مطالعه پارامتریک تحلیل دینامیکی گروه شمع در خاک های مستعد روانگرایی

نحوه ی عملکرد شمع ها در هنگام وقوع زلزله یکی از عوامل اصلی تأثیرگذار بر پاسخ لرزه ای سازه ها می باشد. از این رو روش هایی به منظور آنالیز و طراحی شمع ها تحت بار زلزله ارائه شده است. اما کاربرد این روش ها برای شمع های ساخته شده در زمین های مستعد روانگرایی از ضریب اطمینان کافی برخوردار نیست. در حقیقت عملکرد شمع ها در خاک های روانگرا بسیار پیچیده تر از عملکرد شمع ها در خاک های غیرروانگراست؛ زیرا در این حالت علاوه بر اینکه شمع، هم از طرف سازه و هم از طرف خاک تحت بارهای دینامیکی متفاوتی قرار می گیرد، مقاومت و سختی خاک در طول زمان در اثر رفتار غیرخطی خاک و افزایش فشار آب حفره ای کاهش می یابد. در تحقیق حاضر به منظور بررسی رفتار شمع ها در خاک های مستعد روانگرایی از تحلیل استاتیکی و دینامیکی سه بعدی گروه شمع استفاده شده است. مدل عددی به کار رفته شامل یک محیط پیوسته متشکل از گروه شمع و خاک دو لایه ای است که لایه بالایی مستعد روانگرایی و لایه پائینی غیرمستعد روانگرایی می باشد. به منظور بررسی عملکرد خاک های روانگرا از دو نوع خاک روانگرای ماسه ای و رسی استفاده شده است. اندرکنش خاک-سازه که یکی از مسائل مهم در مهندسی ژئوتکنیک لرزه ای است، در این تحقیق با استفاده از المان واسط در فصل مشترک المان های خاک و شمع منظور شده است. به منظور اطمینان از صحت نتایج مدل عددی به کار رفته، صحت سنجی استاتیکی با مقایسه نشست شمع تکی از طریق روابط تئوریک مدل سازی عددی و صحت سنجی دینامیکی با مقایسه نتایج یک مطالعه دینامیکی روی گروه شمع در خاک های روانگرا مقایسه شده است. آنالیز پارامتریک شامل بررسی تأثیر نسبت فاصله به قطر شمع ها، قطر شمع، طول شمع، زاویه شمع نسبت به محور طولی آن، نحوه اتصال شمع به سرشمع و نوع خاک روانگرا بر عملکرد گروه شمع صورت گرفته و مقایسه مدل ها در خصوص خروجی ها شامل جابجایی افقی و قائم، نیروی برشی و محوری و لنگر خمشی صورت گرفته است. بر اساس نتایج مطالعه پارامتریک در شرایط دینامیکی، در مجموع خاک ماسه ای، شرایط بهینه را نسبت به خاک رس ایجاد می کند. با افزایش زاویه شمع ها، جابجایی قائم و نیروی برشی افزایش یافته و نیروی محوری و لنگر خمشی کاهش می یابد. در انتخاب نحوه اتصال شمع به سرشمع، اتصال مفصلی برای حداقل نمودن تغییرمکان قائم و اتصال گیردار برای حداقل نمودن نیروی برشی و محوری مناسب می باشد. با افزایش قطر شمع ها، جابجایی قائم و نیروی محوری کاهش می یابد. با افزیش نسبت فاصله بندی، جابجایی قائم، نیروی محوری و لنگر خمشی کاهش می یابد.