خلاصه

معمولا از اثرات اندرکنش خاک و سازه (SSI) در طراحی سازه های مرسوم، چشم پوشی می شود. این امر سبب محافظه کارانه شدن طراحی میگردد. اندرکنش خاک و سازه برای سازه های سنگین و سخت با پی های عمیق بسیار مهم است. سازه های ویژه مثل نیروگاههای هستهای ساخته شده بر روی خاک از جمله سازه هایی هستند که اندرکنش خاک و سازه در آنها اهمیت دارد. از این رو در این سازهها تحلیل های بسیار پیچیده ای برای در نظر گرفتن اثرات SSI انجام میشود. در این مقاله یک ساختمان راکتور PWR در دو حالت با زیرسازهای از جنس سنگ سخت و خاک با استفاده از کد محاسباتی اجزای محدود SASSI 2000 مدل سازی میشود و سه تاریخچه زمانی منطبق بر طیف طرح ساختگاه فرضی به عنوان ورودی زلزله انتخاب شده و مقادیر شتاب در ترازهای مختلف سازه در دو حالت زیرسازه از جنس خاک و سنگ مقایسه میشوند تا از این طریق اثرات اندرکنش خاک و سازه و مقادیر شتاب تغییر یافته بررسی شوند.

کلمات کلیدی: تحلیل اندرکنش خاک و سازه، SASSI 2000

ٌ. مقدمه

در ارزیابی بار لرزهای اعمالی به سازه باید جنبه های مختلفی مثل شناسایی منبع لرزهزا، اثرات مسیر حرکت موج، اثرات محلی ساختگاه و اندرکنش خاک و سازه در نظر گرفته شود. در طراحی مهندسی، اثرات منبع لرزه زا معمولا پارامترهایی چون بزرگای زلزله، مکانیزم گسلش و فاصله از ساختگاه میباشد. اثرات مسیر حرکت موج، شامل کاهندگی امواج لرزهای هنگام حرکت از منبع زلزله به سمت ساختگاه می شود. اثرمحلی ساختگاه دربرگیرنده تشدید یا کاهش فرکانس در هنگام گسترش موج از میان خاک و انتقال آن به سطح زمین است. نتیجه نهایی این سه مرحله “حرکت سطح آزاد زمین ” نامیده می شود. این حرکت مقدار زلزلهای است که با در نظر گرفتن سه پارامتر بالا از کانون زلزله به سطح آزاد زمین رسیده است. عبارت ” سطح آزاد زمین” بیانگر آن است که در این سطح هیچ سازهای وجود ندارد و عملیات خاکبرداری در آن انجام نشده است. در نهایت تحلیل اندرکنش خاک و سازه با در نظر گرفتن انعطافپذیری فنداسیون زیرِ سازه و تفاوت بالقوه حرکت پی و حرکت سطح آزاد زمین انجام می شود. در واقع اندرکنش خاک و سازه به محاسبهی مقدار واقعی بار لرزه ای تجربه شده توسط سیستم سازه- پی- خاک میپردازد که توسط حرکت آزاد سطح زمین ایجاد شده است. شکل زیر نمایی شماتیک از مراحل تحلیل بار لرزه ای ورودی یک سازه را نشان میدهد.

شکلٌ: نمایش شماتیک ارزیابی میزان بار زلزله ورودی یک سازه

پاسخ سازه در برابر زلزله بستگی به ویژگی های حرکت زمین، خاک و سازه دارداساساً. حرکت پی سازه های احداث شده بر روی سنگ یا خاکِ بسیار سخت، همانی است که در صورت عدم احداث سازه در آن نقطه ایجاد می شد (حرکت سطح آزاد زمین). در خاک های نرم به علت کوپل شدن خاک و سازه هنگام زلزله، حرکت سطح آزاد متفاوت از حرکت پی می باشد.

ٍ. اهمیت اندرکنش خاک و سازه در سازههای مختلف

معمولا از اثرات اندرکنش خاک و سازه در طراحی سازه های مرسوم، چشم پوشی می شود. این امر باعث محافظه کارانه شدن طراحی می شود. اندرکنش خاک و سازه برای سازه های سنگین و سخت با پی های عمیق و یا سازه هایی که سیستم باربر آنها باعث سختی پی شده است، بسیار مهم است. نیرو گاه های هسته ای ساخته شده بر روی خاک از جمله سازه هایی هستند که اندرکنش خاک و سازه در آنها اهمیت دارد. اثرات اندرکنش خاک و سازه مهم است و معمولا نمی توان از آن چشم پوشی کرد. برای در نظر گرفتن اثرات SSI، مقررات طراحی ساختمانهای مرسوم، مقدار بار

۱free-field ground motion 2free-field

جانبی استاتیکی معادل را کاهش میدهند. در سازه های ویژه مثل نیروگاههای هسته ای، تحلیل های بسیار پیچیده ای برای در نظر گرفتن اثرات SSI

انجام می شود.