فایل ورد کامل مقاله اصول مهندسی در لحاظ کردن اندرکنش خاک و سازه در طراحی و عملکرد پل‌ها

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله اصول مهندسی در لحاظ کردن اندرکنش خاک و سازه در طراحی و عملکرد پل‌ها دارای ۱۱ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله اصول مهندسی در لحاظ کردن اندرکنش خاک و سازه در طراحی و عملکرد پل‌ها  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله اصول مهندسی در لحاظ کردن اندرکنش خاک و سازه در طراحی و عملکرد پل‌ها،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله اصول مهندسی در لحاظ کردن اندرکنش خاک و سازه در طراحی و عملکرد پل‌ها :

چکیده

پلها از موارد اصلی و پر اهمیت شریانهای حیاطی کشور هستند که ایمنی آنها در برابر عوامل مخرب مانند زلزله، از نظر اقتصادی، اجتماعی، سیاسی و نظامی نقش مهمی را ایفا میکنند. زلزلههای دو دههی اخیر ژاپن، ترکیه و آمریکا نشان داد، که مقاومت سازه ای پلها در برابر زلزله کافی نمیباشد. تحقیقات زیادی در این زمینه انجام یافته ولی پراکندگی این یافتهها، و نبود ارتباط مناسب بین مهندسی ژئوتکنیک و سازه به صرف نظر کردن طراح از اثر خاک موجود شد. در هنگام وقوع زلزله، بین سازه و خاک، اتفاقاتی که منجر به تغییر شکل خاک میشود، میافتد. این تغییر شکلها موجب تغییر رفتار زمین با حرکات زمین، که تحت تاثیر وجود سازه نمیباشد(حرکت میدان-آزاد)، متفاوت میگردد که در خاک صلب قابل اغماض، ولی در خاک نرم موجب پدیده ی اندرکنش خاک- سازه میشود.سازههای مستقر بر سنگ، سازههای با قاعده گیردار به حساب میآیند. از سوی دیگر، اگر سازه بر روی تودهی خاک نرم قرار گیرد، پاسخی کاملا متفاوت خواهد داشت؛ اول آنکه حرکت قاعدهی سازه، نسبت به حرکت میدان-آزاد انحراف پیدا میکند. دوم پاسخ دینامیکی خود سازه، سبب تغییر شکل خاک زیر سازه میگردد. این روند که در آن پاسخ خاک تحت تاثیر حرکت سازه و پاسخ سازه تحت تاثیر حرکت خاک قرار میگیرد، به اندرکنش خاک- سازه مشهور است. در این مقاله به بررسی اندرکنش خاک- سازه، و تاثیرات در نظرگیری و عدم در نظرگیری آن در طراحی و شیوهی مطالعه و چگونگی حصول نتایج تشریح میگردد.

واژههای کلیدی: پل، اندرکنش، خاک، سازه، طراحی

– ۱ مقدمه

پلها یکی از شریانهای مهم در جوامع کنونی هستند که نقش مهمی را بر عهده دارند. موضوع اندرکنش خاک و سازه یکی از موضوعات مورد توجه مهندسین در چند دههی اخیر بوده است. در سالهای اخیر طی زلزلههای بزرگ بر اهمیت این موضوع و به خصوص اندرکنش دینامیکی خاک و سازه بیش از پیش افزاده شده است. زلزله توسط آزاد شدن انرژی در یک بخصوص که در داخل پوستهی زمین قرار دارد ایجاد میشود. انرژی امواج با انتشار از منبع و عبور از ناحیه همگن کاهش مییابد. به علاوه، ناپیوستگی مواد موجود در محیط باعث طیف پاسخ، و شکستگی امواج میگردد که نتیجهی آن تغییر جهت دامنه و نوع موج می-گردد .[۱] در هنگام رسیدن موج به سطح زمین جابهجایی از طریق خاک به پایه های پل انتقال مییابد که موجب تحمیل خسارت و در بعضی موارد فروپاشی پلها میگردد. تغییر شکلهای یک سازه در هنگام زلزله تحت تاثیر اندرکنش سازه، پایه پل و مشخصات لایههای خاک زیر و اطراف پایههای پل قرار دارد. اندرکنش خاک-سازه تأثیر اندکی بر پاسخ دینامیکی بسیاری از سازهها وسیستم-های شالوده دارد. اما در حالاتی میتواند بسیار مهم باشد. صرف نظر از اینکه اثرات آن در جهت اطمینان یا خلاف اطمینان باشد، بستگی به جزییات مسئله مربوطه داشته و بایستی برای هر مورد به صورت مجزا ارزیابی گردد. به منظور آنالیز دینامیکی مرسوم است نیروی زلزله را به پای سازه ثابت اعمال کنند و سپس تحلیلات دینامیکی انجام گردد. البته این حالت وقتی صحیح است که سازه بر روی خاک صلب قرار گرفته باشد. در غیر این صورت سازه تحت پدیده اندرکنش قرار خواهد گرفت .[۲]

۱-۱ انواع اندرکنش خاک-سازه

۱-۲ اندرکنش جنبشی(سینماتیکی)

اندرکنش جنبشی زمانی روی میدهد که تغییر شکل فونداسیون مطابقت زیادی با حرکت خاکهای اطراف در هنگام حرکت امواج ناشی از زلزله نداشته باشد. در میدان آزاد، زلزله سبب جابجایی خاک در دو جهت افقی و قایم میگردد. اگر یک شالوده بر سطح یا داخل یک لایه خاک به اندازه ای سخت باشد که قادر به تحمل تغییر شکلهای میدان- آزاد نباشد، حرکت آن حتی اگر جرمی هم نداشته باشد، تحت تأثیر اندرکنش جنبشی قرار خواهد گرفت .[۳]

به بیان دیگر وجود وجود پی سخت روی خاک باعث تغییر حرکات پایه، نسبت به سطح آزاد میگردد. سه عامل موجب اندرکنش سینماتیکی میشود؛ اول حرکت جسم صلب پایه، دوم مدفون بودن پایه، تفرق امواج لرزهای در اطراف پایه میباشد .[۴]

۲-۲ اندرکنش اینرسی

اندرکنش اینرسی دار یا اندرکنش در حال سکون در اثر نیروی اینرسی جرمها در حین زلزله به وجود میآیند. اگر خاک بستر شکلپذیر باشد، نیروهای منتقل شده از شالوده به آن باعث جابهجایی پی میگردند که این پدیده در سازه های با تکیه گاه گیر دار روی نمیدهد. این اثرات تغییر شکل پذیری خاک به علت اندرکنش اینرسی دار میباشد.[۵] این نیرو تولید نیروهای برشی و لنگر خمشی در تراز پایه میکند که سبب تغییر مکان پی نسبت به سطح آزاد میگردد. یک سیستم ساده برای نمایش اندرکنش خاک و سازه در خاک صلب و نرم مطابق شکل ۱ است.

شکل (۱ شکل سمت چپ نمایش یک پایه ی پل با در نظر گیری بستری انعطافپذیر و شکل سمت راست نمایانگر پایهای صلب در بر خورد با اندرکنش میباشد .[۶]

. پاسخ دینامیکی سیستم خاک-سازه وقتی که تحت اثر بارهای دینامیکی قرار گیرد، تابعی از سه عامل پارامترهای دینامیکی زمین محل شامل نیروها, تحریکات وارده و مدل دینامیکی سیستم میباشد. میرایی نیز به دو دستهی داخلی و تشعشعی تقسیم میشود میرایی داخل بر اثر عبور امواج ارتعاشی، در داخل خاک به وجود میآید و میتوان آن را عامل اتلاف انرژی در اثر پسماند در خاک دانست .[۷] اما میرایی تشعشعی یا تابشی عامل اتلاف انرژی در اثر پخش امواج از پی سازه به اطراف تا محدوده نیمه بینهایت است که به این دلیل به چنین توزیع هندسی انرژی امواج ارتجاعی، میرایی هندسی گویند.

۳-۲ اهمیت اندرکنش خاک و سازه در پلها

معمولا از اثرات اندرکنش خاک و سازه در طراحی پلها چشمپوشی میشود. در بعضی از موارد این امر باعث محافظه کارانه تر شدن طراحی میگردد. ولی اگر سازه ها مانند پلها دارای پایههای سنگین و سخت با عمق زیاد که باید باربری بارهای وارد بر پل را نیز انجام دهند، اندرکنش خاک و سازه، بسیار مهم است.

ارتعاشات لرزه ای زمین، تابعی از پارامترهای متعدد، نظیر سرچشمهی زلزله، اثرات مسیر عبور امواج، اثر ساختگاه (سایت) و اندرکنش خاک-سازه است. تغییر و اصلاح حرکت زمین آزاد تحت تأثیر وجود سازه با پی حجیم و سنگین، یکی از گامهای مهم تحلیل بر هم کنش دینامیکی سازه و خاک میباشد. در مواردی که ساختمانها بر روی خاک نرم بنا شدهاند، اثرات برهم کنش خاک و سازه پریود اصلی سیستم را افزایش داده و باعث کاهش نیروی برشی پایه میشوند. از سوی دیگر فرکانس حرکت ورودی زمین در فصل مشترک خاک و سازه، نقش مهمی در نحوه تأثیر بر هم کنش خاک و سازه دارد. بنابراین در یک طراحی مطمئن، برای درنظر گرفتن اثرات برهم کنشی دینامیکی سازه و خاک لازم است طیفهای شتاب توسط یک سری منحنی با مقدار حداکثرهای مختلف تعیین گردند. اثرات بر هم کنش دینامیکی سازه و خاک معمولاً برای پیهای مدفون و نیمه مدفون نسبت به پیهای سطحی قابل ملاحظهتر میباشند. اثرات بر هم کنش برای انواع مختلف پیهای سطحی مانند پیهای منفرد و مرکب، گروه

شمعها و پیهای جعبهای باید با ملاحظه اثر مدفون شدگی در نظر گرفته شود. انعطاف پذیری خاک میتواند باعث افزایش پریود غالب ساختمان و در نتیجه مقادیر کوچکتر شتاب در محدوده پریودهای بلند گردد.

اثر اندرکنش خاک و سازه بسیار مهم ارزیابی شده و در حالت کلی قابل صرف نظر کردن نمیباشد. تا آنجا که بعضی از آئین نامههای طراحی لرزهای که در مورد سازههای معمولی بکار میروند، کاهش معینی را در بار استاتیکی معادل برای منظور کردن اثر اندرکنش در حالتی که پی ساختمان صلب در نظر گرفته میشود، مجاز میدانند. در آنالیزهای دینامیکی کلاسیک، سازه موردنظر با تعداد معینی درجه آزادی مدل میشود و معادلات حرکت دینامیکی سازه به تنهائی فرمول بندی شده و برای حل این معادلات روشهای توسعه یافته زیادی نیز موجود میباشد. اما تحلیل سازه به تنهایی نمیتواند دربرگیرنده تمامی جوانب باشد. در بسیاری از