بررسی و مرور پژوهش های انجام شده در خصوص اثر اندرکنش خاک–سازه بر عملکرد لرزه ای سازه های فولادی

سازه های فولادی به دلیل شکل پذیری و ظرفیت جذب انرژی بالا در طراحی لرزه ای کاربرد فراوانی دارند. با این حال، رفتار لرزه ای واقعی آنها نه تنها تابع مشخصات سازه ای بلکه متاثر از ویژگی های خاک بستر نیز هست. پدیده «اندرکنش خاک–سازه» (SSI) نشان دهنده تاثیر متقابل پاسخ دینامیکی خاک و سازه است؛ در آن دو مکانیسم اصلی مطرح اند: اندرکنش جنبشی (تغییر فرکانس و دامنه حرکت ورودی در اثر پراکندگی و بازتاب امواج در خاک) و اندرکنش اینرسی (اثر نیروهای اینرسی سازه بر خاک و کاهش سختی پایه). ترکیب این دو مکانیسم به کاهش سختی موثر سیستم و افزایش دوره طبیعی ارتعاش منجر می شود، به گونه ای که مطالعات نشان داده نادیده گرفتن SSI موجب کم برآوردی دوره ارتعاش و به تبع آن بیش برآوردی برش پایه و دریفت طبقات می گردد. بررسی جامع پژوهش ها آشکار می کند SSI معمولا با کاهش برش پایه و افزایش جابه جایی های نسبی طبقات همراه است. اثرات SSI در سازه های بلند و انعطاف پذیر یا خاک های نرم برجسته تر است و در زلزله های نزدیک گسل می تواند به افزایشی ناگهانی در جابجایی ها و شکل پذیری مورد نیاز در طبقات پایین بینجامد. به عنوان نمونه، پژوهشی نشان داد در قاب های خمشی فولادی بلند بر خاک نرم، دریفت طبقات پایین تا ۴۵٪ بیشتر از حالت پایه گیردار است. از این رو، کنترل تغییرمکان ها (به ویژه دریفت میان طبقه) در سازه های فولادی روی خاک نرم نسبت به کنترل نیروها اهمیت بیشتری دارد. این مطالعه مرور روایی کاملی بر مقالات دهه اخیر در حوزه سازه های فولادی با لحاظ SSI انجام داده و نتایج حاصل بر لزوم در نظر گرفتن صریح اثر خاک در تحلیل و طراحی تاکید می کند. افزون بر این، تاکید شده است که چشم پوشی از SSI می تواند به طراحی های محافظه کارانه بیش از حد یا غیرفعال منجر شده و خطر ناپایداری لرزه ای را افزایش دهد.

Keywords:

اندرکنش خاک-سازه , سازه های فولادی , قاب خمشی فولادی , قاب مهاربندی , حرکات نزدیک گسل