بررسی تأثیر اندرکنش خاک-سازه بر ضریب رفتار سازه‌ای

Abstract

در این مطالعه به بررسی تأثیر اندرکنش خاک-سازه بر روی ضریب رفتار سازه‌‌ها پرداخته شده است. طی سالیان گذشته، مطالعات گسترده‌ای بر روی نحوه‌ی تغییرات پارامترهای دینامیکی سازه‌ها، با درنظر گرفتن انعطاف‌پذیری بستر انجام شده است. یکی از پارامترهای مهم طراحی لرزه‌ای، ضریب رفتار می‌باشد که تخمینی از تقاضای مقاومتی غیرالاستیک سازه است. در اکثر پژوهش‌های صورت‌گرفته، از مدل‌های سازه‌ای یک‌درجه‌ی آزادی و مدل‌های ساده‌‌سازی شده برای محیط خاک، استفاده کردند. این روش‌ها قادر نخواهئد بود تخمین درستی از رفتار سازه‌های واقعی ارائه دهند. در این مطالعه از چندین تحلیل تاریخچه‌ی زمانی غیر خطی و دوبعدی بر روی مدل‌های قاب فولادی به صورت 3طبقه، 5طبقه، 10طبقه و 15طبقه با دوره‌ی تناوب بین 0.1 تا 3 ثانیه و نسبت‌های شکل‌پذیری هدف 2، 4 و 6، که بر روی محیط پیوسته خاک قرار داشتند، استفاده شده است. سازه‌ها در معرض 22 شتاب‌نگاشت لرزه‌ای در حوزه‌ی دور قرار گرفتند. جهت درنظر گرفتن اندرکنش خاک-سازه، از خاک‌های کلاس D و E استفاده شد. با بررسی نتایج مشاهده شد که اندرکنش خاک-سازه، ضریب رفتار سازه‌ها را کاهش می‌دهد. به عبارت دیگر، استفاده از ضریب رفتار سازه‌ای تابعی از شکل‌پذیری سازه، دوره‌ی تناوب سازه، تعداد طبقات سازه و نوع خاک است. هرچه خاک نرم‌تر باشد، اثرات اندرکنش خاک-سازه بیش‌تر خواهد بود، بدین ترتیب ضریب رفتار کوچک‌تر است. میزان این تغییرات در سازه‌ی کوتاه‌مرتبه بیش‌ از سایرین است. در سازه‌ی 3طبقه با نرم‌تر شدن خاک (تغییر خاک به نوع E)، ضریب رفتار حدود 7 درصد بیش‌تر کاهش یافته است اما در سازه‌ی 10طبقه، کاهش قابل ملاحظه‌ای بین دو نوع خاک دیده نمی‌شود. همچنین با افزایش تعداد طبقات از ساختمان کوتاه‌ به متوسط، ضریب رفتار سازه‌ای بیش‌تر کاهش می‌یابد. مقدار درصد کاهش در مدل‌ها برای نسبت شکل‌پذیری 2 حدوداً برابر با 7، 10، 8 و 8 درصد به ترتیب برای سازه‌های 3طبقه ، 5طبقه ، 10طبقه و 15طبقه می‌باشد. مشاهده می‌شود که در سازه‌های بلندمرتبه، نسبت شکل‌پذیری بیش‌تر از تعداد طبقات سازه بر ضریب رفتار تأثیر می‌گذارد.