بررسی نقش ضربه بر سازه های مجاور با درنظرگرفتن اندرکنش خاک-سازه و اندر کنش متقابل

STUDENT

DEGREE

YEAR

Duringsevereearthquakes, adjacentbuildingswhicharebuiltwithinsufficient distanceimpacteachothercalledpounding.Thedifference between dynamiccharacteristics ofadjacentstructurescausesout-of-phasevibration whichis themainreasonof pounding.Populationgrowthandlivableurbaace limitationsledtotheplacementofthebuildingswithinsufficient distanceand concentratedinthemostpopulousareas. Therearetwowaysforforce transmissionin structureslocatedbesideeachother.Thefirstis theimpactbetween adjacent floorsandthesecondoneistheforcetransferthroughtheunderlying soilcalledstructure-soil-structure interactionorcrossinteraction. This studyinvestigatestheeffectofpoundingconsideringsoil-structureinteraction andstructure-soil-structureinteraction.Forthispurpose,the equationsof themotion ofstructureswithonedegreeoffreedom with assumingsoil-structureinteraction andcrossinteractionareinvestigated.Thentheeffectofthecrossinteractionon thenaturalfrequencyof the systemandthestructuralresponseare discussed.In addition,thepoundingpossibility basedontheexcitationfrequencies is discussed.The equationsare studiedboth in frequencyand timedomain,and the soilissimulatedbyconcentratedspring-damper system.Inthenextsection, adjacentsteelstructures having3-12storiesarestudiedfor3differentdistances betweenthemand two statesoffixedbaseand flexiblebase.Inthissection,soil- structureinteractionis modeledwithbeamonnonlinearWinklerfoundation, and crossinteractionisapplied with concentratedspring-damper systembetween twoadjacentfoundations.Inthisstudy,Openseessoftwareis usedfortime historyanalysis.Inaddition toahighvarietyofbehavioral modelsforstructural modeling, thissoftwarehasthepotentialofmodelingavarietyofproposed soil behavior.Inthissection,theeffectofdistancebetweentwoadjacentbuildings,soil-structureinteractionandstructure-soil–structureinteractiononreactions suchasimpactforce,displacement, shearforcesandplasticrotationofbeams andcolumnsarediscussed. Key Words: Impact between adjacent buildings, soil-structure interaction, cross interaction, natural frequencies, structural response

در طی زلزله های شدید سازه هایی که در مجاورت یکدیگر ساخته شده اند و دارای فاصله ی کافی از هم نمی باشند به یکدیگر برخورد کرده که اصطلاحاً به آن پدیده ی ضربه می گویند. اختلاف بین مشخصات دینامیکی سازه های مجاور باعث ارتعاش غیر هم فاز آن ها شده که علت اصلی پدیده ی ضربه می باشد. افزایش جمعیت و محدودیت فضای شهری قابل سکونت منجر به قرارگیری ساختمانها در فاصله ی کم وبه صورت متراکم در اکثر مناطق پرجمعیت شده است. در بحث ضربه بین ساختمانهای مجاور انتقال نیرو علاوه بر ضربه، از طریق دیگری یعنی خاک زیر آن نیز صورت می پذیرد که به اندرکنش سازه- خاک-سازه و یا اندرکنش متقابل موسوم است و به آن توجه کمتری می شود. در این تحقیق به بررسی نقش ضربه با در نظر گرفتن اندرکنش خاک-سازه و اندرکنش سازه-خاک-سازه پرداخته شده است. برای این منظور با حل معادلات حرکت مربوط به سازه های یک درجه آزاد مجاور و با فرض اندرکنش خاک-سازه و اندرکنش متقابل، به بررسی نقش اندرکنش متقابل بر فرکانس های طبیعی سیستم و پاسخ سازه پرداخته می شود. همچنین امکان وقوع ضربه بر طبق فرکانس تحریک مورد بحث قرار می گیرد. در این بخش از مطالعات، حل در دو حوزه ی فرکانس و زمان انجام شده و شبیه سازی خاک به وسیله ی سیستم متمرکز فنر-میراگر صورت گرفته است. در بخش بعدی، سازه های فولادی 3 تا 12 طبقه ی مجاور در سه فاصله ی مختلف و با دو حالت تکیه گاه گیردار و انعطاف پذیر بررسی شدند. در این بخش، اندرکنش خاک-سازه طبق مدل تیر بر فونداسیون غیرخطی وینکلر و اندرکنش متقابل با استفاده از سیستم فنر-میراگر متمرکز اعمال شده است. جهت تحلیل تاریخچه زمانی از نرم افزار استفاده شده است. این نرم افزار علاوه بر مدل سازی انواع مدل های رفتاری برای سازه، قابلیت بالایی نیز در مدل سازی انواع رفتارهای پیشنهاد شده برای خاک دارد. در این بخش نتایج به صورت تأثیر فاصله بین دو ساختمان مجاور بر میزان واکنش و نیز تأثیر اندرکنش خاک-سازه و اندرکنش سازه-خاک-سازه بر واکنش ها از جمله نیروی ضربه، تغییرمکان و برش طبقات و مجموع چرخش خمیری تیرها و ستون های طبقات ارائه می گردد. کلمات کلیدی: ضربه بین ساختمانهای مجاور، اندرکنش خاک-سازه، اندرکنش متقابل، فرکانس های طبیعی سیستم، پاسخ لرزه ای سازه