ارزیابی عملکرد لرزه ای سازه-شالوده- ستون دانه ای متراکم با در نظر گرفتن اثر اندرکنش بر روی خاک قابل روانگرا

از جمله مسایل مهم در احداث سازه های واقع در نواحی ساحلی لرزه خیز، ارزیابی پتانسیل پدیده روانگرایی در خاک های زیرین سازه و اثر اندرکنش بین سازه-شالوده و خاک می باشد. پدیده روانگرایی در اثر وقوع زلزله و به دلیل نداشتن فرصت کافی برای زهکشی اضافه فشار آب حفره ای رخ می دهد. یکی از روش های موثر برای کنترل کردن پدیده روانگرایی، استفاده از ستون های دانه ای متراکم در ابعاد و فواصل مناسب می باشد. عملکرد این ستون ها در کنترل پدیده روانگرایی به دو صورت می باشد: اولا از مصالحی ساخته شده که نفوذپذیری بیشتری نسبت به خاک محیط اطراف خود دارد و باعث می شود اضافه فشار آب حفره ای سریع تر زایل شود و دوم اینکه، سختی سیستم را افزایش می دهد که متناسب با آن به دلیل افزایش رفتار اتساعی، از ایجاد اضافه فشار آب حفره ای جلوگیری می کند. در این پژوهش برای ارزیابی لرزه ای تاثیر ستون های دانه ای متراکم بر روی پاسخ های سازه با لحاظ کردن اثر اندرکنش بین آن ها به کمک نرم افزار اجزای محدود OpenSeesSP به صورت سه بعدی مدل سازی شده است. برای پیش بینی پاسخ های دقیق تر، مدل ساختاری گروه ستون های دانه ای متراکم و خاک، از نوع دراکر-پراگر چند سطحی درنظر گرفته شد که توانایی درنظر گرفتن رفتارهای انقباضی و انبساطی خاک تحت تنش های برشی سیکلی در خاکهای دانه ای را داراست. برای ارزیابی اثر سازه، سازه های فولادی پنج، ده و 15 طبقه با رفتار خطی مدل سازی شده است. تمام مدل ها تحت زلزله السنترو قرار داده شد و اثر سازه بر روی جابجایی جانبی، نشست، اضافه فشار آب حفره ای، طیف شتاب، دریفت و برش طبقات مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج این پژوهش نشان دهنده تاثیر مثبت ستون های دانه ای متراکم بر کاهش مولفه های جابجایی جانبی خاک و سازه، نشست شالوده و اضافه فشار آب حفره ای می باشد. همچنین وجود سازه بر روی خاک و افزایش طبقات آن، موجب افزایش مولفه های ذکر شده بغیر از جابجایی جانبی خاک گردیده است. در نظر گرفتن اثرات اندرکنش اگر چه باعث افزایش جابجایی های افقی مطلق طبقات خواهد شد اما در سازه های کوتاه تر باعث کاهش برش پایه طبقات و همچنین کاهش دریفت خمشی طبقات خواهد شد و در مقابل، در طبقات فوقانی سازه های بلندتر ممکن است گاها باعث افزایش برش ها نیز شود که نیاز تحلیل دینامیکی را ضروری می سازد.