مطالعه عددی و آزمایشگاهی برای تعیین عملکرد لرزه ای خاک و زمین مسلح شده با المانهای فولادی

گسترش روز افزون استفاده از سیستمهای مسلح سازی خاک با المانهای فولادی به ویژه در مناطق لرزه خیز از یک سو و توسعه استفاده از روش طراحی بر مبنای عملکرد به عنوان یک روش نوین در تحلیل سازه های ژئوتکنیکی از سوی دیگر، لزوم دستیابی به شناختی جامع از عملکرد لرزه ای این سیستم کارآمد را مسجل می سازد، حال آنکه به علت وابستگی رفتار لرزه ای این سیستم به پارامترهای متعدد، تاکنون شناختی جامع از عملکرد لرزه ای آن حاصل نشده است. بمنظور دستیابی به شناختی جامع از عملکرد لرزه ای سیستم های خاک مسلح شده با المانهای فولادی و ایجاد بستری مناسب جهت توسعه روش طراحی بر مبنای عملکرد لرزه ای برای این سیستم، در این تحقیق با تکیه بر مطالعات عددی و آزمایشگاهی به بررسی عملکرد لرزه ای این سیستم در حضور متغیرهای مختلف پرداخته شده است. در انتها با استناد به نتایج بدست آمده، به اصلاح روش شبه استاتیکی بر اساس عملکرد لرزه ای برای سیستمهای مذکور و معرفی یک سیستم تلفیقی با عملکرد و کارایی مناسب، پرداخته شده است. بدین منظور ضمن انتخاب سیستم های خاک مسلح شده با تسمه فلزی، خاک میخکوبی شده و تلفیقی از دو سیستم مذکور در قالب یک سیستم مرکب به عنوان نمایندگان سیستمهای تسلیح خاک با المانهای فولادی، به بررسی تأثیر پارامترهای حاکم بر سیستم های مذکور (نظیر ارتفاع سازه، طول المانهای تسلیح و شرایط ژئوتکنیکی ساختگاهی) و پارامترهای لرزه ای (نظیر شتاب بیشینه، پریود غالب و مدت دوام) بر عملکرد لرزه ای آن، پرداخته شده است. دستیابی به اهداف این تحقیق بر مبنای تعریف متغیرها و پارامترهای حاکم بر سیستم های مذکور بر اساس تقسیمات ساختگاهی و لرزه ای ایران و با بهره گیری از مدل سازی عددی در محیط نرم افزار flac 2d و آزمایشات میز لرزه با مقیاس 10/1، صورت گرفته است. نتایج بدست آمده حاکی از تأثیر پذیری چشمگیر عملکرد لرزه ای سیستمهای تسلیح مذکور از پارامتر های ساختگاهی، مدت دوام و شتاب بیشینه بار لرزه ای، طول المانهای تسلیح، ارتفاع سازه، صلبیت رویه و ... می باشد به نحوی که استناد بر این نتایج منجر به معرفی سیستمی کارآمد مرکب از دو سیستم میخکوبی و خاک مسلح، ارائه روشی نوین در انتخاب ضریب شبه استاتیکی بر مبنای سطوح عملکرد سیستم های مذکور و معرفی پارامتر cav به عنوان یک معیار کارامد در انتخاب زلزله طرح مورد استفاده در روش طراحی بر مبنای عملکرد، شده است. مشاهدات صورت گرفته از مدلهای عددی و فیزیکی حاکی از تشکیل گوه گسیختگی دو خطیِ مستقیم الخط برای سیستم خاک مسلح با تسمه، گوه گسیختگی سهموی برای سیستم میخکوبی و گوه دو خطیِ سهمی- خطی برای سیستم مرکب متناسب با ارتفاع سازه و طول المانهای تسلیح، می باشد. همچنین با تکیه بر مشاهدات مذکور مقادیر ?x/h = 0.5% بعنوان مرز وقوع تغییر شکلهای پلاستیک و ?x/h = 3.75% بعنوان مرز تشکیل گوه گسیختگی سیستم میخکوبی و مقادیر ?x/h = 0.75% بعنوان مرز وقوع تغییر شکلهای پلاستیک و ?x/h = 5.25% بعنوان مرز تشکیل گوه گسیختگی سیستم مرکب معرفی شده است. از سوی دیگر 0.7h به عنوان طول بحرانی المانهای تسلیح در شرایط لرزه ای، معرفی و پایین بودن سطوح عملکرد سیستم میخکوبی نسبت به سیستم خاک مسلح و سیستم ترکیبی در شرایط لرزه ای یکسان بواسطه استفاده از رویه دائمی، مشاهده شده است. همچنین وقوع بیشترین تأثیر پذیریِ تغییر شکلهای افقی سیستم از تغییر طول المانهای تسلیح تا تراز ارتفاعی 0.25h منجر به تأکید بر اهمیت چشمگیر المانهای تحتانی در سیستم-های مسلح سازی به ویژه سیستم میخکوبی گشته است.