تحلیل لرزه‌ای سیستم خاک-ساختمان بتن مسلح در فضای زمانی با مدلسازی عددی انتشار موج لرزه‌ای

اندرکنش بین سازه، پی و خاک زیرین آن (بستر انعطاف‌پذیر) رفتار سازه را نسبت به حالت بستر صلب تغییر می‌دهد. روش مستقیم در تحلیل مسئله اندرکنش خاک- سازه به دلیل امکان مدل‌سازی رفتار غیرخطی سازه و خاک و رفتار واقعی سازه بخصوص در رویکرد طراحی براساس عملکرد از اهمیت بالایی برخوردار است. مدل‌سازی اجزای محدود مسئله اندرکنش خاک- سازه به روش مستقیم چالش‌هایی مانند مدل‌سازی صحیح محیط نیم‌بینهایت خاک با در نظرگرفتن اثرات اینرسی، میرایی تشعشعی، انتشار موج و اعمال مناسب و صحیح شتاب‌نگاشت زلزله به مدل در مرزهای بریده‌شده ناحیه دور همزمان با مرز جاذب انرژی را با خود به همراه دارد. در این مقاله، روش مستقیم با دقت بالا و در عین حال کاربردی برای رفع چالش‌های مذکور جهت اعمال در نرم‌افزارهای اجزای محدود معرفی می‌شود. این روش، براساس ترکیب روش کاهش دامنه با مرزهای جاذب لایزمر می‌باشد که پس از اعمال در نرم‌افزار اجزای محدود آباکوس راستی‌آزمایی می‌گردد. اختلاف پاسخ‌های حاصل از تحلیل به روش اندرکنشی پیشنهادی در این مقاله، با نتایج روش‌های اندرکنشی مرسوم وینکلر نشان داد که تحلیل اندرکنشی پیشنهادی از دقت بیشتری برخوردار است. در ادامه، برای نشان دادن قابلیت‌های این روش در حل مسائل متداول مهندسی، رفتار لرزه‌ای سه نوع سازه بتنی کوتاه، میان و بلندمرتبه تحت زلزله‌های مختلف تحلیل و پارامترهای محتوای فرکانسی زلزله، نوع خاک، حوزه زلزله به تفصیل بررسی گردید. نتایج تحلیل نشان داد که پارامترهایی نظیر محتوای فرکانسی، نوع خاک و حوزه زلزله بر میزان و روند پاسخ‌های تحلیل تاثیرگذار است. برای مثال، در این تحقیق به صورت کلی، پاسخ‌های سازه کوتاه‌مرتبه و زلزله‌های حوزه نزدیک بیشتر از سایر حالت‌ها به‌دست آمد.

seismic analysis of soil-concrete structure system in time domain by numerical modeling of earthquake wave propagation

the behavior of a structure changes when it interacts with underlying soil, which acts as a flexible base, as compared to a rigid base condition. given the importance of performance-based design, the direct method for soil-structure interaction (ssi) problem is essential for accurate characterization of the non-linear behavior of the soil and the structure. using direct method in fe modeling of ssi problem poses several challenges. these include accurately representing the semi-infinite soil domain, accounting the inertia effects, radiation damping, and wave propagation, and properly applying earthquake ground motions at the boundaries, which coincide with the energy-absorbing boundaries. this article presents a precise and practical approach to tackle these difficulties, which is well-suited for implementation in fe software such as abaqus. this approach utilizes the combination of the domain reduction method (drm) and lysmer energy-absorbing boundaries. the accuracy of the model is assessed by some validations and compared by traditional winckler’s approaches; results showed the superior accuracy of the proposed approach. in addition, this method is used to demonstrate its efficiency in solving typical engineering issues. furthermore, to demonstrate the capabilities of this method in solving engineering problems, seismic analyses of three types of concrete structures (low, mid, and high-rise) under various seismic scenarios are investigated. seismic frequency content, soil type, and other parameters are examined. the analysis results demonstrate the substantial impact of mentioned characteristics on the structural reaction. in particular, the research findings suggest that low-rise structures show greater responses in comparison to other structures in this study.