تحلیل رفتار سازه های شمع-ستون، تحت بارگذاری افقی و لرزه ای با در نظر گرفتن اندرکنش سازه و خاک

شمع-ستون ها نوعی از سازه ها هستند که معمولا به صورت تکی ساخته می شوند. این سازه ها از دو قسمت شمع و ستون تشکیل شده اند، که باید به تنهایی در برابر بار باد، موج، بار ناشی از لنگر انداختن کشتی و حتی در مقابل زلزله مقاومت کنند. شمع- ستون ها معمولا در آب های کم عمق (10 متر) تا نیمه عمیق (30 متر) ساخته می شوند. ارتفاع آنها در بالای سطح آب از چند متر به 10 ها متر می رسد. بخشی از طول شمع- ستون ها (10 ها متر) نیز درون خاک زیر کف دریا ساخته می شود. قطر این سازه ها متناسب با کاربردشان در محدوده 1 تا 10 متر ساخته شده است. مقطع آنها لوله ای و از جنس فولاد هستند و اغلب به عنوان پایه ی اسکله ها و توربین های بادی درون دریا کاربرد دارند. به طور کلی شمع-ستون ها به خاطر ساختار سازه ای لاغر و بلندشان جزء سازه های حساس دینامیکی محسوب می شوند. در این پایان نامه رفتار این سازه ها تحت بار استاتیکی و دینامیکی تحلیل شد و به طور خلاصه ملاحظه گردید که افزایش طول آزاد شمع- ستون باعث کاهش ظرفیت باربری و سختی سیستم می شود. اما افزایش طول مدفون تا عمقی به نام عمق بحرانی باعث افزایش ظرفیت باربری و انعطاف پذیری سیستم می شود. همچنین متراکم تر شدن خاک و افزایش قطر شمع-ستون باعث افزایش ظرفیت باربری می گردد و بر رفتار سیستم از نظر صلبیت و انعطاف پذیری تاثیر دارد. ملاحظه گردید که می توان به جای ترکیب توام خاک- سازه از یک ستون تنها استفاده نمود به نحوی که یک مقدار از طول مدفون شمع را به ستون اضافه نمود. این طول (طول گیرداری) تابع نوع خاک به لحاظ مقاومت، نوع شمع- ستون به لحاظ صلب و یا انعطاف بذیر بودن و نوع بار استاتیکی و دینامیکی می باشد. تحلیل های دینامیکی کامل نشان داد که افزایش جرم متمرکز بالای سازه و همچنین طول آزاد شمع-ستون باعث افزایش تغییرشکل های سازه تحت بارگذاری دینامیکی می شود.