مطالعه عددي تاثيرات اندركنش سازه-خاك-سازه بر ضريب بزرگنمايي تغييرمكان و اصلاح آن براي قاب خمشي فولادي ويژه

Numerical Study of Structure-Soil-Structure Interaction Effects on Deflection Amplification Factor and Correction for Special Steel Moment Frames

با توجه به اهميت ضريب بزرگنمايي تغييرمكان Cd در طراحي سازه‌ها و عدم درنظر گرفتن اثرات اندركنش سازه-خاك-سازه در پاسخ سازه‌ها، اين مقاله اثرات مهم‌ترين پارامترهاي تأثيرگذار بر اين ضريب، در سامانه سازه-خاك-سازه را بررسي كرده است. پارامترهاي كليدي شامل دوره تناوب سازه اصلي (T1) و مجاور (T2)، فاصله سازه‌ها (d) و نوع خاك هستند. هدف از اين پژوهش، اصلاح ضريب Cd در قاب‌هاي فولادي ويژه تحت اثر اندركنش سازه-خاك-سازه، بدون مدل‌سازي سازه مجاور است. براي اين منظور 6 سازه 2 تا 15طبقه واقع بر دو نوع خاك رسي به صورت دوتايي در سه فاصله صفر، 10 و 25 متري با استفاده از روش مستقيم به‌صورت غيرخطي مدل و با استفاده از روش تاريخچه زماني غيرخطي تحليل شده‌اند. بر اساس نتايج اين كار، تكيه‌گاه نرم منجر به ايجاد طبقه نرم به‌دليل افزايش شديد دريفت طبقه اول نسبت به حالت تكيه‌گاه ثابت مي‌شود كه حداقل اين نسبت 1/1 و حداكثر آن 61/3 است؛ به‌طوري كه با افزايش T1 و T2 مقدار اين نسبت بيشتر مي‌گردد. از طرفي براي سازه‌هاي اصلي با T1 در محدوده 7/0 تا 5/1 برابر دوره تناوب خاك، دريفت سازه دچار تشديد مي‌شود. در نهايت با استفاده از نتايج كار و تحليل رگرسيون، بر مبناي طيف پاسخ دريفت سازه‌ها روابطي جهت اصلاح ضريب Cd ارائه شده است. بر اساس رابطه به‌دست‌آمده، براي طراحي سازه بايستي مقادير دريفت به‌خصوص دريفت طبقه اول افزايش يابد.

Considering the importance of the deflection amplification factor ,Cd, in the structural design and the lack of consideration of the structure-soil-structure interaction effects on structural response, this paper has investigated the effects of the most important parameters affecting this factor in the structure-soil-structure systems. Key parameters are period of main (T1) and adjacent (T2) structures, distance between the structures (d) and type of soil. The purpose of this study is to correct the Cd coefficient in steel moment frames under the influence of structural-soil-structure interaction effect. For this aim, 6 structures of 2 to 15 story based on two types of clay soil in a three distances of zero, 10 and 25 meters using direct method is modelled and analyzed with nonlinear time history method. According to the results, most of the story drifts is concentrated at the first story due to soft base. The minimum ratio of first story drift with respect to the fix-base, is 1. 1 and the maximum is 3.61. Increasing T1 and T2, the value of this ratio is increased. For the main structures with T1 in the range of 0.7 to 1.5 times the soil period, the structural drift is intensified. Finally, using the results of this study and regression analysis, a correlation coefficient for the Cd is presented based on the spectral response of the structural drift. Based on the obtained relationship, story drifts, especially at first story, should be increased for the design of the structures .