Skip to main content
SUPERVISOR
Farhad Behnamfar,Bijan Boroomand
فرهاد بهنام فر (استاد راهنما) بیژن برومندقهنویه (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hadi Sayyadpour Sisakht
هادی صیادپورسی سخت

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1387

TITLE

The Near-Field Method for Soil-Structure Interaction Analysis of Building Structures Resting on Shallow Foundations
The available methods to model the foundation and underlying soil can be stroked="f" filled="f" path="m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe" o:preferrelative="t" o:spt="75" coordsize="21600,21600" ), the slenderness ratio ( ) and the mass ratio ( ) were selected and a comprehensive parametric study was carried out to determine the near-field zone dimensions and dynamic properties. Then, semi-analytical relations were proposed as functions of the dimensionless parameters to calculate the near-field properties. After that, two sets of 3D examples were considered to evaluate the validity and performance of the near-field method. The first set of examples includes applying certain SSI models to an existing building and comparing with actual observed responses. In the second set of examples, a parametric study was performed with evaluating the nonlinear seismic response of five, ten, fifteen and twenty story moment-resisting frame steel buildings. Two site conditions along with different SSI modeling techniques were considered for this part of study. A nonlinear Winkler model developed by El Ganainy and El Naggar was also applied for both sets of examples to compare performance of the near-field method with another new SSI modeling technique. The results show that the near-field method is a simple yet accurate enough approach for analysis of direct SSI problems and can significantly reduce computational cost. Key Words: soil-structure interaction, near-field method, shear modulus, damping
بررسی‌های صورت گرفته پس از زلزله‌های تاریخی شاخص نشان داده است که پاسخ سازه و نرخ خسارات ایجاد شده در حین وقوع زلزله به شدت تحت تأثیر فاکتورهای ژئوتکنیکی قرار دارد. پژوهشگران مختلف روش‌های متفاوتی برای مدل‌سازی مسایل اندرکنش خاک و سازه ارائه کرده‌اند. این روش‌ها را می‌توان در دو دسته‌ی کلی روش زیرسازه و روش مستقیم تقسیم بندی کرد. روش مستقیم مبتنی بر مدل‌سازی همزمان سازه و خاک زیرین است. این روش در کنار مزایا، محدودیت‌هایی جدی دارد که از آن جمله می‌توان به بالا بودن هزینه‌ی محاسبات در این روش اشاره کرد. استفاده از روش خطی شده‌ی معادل (ELM) یکی از روش‌هایی است که با بهره‌گیری از آن می‌توان بازده روش مستقیم را تا حد زیادی افزایش داد. از آنجا که این روش برای کرنش‌های تا 88/0 درصد قابل کاربرد است، بنابراین کاربرد آن در مجاورت فونداسیون با خطا همراه است چرا که روش خطی شده‌ی معادل اثرات وجود سازه بر خاک را لحاظ نکرده و بنابراین تأثیر اندرکنش اینرسی بر مشخصات خاکِ اطراف فونداسیون درنظر گرفته نمی‌شود. در تحقیق حاضر به منظور برطرف نمودن این محدودیت روش خطی شده‌ی معادل، روش ناحیه‌ی نزدیک پیشنهاد شده است. در این روش محیط خاکی به دو ناحیه‌ی نزدیک و دور تقسیم شده و خواص مکانیکی خاک در ناحیه‌ی نزدیک با لحاظ نمودن اثرات اندرکنش اینرسی اصلاح می‌شود. برای این منظور ابتدا عوامل اثرگذار بر تغییر خصوصیات مکانیکی خاک در ناحیه‌ی نزدیک مورد شناسایی قرارگرفت و پس از بررسی این عوامل، پارامترهای بی‌بعد نسبت سختی، نسبت لاغری و نسبت جرم به عنوان پارامترهای اصلی کنترل کننده‌ی پاسخ سیستم اندرکنش خاک و سازه درنظر گرفته شده‌ و روابطی برای محاسبه‌ی این پارامترها بر اساس خصوصیات سازه و خاک توسعه داده شد. در ادامه با انجام مطالعه‌ی پارامتریک جامعی، میزان و چگونگی تأثیر این پارامترها بر خواص ناحیه‌ی نزدیک مورد بررسی قرار گرفت و روابطی نیمه تحلیلی برای محاسبه‌ی خصوصیات هندسی (ابعاد در پلان و عمق) و مکانیکی (مدول برشی و نسبت میرایی) ناحیه‌ی نزدیک پیشنهاد داده شده است. همچنین به منظور بررسی کارآیی و عملکرد روش، مثال‌هایی شامل یک ساختمان واقعی موجود و چهار ساختمان قاب خمشی فولادی فرضی درنظر گرفته شده و پاسخ‌های حاصل از اعمال روش ناحیه‌ی نزدیک در آنالیز این ساختمان‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. در مورد ساختمان واقعی، پاسخ‌های ناحیه‌ی نزدیک با پاسخ‌های ثبت شده در ساختمان مقایسه شده ولی در مورد ساختمان‌های فولادی فرضی، این پاسخ‌ها با پاسخ‌های حاصل از مدل‌های پلاستیسیته‌ی خاک مقایسه شده است. همچنین به منظور مقایسه، مدل‌سازی اندرکنش با استفاده از مدل وینکلر غیرخطی پیشنهاد شده توسط El Ganainy نیز انجام شده است. نتایج حاصل از این مثال‌ها نشان می‌دهد که تقریباً در غالب موارد، کاربرد روش ناحیه‌ی نزدیک منجر به افزایش دقت و کارآیی می‌شود. همچنین استفاده از این روش می‌تواند به میزان قابل توجهی سبب کاهش زمان و هزینه‌ی آنالیزها به روش مستقیم شود. کلمات کلیدی: اندرکنش خاک و سازه، روش ناحیه‌ی نزدیک، مدول برشی، نسبت میرایی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی