تعیین طیف طراحی سرعت برای خاک‌های نوع I و II ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

در زمین‌لرزه‌های مخرب، همواره خرابی‌های بسیاری در سازه‌هایی مانند شریان‌های حیاتی و لوله‌های مدفون همگام با تخریب ساختمان‌های با جرم زیاد مشاهده شده است. این تخریب‌ها گاه آسیب‌های به مراتب جدی‌ را به‎وجود آورده است. میزان نیروی جذب شده و خرابی‌های ناشی از زمین‎لرزه‌ در سازه‌های روزمینی، متناسب با اینرسی و جرم آنهاست. به‌گونه‌ای که با افزایش شتاب، میزان نیروهای وارده نیز بیشتر می‎شود. این در حالی است که در سازه‌های مدفون رفتار سازه تحت تأثیر رفتار خاک پیرامونی بوده و جرم سازه در مقایسه با خاک محیطی خود بسیار ناچیز و قابل اغماض است. بنابراین استفاده از روش‎های مبتنی بر متغیر شتاب زمین‎لرزه‌ در طراحی چنین سازه‌هایی نمی‎تواند به تنهایی کافی باشد و وجود طیف طراحی سرعت در کنار طیف شتاب موجود در آیین نامه 2800 ساختمانها ضروری به نظر می‎رسد. زیرا طراحی لرزه‌ای چنین سازه‌هایی بر پایه روش پاسخ تغییر مکان است. به این صورت که ابتدا جابه‎جایی زمین در محل سازه مدفون با استفاده از طیف پاسخ سرعت محاسبه و برهم‌کنش میان زمین و سازه زیرزمینی با روش شبه‎استاتیکی تحلیل می‌شود. طیف پاسخ سرعت برای طراحی لرزه‌ای سازه‌های مدفون بر پایه بیشینه پاسخ لایه سطحی زمین در اثر ورود شتاب مورد نظر به لایه زیرین در یک مدل تحلیلی پروفیل خاک به دست می‌آید. در این پژوهش سعی شده است تا با توجه به اطلاعات شتاب‌نگاشتی که از زمین لرزه‌های مختلف در ایران به دست آمده است، به تعیین منحنی ضریب طیفی سرعت برای خاک‌های نوع I وII پرداخته شود. برای این منظور، از میان اطلاعات شتاب‌نگاشتی دریافتی از مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، 306 شتاب‌نگاشت افقی خاک نوع I و 323 شتاب‌نگاشت افقی خاک نوع II انتخاب شد. طیف بهنجار شده سرعت هر شتاب‌نگاشت بر مبنای بیشینه مقادیر دامنه سرعت و شتاب به‎صورت جداگانه به دست آمد. بر این اساس برای هر یک از این دو نوع خاک،‌ دو مجموعه طیف پاسخ سرعت بهنجار شده به دست آمد. سپس برای هر مجموعه، طیف طراحی میانه و 84% تعیین شد. در پایان مدل ریاضی منحنی‌های ضریب طیفی سرعت تعیین و در قالب فرمول برای شرایط خاک نوع I وII در ایران ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determining the Speed Spectrum for Soils of Type I and II of Iran

نویسندگان [English]

  • A Mahdavian 1
  • M Hassani 2
1 Assistant Professor, Faculty of Water and Environment Eng., Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 M. Sc. Student, Faculty of Water and Environment Eng., Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده [English]

In destructive earthquakes lots of break down in structures such as vital lifelines and buried pipelines also destruction of massive buildings have always been observed. These destructions can sometimes cause more serious injuries. The absorbed force and destruction caused by the earthquake in surface structures are proportional to their mass and inertia, so that with increasing acceleration, the amount of forces is higher. This is despite the fact that the behavior of buried structures actually influenced by the behavior of the surrounding soil and the mass of structure in comparison with their environmental soil is very small and negligible. Therefore, using the methods based on earthquake acceleration parameter can’t be sufficient in designing of such structures and existing of the speed spectrum designing along with the acceleration spectrum available in 2800 building code is also necessary, because the seismic design of such structures is based on the displacement response method. That is, first the displacement of the earth in location of buried structures using velocity response spectrum is calculated and the interaction between earth and underground structure is analyzed with quasi- static method. Velocity response spectrum for seismic designing of buried structures based on the maximum response of the earth surface layer due to the desired acceleration entering the bottom layer is obtained from a soil profile analytical model. In this study, we have tried to determine the curve of the velocity spectrum factor for soil type 1 and 2 according to the accelerograms data  obtained from different earthquakes in Iran For this purpose, among the received accelerograms data from the Building and Housing Research Center, we selected 306 horizontal accelerograms of soil type I and 323 horizontal accelerogram of soil type 2.The normalized velocity spectrum of each accelerogram were calculated separately based on the maximum values of the velocity domain and acceleration. Accordingly, for each of these two types of soil we obtained two sets of normalized velocity response spectrum. Then, for each set, mid and 84% - design spectrum were determined. Finally, mathematical model of  velocity spectrum factor curves was determined and presented in the formula for soil conditions of types 1 and 2 of Iran.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Response Spectrum
  • Velocity Design Spectrum
  • Vital Lifelines
  • Soil Type I and II