Skip to main content
SUPERVISOR
Farhad Behnamfar
فرهاد بهنام فر (استاد راهنما)
 
STUDENT
امیراحمد خامسی پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1382

TITLE

Analyzing low wave propagation in infinite medias with arbitrary lateral boundary by the thin layer method
The main purpose in this thesis is to obtain the stiffness matrix for an irregular and non-vertical boundary to analyze the soil-structure interaction by Thin Layer Method (TLM). This method analyses the wave propagation in layered media as like as the surface soil in the earth. It is assumed that the variation of soil properties in the regularly layered media is perpendicular to the layer plains and is in vertical direction. The soil properties are homogenous in horizontal direction. In this method the wave propagation is analyzed using the continuum equations in horizontal direction. In the other direction, perpendicular to the layer plains, a numerical solution is used. This formulation leads to the stiffness matrix of a vertical boundary. An extra mesh with a set of nodes must be defined for the intersection of vertical boundary and an irregular zone to assemble the two systems. In this technique with assuming the non-vertical boundary with arbitrary shape a number of hyper elements which their boundaries contain the nodal points at the non-vertical boundary are assumed. With determining the stiffness matrices of hyper elements and assembling them to prepare the matrix of total system and condensing this matrix the stiffness matrix of the non-vertical boundary can be achieved. The formulation of this method can be written in time or frequency domain; here it is written in frequency domain. The input of the written program are frequency of wave propagation and geometric properties of the medium. The results can be transferred to time domain by the Fourier transform to obtain the real nodal displacements. Earthquake waves are commonly divided into two types, called Love waves and Rayleigh waves. For the Love waves the motion of particles is perpendicular to the propagation direction and in Rayleigh waves it is in the propagation plain. In this thesis the stiffness matrix is determined for the first type of waves and the results are checked by solving some examples.
هدف اصلی در این پایان نامه، بدست آوردن ماتریس سختی یک مرز نامنظم و غیر قائم در روش لایه های نازک جهت تحلیل انتشار موج و اندرکنش سازه و خاک می باشد. روش مذکور انتشار امواج در محیط های لایه ای مانند خاک نزدیک سطح زمین را مورد تحلیل قرار می دهد. خصوصیات این لایه ها در جهت عمود بر لایه تغییر پذیر است و در جهت افقی همگن می باشد. روند معمول فرمولبندی در این روش به صورتی است که ماتریس سختی برای یک مرز قائم بدست می آید و در محل برخورد لایه های خاک به محیط نا منظم مورد تحلیل، باید توسط شبکهبندی و ایجاد گرههای اضافی در فاصله بین مرز خاک وسازه، این دو قسمت را به یکدیگر متصل کرد. از آنجا که در اکثر مسائل عملی مرز قائمی برای محیط نا منظم سازه ای وجود ندارد، اهمیت حل این مشکل مشخص میشود. در این پایان نامه تکنیکی ابداع گشته که ترکیب یا اجتماع هایپرالمانهای مرزی نام گرفته است. در این تکنیک با در نظر گرفتن مرز غیر قائم به هر شکل دلخواهی، چند هایپرالمان مجاور به صورتی که مرزهای آنها در بر گیرنده گرههای مرزی مسأله باشند ایجاد خواهد شد و پس از بدست آوردن ماتریس سختی آنها و بر هم نهی ماتریسها، ماتریس سختی سیستم کلی به دست میآید. در گام بعدی این ماتریس با ماتریس سختی محیط نیم بی نهایت متصل به آن برهم نهی میشود. سپس با چگالکردن ماتریس سختی کل و بیرون آوردن گرههای مرزی، ماتریس سختی مرز غیر قائم حاصل خواهد شد. در تئوری لایههای نازک معادله انتشار موج در امتداد لایه ها از حل معادلات حرکت در محیط پیوسته همگن بدست میآید. سپس با مشبندی روی مرز لایهها و حل مودال سیستم در جهت قائم میدان جابجایی کل محیط بدست میآید. در این روش می توان معادلات را در حوزه زمان و یا فرکانس نوشت که در این پایاننامه این معادلات در حوزه فرکانس نوشته میشوند و ورودیهای مسأله، فرکانس انتشار موج در محیط و مشخصات فیزیکی و هندسی محیط است. جوابهای بدست آمده را می توان با تبدیل معکوس فوریه به حوزه زمان برد تا مقدار حقیقی تغییر مکانها بدست آیند. امواج زلزله عموماً به دو دسته تقسیم می شوند. موج لاو و ریلی. در موج لاو حرکت ذرات عمود بر امتداد انتشار موج و به صورت افقی می باشد(از نوع امواج SH) که فقط در لایه های سطحی زمین به چشم میخورد و در بحث لرزهای سازهها اهمیت پیدا میکند. در امواج ریلی حرکت ذرات در دو راستای انتشار موج (از نوع امواج P) و عمود بر امتداد انتشار به حالت قائم (از نوع امواج SV) میباشد. بهخاطر تفاوت در ماهیت این دو حرکت، معادلات حاکم در این دو موج غیر درگیر هستند و میتوان برای هر کدام جداگانه معادلات را بسط داد و دو ماتریس سختی مستقل برای آنها بهدست آورد. در کار عددی انجام شده در این پایاننامه ماتریس سختی مرز غیر قائم برای امواج لاو بهدست آمده است و با حل چند مثال صحت جوابها آزموده شده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی