بررسی تأثیر پارامترهای خاک و شمع در تحلیل دینامیکی سه بعدی غیر خطی بر اندرکنش

به طور کلی شمع ها عناصر ستونی نسبتاً لاغری هستند که جهت انتقال بارهای فشاری، کششی و یا حتی جانبی از سطح زمین به لایه های سخت تر زمین به کار برده می شوند. از آن جا که اجرای پی های عمیق در شرایط نیروهای قائم وافقی وعدم وجود خاک مناسب در مجاورت سطح زمیناجتناب ناپذیر می باشد و درشرایط بروز زلزله وتأثیر بارنامنظم دینامیکی ناشی از آن موضوع به صورت بحرانی مطرح می گردد، لزوم بررسی وتحلیل دقیق رفتار شمع ها که اکثریت قریب به اتفاق در مورد سازه های بلند به کار می رود احساس شده است. از آن جا که انتخاب نوع سیستم پی با توجه به ملاحظات اقتصادی و مشکلات اجرایی باید با بررسی ها و مطالعات دقیق فنی همراه باشد، بررسی میزان و نوع بارهای وارده و ویژگی نوع لایه های خاک در اولویت اول مطالعات است. پس از آن باید به انتخاب سیستم پی شامل نوع شمع، تعداد و نحوه ی قرارگیری در پلان، طول، قطر و نحوه ی اتصالات شمع ها توجه شود. با توجه به پیچیدگی رفتار شمع، موضوعات مختلف در خصوص شمع ها همواره مورد تحقیق بوده است.در این تحقیق با انجام مدلسازی های متعدد بر روی گروه شمع 3 x 3 به بررسی اثر پارامترهای:نسبت فاصله به قطر، طول و قطر شمع ها پرداخته شد. همچنین با تغییر پارامترهای خاک به اثر نوع خاک در تحلیل ها پرداخته شد. موارد مورد بررسی تغییر مکان ها، نیروهای برشی و محوری و لنگر خمشی می باشند. اندرکنش خاک–سازه از مسائل مهم در مهندسی ژئوتکنیک لرزه ای است که به بررسی تأثیر وجود خاک در پاسخ سازه ها تحت بار دینامیکی می پردازد. درحالت معمول یک تحلیل دینامیکی فرض می شود که حرکت اعمال شده بر پا ی سازه مساوی با حرکت آزاد زمین می باشد. درصورتی که درعمل توده خاک به دلیل رفتار متفاوت با یک جسم صلب، دامنه ومحتوای فرکانسی زلزله را تغییرمی دهد.بنابراین می توان دریافت که تحلیل دینامیکی یک سازه بدون درنظرگرفتن خاک زیرین می تواند به نتایج غیرواقعی منجر شود. روش های مختلفی برای تحلیل اندرکنش خاک وسازه وجود دارد.از جمله این روش ها، روش مخروط است که برمبنای رفتارخطی و الاستیک خاک می باشد.دراین روش سختی دینامیکی پی با درنظرگرفتن تشعشع مخروطی امواج از پی، محاسبه شده وسپس معادلات تعادل دینامیکی با لحاظ کردن ماتریس سختی دینامیکی خاک وسازه به دست می آید. از حل این معادلات، خروجی ها شامل جابجایی ودوران پی وسازه قابل حصول است. در این تحقیق این روش به عنوان صحت سنجی موضوع مورد بررسی به کار برده شده است. در مورد مهمترین نتایج این تحقیق می توان گفت که با افزایش نسبت فاصله به قطر به طور کلی تغییر مکان افقی، تغییر مکان قائم، نیروی برشی ولنگر خمشی افزایش یافت. همچنین با افزایش طول و قطر شمع ها، تغییر مکان افقی، تغییر مکان قائم، نیروی برشی، نیروی محوری و لنگر خمشی افزایش یافت در حالی که تغییر مکان قائم کاهش یافت.