از این مرحله به بررسی تاثیرات تغییر پروفیل خاک ونیز تغییر ارتفاع تراز آب زیرزمینی بر رفتار خاک – شمع، در دو بخش مجزا پرداخته می شود. در این راستا تاثیر تغییر این عوامل و اهمیت این بررسی بر آنالیز شمع ها به وضوح مشخص می گردد. برای رسیدن به اهداف فوق، اثرات سینماتیکی بوسیله فرکانس وابسته به توابع انتقال، تشریح می گردند. تابع انتقال بصورت نسبت حرکت فونداسیون به حرکت میدان آزاد در غیاب یک سازه در حوزه فرکانسی تعریف می شود. نتایج حاصل از تحلیل بصورت تاریخچه زمانی شتاب و همچنین تبدیل فوریه سریع شتاب سرشمع نسبت به میدان آزاد، در حوزه فرکانسی ارائه می شوند. نیروی برشی و لنگر خمشی ماکزیمم وارد بر شمع در حالات مختلف مدل سازی با هم مقایسه می شوند. بر اساس نتایج حاصل از تحلیل، تفاوت سختی لایه های خاک تاثیر بسزایی در اندرکنش خاک – شمع دارد بطوریکه دو لایه در نظر گرفتن خاک علیرغم افزایش سختی آن، حالت بحرانی تری از خاک یک لایه را نشان می دهد و کمترین میزان اندرکنش، جابجایی و لنگر ماکزیمم مربوط به حالت خاک یک لایه است. همچنین بررسی نتایج تحلیل تغییرات آب زیرزمینی، منعکس کننده تفاوت رفتار شمع در حالات مختلف تراز آب است.در نتیجه، این نوع بررسی در طراحی شمع قرار گرفته در خاک رسی اشباع از اهمیت بالایی برخوردار خواهد بود.