تعیین طیف طراحی سرعت برای خاک‌های نوع I و II ایران

تعیین طیف طراحی سرعت برای خاک‌های نوع I و II ایران

عباس مهدویان1* و میثم حسنی2

تاریخ دریافت:  26/ 03/ 1392                                  تاریخ پذیرش: 04/ 08/ 1392

چکیده

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.

کلیدواژه‌ها: طیف پاسخ، طیف طراحی سرعت، شریان های حیاتی، خاک نوع I وII.

1استادیار، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

* نویسنده مسئول: عباس مهدویان؛ E-mail:a_mahdavian@sbu.ac.ir