عنوان پایان‌نامه
فشار دینامیکی ناشی از زلزله خاک بر روی دیوارهای زیرزمین های عمیق ساختمان
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مکانیک خاک وپی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1766;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 57413
- تاریخ دفاع
- ۲۲ اسفند ۱۳۹۱
- دانشجو
- سپهر سلیمانی
- استاد راهنما
- شاهرخ مالک, علی فاخر
- چکیده
- فشار خاک بر روی دیوار در هر دو حالت استاتیکی و دینامیکی مقوله¬ای است که افراد زیادی در گذشته تحقیقات زیادی در مورد آن انجام داده¬اند. شناخت صحیح مقدار فشار وارده بر دیوار از سوی خاک به منظور طراحی صحیح دیوارها و حفظ جان انسان¬ها از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. در حالت فشار استاتیکی نتایج به دست آمده از تحقیقات گوناگون تا حدود زیادی به یکدیگر شبیه می¬باشد، اما در قسمت دینامیکی، ناسازگاری¬های فراوانی مشاهده می¬شود. از جمله این ناسازگاری¬ها می¬توان به تفاوت زیاد در نتایج به دست آمده از روش تحلیلی و آزمایشگاهی اشاره نمود. همچنین ارائه گزارش¬های ضد و نقیض در رابطه با خرابی دیوار زیرزمین¬ها و پل¬ها در نقاط مختلف دنیا بیانگر این امر است که متغیر فشار دینامیکی خاک به دلیل پیچیدگی فراوان آن به درستی شناخته نشده و نیازمند تحقیقات بیشتر است. هدف از این تحقیق، بررسی تناقض¬های موجود در روش¬ها و گزارش¬های مختلف و ارائه راه حلی برای برطرف کردن آن¬ها می¬باشد. به این منظور یک مدل¬سازی عددی به وسیله نرم¬افزار PLAXIS انجام گرفت و اندرکنش خاک و سازه، به منظور بررسی شرایط واقعی، به همراه تحلیل تاریخچه زمانی مورد بررسی قرار گرفت. رکوردهای زلزله متناسب با خاک تهران انتخاب و با استفاده از یک مدل رفتاری پیشرفته، میرایی نیز در مدل وارد گردید. در مدل¬های ساخته شده، تمرکز اصلی بر روی تغییر سختی خاک بود. به همین منظور، از اطلاعات سازندهای موجود در تهران استفاده گردید. سازندهای موجود بر اساس سختی (سرعت موج برشی) دسته¬بندی گردیده و مقدار فشار دینامیکی خاک بر روی دیوار زیرزمین یک ساختمان در هر یک از این خاک¬ها مورد بررسی قرار گرفت. همچنین با تغییر تعداد زیرزمین¬ها، اثر تغییر عمق نیز بر روی اضافه فشار دینامیکی مشاهده گردید. نتایج بیانگر این امر می¬باشد که افزایش سختی خاک موجب افزایش اضافه فشار دینامیکی وارد بر روی دیوار زیرزمین می¬باشد. این امر می¬تواند به دلیل حرکت جانبی ساختمان در حین زلزله به سمت خاک و تغییر فاز آن از حالت سکون به حالت مقاوم باشد که در خاک¬های سخت بسیج شدن نیرو نیازمند تغییر مکان کمتری می¬باشد. به همین دلیل در خاک¬های سخت اضافه¬ فشارهایی در حد نتایج رابطه وود مشاهده می¬گردد و با کاهش سختی این فشار کاهش می-یابد، به طوریکه در خاک¬های سست هیچگونه اضافه فشار دینامیکی مشاهده نمی¬شود. بنابراین و مطابق دسته¬بندی¬ خاک¬ها، در خاک¬هایی با مشخصات زمین نوع 1 و سازند A، بیشترین فشار و در خاک¬هایی با مشخصات زمین نوع 4 و سازند D، کمترین فشار دینامیکی ایجاد خواهد شد. توزیع فشار بر روی دیوار مشابه یک مثلث برعکس می¬باشد، به طوریکه در بالاترین تراز شاهد بیشترین فشار و در طبقات پایین¬تر کاهش فشار دینامیکی مشاهده می¬شود. با افزایش عمق زیرزمین¬ها مشاهده گردید که در اعماق بیشتر از 12 متر اضافه فشار دینامیکی خاک از بین رفته و دیوار تنها تحت فشار استاتیکی خاک در حالت سکون است. همچنین کاهش تعداد طبقات نیز موجب مشاهده فشار دینامیکی بسیار زیاد بر روی دیوار زیرزمین گشت که این مورد نیازمند تحقیقات بیشتر می¬باشد.
- Abstract
- Seismic soil pressure is not a completely known phenomenon unike static soil pressure. There are some major contradictions between analytical and experimental results, and also, in the reports of damaged basement walls after earthquake all around the world. The presented study evaluates the effect of soil stiffness on the amount and distribution of dynamic soil pressure on deep building basements and try to give the reason for these contradictions. Dynamic elasto-plastic finite element analysis are performed for this investigation. The role of factors such as the number of basements and the depth of bed-rock are also investigated. The presented analysis are performed for 4 types of Tehran soils which are selected based on 4 categories of alluviums. The results indicate that larger soil dynamic pressure is applied to basement wall by stiffer soil than soft soil and viceversa. The amount of the pressure varies from the result of Wood’s theory in soil type 1 (stiff soil) and decreases to zero in soil type 4 (soft soil). Moreover, the distribution of dynamic soil pressure resembles a reverse triangle and larger pressure is applied to upper basements. Deeper basements’ walls suffer less excess dynamic presure and below the depth of 12 m, this amount goes to zero. But, in 1 story basement buildings, the results are much more than Wood’s theory and need more researches. The aim of this research is to give simple recommendations for different soil with different stifnesses for design purposes.
