اثر وابستگی سختی دینامیکی خاک به فرکانس زلزله و تاثیر پارامترهای اندرکنشی بر پاسخ ارتجاعی و غیرارتجاعی سیستم‌های خاک - سازه

در تحلیل و طراحی لرزه‌ای سازه ها عموماً فرض می‌شود که خاک زیر شالوده صلب است و از انعطاف پذیری آن صرف نظر می‌گردد. با در نظر گرفتن انعطاف پذیری خاک زیر پی، انتظار می‌رود که پاسخ سازه تحت تاثیر متقابل اندرکنش دینامیکی سیستم خاک و سازه قرار گیرد. به طور کلی مقادیر مختلف پارامترهای موثر خاک و سازه بر پاسخهای لرزه ای تاثیرات متفاوتی خواهند گذاشت. در این مطالعه با استفاده از یک تحلیل پارمتریک، اثرات پارامترهای موثر خاک و سازه مانند جرم و اینرسی دورانی سازه و پی، نسبت سختی سازه به خاک، نسبت ارتفاع به بُعد سازه ، نسبت جرم سازه به جرم خاک و همچنین اثر وابستگی سختی دینامیکی خاک به فرکانس تحریک زمین بر پاسخ‌های ارتجاعی و غیرارتجاعی سازه مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش خاک زیر پی به روش مخروطی مدل شده است، و برای تحلیل سیستم خاکسازه از روش زیرسازه استفاده شده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که، وابستگی سختی دینامیکی خاک به فرکانس تحریک زمین، تاثیرقابل ملاحظه‌ای بر پاسخ غیرارتجاعی و ارتجاعی سازه‌های یک درجه آزاد نخواهد داشت. بنابراین می‌توان برای سازه‌های با شالوده‌های سطحی، با دقت قابل قبولی سختی دینامیکی خاک را به صورت مستقل از فرکانس مدل کرد. هرچند که پارمترهای موثر خاکسازه نظیر نسبت جرم سازه به خاک، فرکانس بی‌بعد و نسبت لاغری تاثیر قابل توجهی بر پاسخ سیستمهای خاکسازه با پی سطحی خواهند گذاشت.

Influence of frequency-dependent dynamic soil stiffness and interacting parameters on elastic and inelastic response of soil-structure systems

In seismic analysis and design of structures, it is generally assumed that the soil beneath the foundation is rigid and, thus, its flexibility is not taken into account. Soil flexibility can affect the response of structures through complex phenomenon of dynamics soilstructure interaction effect. It is believed that effective soil and structural parameters could in some case significantly influence seismic response of structures in different manners and conditions. In this study, through an intensive parametric study, the effect of key parameters of soilstructures for both constantstrength and constantductility conditions are examined. In this regard, the effect of foundation mass, structure and foundation mass moment of inertia, structuretosoil stiffness ratio, structural aspect ratio, the ratio of structural mass to soil mass, and, more importantly, the effect of frequencydependent soil dynamic stiffness on the elastic and inelastic response of superstructures are investigated. The results of this study indicate that excitation frequency dependence, foundation mass and mass moment of inertia have insignificant effects on the base shear coefficient, displacement amplification factor of soilshallow foundation systems. Nevertheless, other parameters such as soil foundationtostructure mass ratio and dimensionless frequency and aspect ratio could have considerable effects on the response of the soilshallow foundation SDOF systems.