مطالعه‌ی پارامتری اندرکنش سازه-خاک-سازه در حوزه‌های زمان و فرکانس

در این مقاله، با تمرکز بر تحلیل اندرکنش سازه-خاک-سازه، رفتار دینامیکی همزمان دو سازه ی مجاور و متکی بر بستر انعطاف پذیر مورد مطالعه قرار گرفته است. شاخص‌های اصلی معرف این سیستم سازه خاکسازه به صورت چند پارامتر بی بعد معرفی و درنظر گرفته شده و با منظور کردن بازه‌ای منطقی از مقادیر، حالات متنوعی شامل اغلب موارد عملی ممکن محاسبه گردیده است. انعطاف پذیری خاک و همبستگی دینامیکی دو سازه از طریق خاک، با استفاده از تعبیه‌ی فنرها و میراگرهایی در تکیه گاه سازه اعمال شده و مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حرکت در حوزه های زمان و فرکانس برای دو سیستم یک درجه آزاد مجاور حل شده و از این طریق مطالعه پارامتری اثر اندرکنش سازهخاک سازه بر واکنش‌ها ممکن گردیده است. در نتیجه‌ی تحلیل‌های دینامیکی هارمونیکی، فرکانس های طبیعی، نسبت‌های میرایی و دامنه ی واکنش دینامیکی سیستم محاسبه گردیده و با حالت عدم وجود سازه‌ی مجاور مقایسه گردیده است. همچنین حالات محتمل برای وقوع ضربه بین دو سازه‌ی مجاور تعیین شده است. در انجام تحلیل‌ها، کاربرد تحلیل در حوزه ی فرکانس و در حوزه ی زمان برای مطالعات فوق بررسی گردیده و نشان داده شده که با تمهیدات مناسب می‌توان از هر دو تحلیل به نتایج یکسانی از محاسبه اندرکنش بین سازه‌های مجاور دست یافت. در نتیجه، مشاهده شده که درنظر گرفتن اندرکنش متقابل در اغلب حالات منجر به افزایش فرکانس‌های طبیعی سیستم شده که به بیشترین افزایش مربوط به حرکت افقی پایه، تا بیش از %20 ،می‌باشد. از سوی دیگر، در مودهای مربوط به حرکت افقی روسازه تغییر فرکانس چندانی مشاهده نمی‌شود. همچنین، مجاورت تاثیر چندانی بر مشخصات دینامیکی ساختمان‌های کوتاه و سنگین ندارد، در حالیکه ساختمان بلند و سبک بیشتر تحت تاثیر مجاورت است طوریکه نسبت میرایی چنین سیستمی در حرکت گهواره‌ای تا دو و نیم برابر افزایش می‌یابد. اندرکنش متقابل سازه‌های سبک و بلند در خاکهای نرم تر موجب افزایش پاسخ سازه سخت تر تا حدود %40 و کاهش پاسخ سازه نرم تر تا حدود %15 می‌شود، اما روی خاک سخت پاسخ هر دو سازه کاهش می‌یابد که بیشینه تغییر، حدود %40 می‌باشد.

Parametric Study of Structure-Soil-Structure Interaction in Time and Frequency Domains

In this paper, focusing on structuresoilstructure interaction, dynamic behavior of two adjacent structures with flexible base is studied. The main identifiers of this structuresoilstructure interaction system are defined with dimensionless parameters. With considering a logical range of the parameters, various states including most practical cases are calculated. Soil flexibility and dynamic correlation between two adjacent structures through the soil are accounted for using springs and dashpots at the base of the structures. The equations of motion are solved in time and frequency domains for two adjacent single degree of freedom systems to make it possible to study parametrically the effect of structuresoilstructure interaction on the responses. As a result of harmonic analysis, natural frequencies with and without considering damping, damping ratios and amplitude of the system’s dynamic responses are calculated and compared with those of the single building (no adjacency). Also, the cases prone to a possible pounding are recognized. By analyzing such a system in both time and frequency domain, it is shown that with appropriate arrangements, both of the analysis procedures result in the same responses for an interaction problem.