بررسی اثرات مفید و مخرب اندرکنش خاک و سازه با استناد به طیف خرابی

Abstract

پاسخ سیستم سازه با وجود اندرکنش خاک و سازه تابعی از عوامل مانند ابعاد سازه، خصوصیات دینامیکی سازه، پروفیل خاک و خصوصیات زلزله اعمالی است. پاسخ سیستم‌های اندرکنشی تحت بارگذاری لرزه‌ای عموما به صورت غیرخطی می‌باشد. اگر چه رفتار غیرخطی خاک و وجود برکنش، انرژی زیادی را در سطح مشترک بین خاک و سازه مستهلک می‌سازد و اثری مفید برای در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه به شمار می‌آید، اما از طرفی ممکن است باعث تغییر شکل‌های ماندگار بیش از اندازه در سازه گردد و لذا این اثر مخرب نیز باید به صورت همزمان مدنظر قرار داده شود. در این مقاله به منظور بررسی اثرات مفید و مخرب اندرکنش خاک و سازه در حوزه رفتار غیرخطی خاک و سازه، مقایسه طیف خرابی سیستم با پای انعطاف پذیر و سیستم با پای ثابت بر اساس شاخص خرابی پارک و انگ برای سیستم‌های یک درجه آزادی ارائه می‌گردد. این سیستم‌های یک درجه آزادی دارای رفتار غیرخطی هستند که بر تیر با بستر غیر ارتجاعی وینکلر قرار دارند. طیف‌های خرابی برای چنین سیستم‌هایی با در نظر گرفتن سه زلزله ثبت شده بر خاک نرم و برای نسبت‌های مختلف لاغری در سازه، فرکانس بی‌بعد و شکل‌پذیری بدست می‌آیند. نتایج این مطالعه نشان می دهد که اگرچه در بسیاری از سازه‌ها اندرکنش خاک و سازه اثری مفید در کاهش نیاز لرزه‌ای اعمالی به سازه دارد، اما در برخی از حالات نسبت سختی سازه به خاک، اندرکنش خاک و سازه خسارت لرزه‌ای اعمالی را در سازه‌های با پریود کم و روی خاک نرم افزایش می‌دهد.