تأثیر انتشار امواج حجمی مایل بر پاسخ سینماتیکی شالوده‌های نواری صلب بر روی توده نیمه بینهایت خاک به کمک روش المان مرزی

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

10.22034/ceej.2024.60394.2325

چکیده

تحلیل لرزه ای شالوده ها از جمله مسائل مطرح در مهندسی ژئوتکنیک لرزه ای بوده و بدین‌منظور دو روش کلی پیشنهاد میشود. در روش مستقیم، کل سازه و شالوده بهمراه خاک بستر مدلسازی شده اما در روش زیر سازه، پاسخ‌های شالوده و سازه بصورت گام به گام محاسبه گردیده و تاثیر سختی و جرم اجزای مختلف سازه و همچنین شالوده مورد بررسی قرار می‌گیرد. در این مقاله پاسخ لرزه‌ای شالوده‌های سطحی نواری تحت امواج ورودی هارمونیک مایل حجمیSV ,P و SHبه کمک روش المان مرزی مورد بررسی قرار می‌گیرد. بدین منظور در ابتدا توابع امپدانس شالوده‌‌های نواری واقع بر توده بینهایت خاک با روش المان مرزی و استفاده از المان‌های سه گرهی کوادراتیک محاسبه می‌شوند. توابع امپدانس محاسبه شده به فرکانس، عرض شالوده‌ نواری، سرعت موج برشی و نیز ضریب پواسون توده خاک بستگی دارند. در ادامه شالوده‌ نواری تحت اموج حجمی SV ,P و SH تحت زوایای مختلف قرار گرفته و با درنظر گرفتن پاسخ میدان آزاد و استفاده مجدد از روش المان مرزی، حرکت ورودی به شالوده‌ بدست می‌آید. مشاهده می‌شود که پاسخ شالوده در فرکانس بی‌بعد 3 نسبت به پاسخ میدان آزاد و برای مولفه افقی موج SH ,SV و نیز برای مولفه قائم موج P در زاویه θ=〖30〗^° بترتیب %41 ، %38 و %20 کاهش پیدا می‌کند. همچنین به عنوان مثالی در حوزه زمان، پاسخ شالوده نواری سطحی به یک موج مایل SV با تغییرات در قالب موج ریکر بهکمک الگوریتم FFT تحلیل گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The influence of volumetric inclined waves propagation on the kinematic response of rigid strip footings resting on a semi-infinite soil mass using boundary element method

نویسندگان [English]

  • Forough Ashkan
  • Abbas Eslami Haghighat
Department of civil engineering, faculty of engineering, Urmia university, Urmia, Iran
چکیده [English]

Seismic analysis of foundations is one of the key problems in geotechnical earthquake engineering. For this purpose, two general methods are proposed. In the direct method, the entire structure, foundations and subgrade are modeled in one step. But, in substructure method, the contribution of stiffness and mass of foundations in the analysis are considered separately. In this paper, the seismic response of strip surface footings under volumetric oblique incident waves SV, P and SH is investigated using boundary element method. For this purpose, at first, the impedance functions of the strip footing located on the semi-infinite soil mass are calculated using boundary element method with three-node quadratic elements. The calculated impedance functions depend on the frequency, the width of the strip footing, the shear wave velocity and the Poisson’s ratio of the soil mass. The input motion of strip footing which is subjected to volumetric inclined SV, P and SH waves are then obtained by using free field motion and the boundary element method. It can be seen that the displacement response of the foundation at the dimensionless frequency of 3, compared to the horizontal component of the free field motion of SH and SV waves as well as vertical component of P wave at angle of θ=30° are reduced 41%, 38% and %, respectively. By the way, as an example in time domain, the response of surface strip footing due to inclined SV wave with Ricker waveform is analyzed utilizing FFT algorithm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Boundary element method
  • Kinematic soil structure interaction
  • Rigid strip foundation
  • Impedance functions
  • Foundation input motion
  • Volumetric waves