تعیین طیف طراحی سرعت برای خاک‌های نوع I و II ایران

Abstract

در زمین‌لرزه‌های مخرب، همواره خرابی‌های بسیاری در سازه‌هایی مانند شریان‌های حیاتی و لوله‌های مدفون همگام با تخریب ساختمان‌های با جرم زیاد مشاهده شده است. این تخریب‌ها گاه آسیب‌های به مراتب جدی‌ را به‎وجود آورده است. میزان نیروی جذب شده و خرابی‌های ناشی از زمین‎لرزه‌ در سازه‌های روزمینی، متناسب با اینرسی و جرم آنهاست. به‌گونه‌ای که با افزایش شتاب، میزان نیروهای وارده نیز بیشتر می‎شود. این در حالی است که در سازه‌های مدفون رفتار سازه تحت تأثیر رفتار خاک پیرامونی بوده و جرم سازه در مقایسه با خاک محیطی خود بسیار ناچیز و قابل اغماض است. بنابراین استفاده از روش‎های مبتنی بر متغیر شتاب زمین‎لرزه‌ در طراحی چنین سازه‌هایی نمی‎تواند به تنهایی کافی باشد و وجود طیف طراحی سرعت در کنار طیف شتاب موجود در آیین نامه 2800 ساختمانها ضروری به نظر می‎رسد. زیرا طراحی لرزه‌ای چنین سازه‌هایی بر پایه روش پاسخ تغییر مکان است. به این صورت که ابتدا جابه‎جایی زمین در محل سازه مدفون با استفاده از طیف پاسخ سرعت محاسبه و برهم‌کنش میان زمین و سازه زیرزمینی با روش شبه‎استاتیکی تحلیل می‌شود. طیف پاسخ سرعت برای طراحی لرزه‌ای سازه‌های مدفون بر پایه بیشینه پاسخ لایه سطحی زمین در اثر ورود شتاب مورد نظر به لایه زیرین در یک مدل تحلیلی پروفیل خاک به دست می‌آید. در این پژوهش سعی شده است تا با توجه به اطلاعات شتاب‌نگاشتی که از زمین لرزه‌های مختلف در ایران به دست آمده است، به تعیین منحنی ضریب طیفی سرعت برای خاک‌های نوع I وII پرداخته شود. برای این منظور، از میان اطلاعات شتاب‌نگاشتی دریافتی از مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، 306 شتاب‌نگاشت افقی خاک نوع I و 323 شتاب‌نگاشت افقی خاک نوع II انتخاب شد. طیف بهنجار شده سرعت هر شتاب‌نگاشت بر مبنای بیشینه مقادیر دامنه سرعت و شتاب به‎صورت جداگانه به دست آمد. بر این اساس برای هر یک از این دو نوع خاک،‌ دو مجموعه طیف پاسخ سرعت بهنجار شده به دست آمد. سپس برای هر مجموعه، طیف طراحی میانه و 84% تعیین شد. در پایان مدل ریاضی منحنی‌های ضریب طیفی سرعت تعیین و در قالب فرمول برای شرایط خاک نوع I وII در ایران ارائه شده است.