مطالعه تأثير اندركنش تونل و ساختمان بر پاسخ لرزه‌اي طبقات ساختمان با مدل‌سازي عددي

Effect of Tunnel and Building Interaction on the Seismic Response of Building by Numerical Modeling

در آيين‌نامه‌هاي طراحي ساختمان، در محاسبه نيروهاي اعمالي به ساختمان، توجه‌اي به اثر اندركنشي سازه‌هاي زيرزميني و ساختمان و تأثير آن بر تغيير نيروهاي اعمالي بر ساختمان نشده است. لذا در مطالعه حاضر با استفاده از مدل‌سازي عددي توسط نرم‌افزار FLAC 2D به بررسي تأثير اندر‌كنش تونل و ساختمان بر پاسخ لرزه‌اي طبقات ساختمان پرداخته شده است تا در زمينه طراحي ساختمان، ارزيابي از نيروهاي اعمالي لرزه‌اي بر ساختمان دقيق شود. جهت انجام اين مطالعه در ابتدا مدل در حالت وجود ساختمان به تنهايي (SF) تحت تحريك امواج هارمونيك برشي درون صفحه و امواج واقعي زلزله قرار گرفت. پس از آن با اضافه كردن تونل به مدل (STF) سيستم تحت تحريك قرار گرفت. در نهايت با قياس نتايج ماكزيمم شتاب طبقات ساختمان در حالت STF به SF تأثير اندركنش تونل و ساختمان بر شتاب طبقات مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به مطالعه انجام شده، با تغيير فاصله محوري تونل از ساختمان تأثير منفي تونل بر پاسخ شتاب طبقات در فركانس‌هاي پايين به علت ايجاد بزرگ‌نمايي و تأثير مثبت تونل در فركانس‌هاي بالا بر پاسخ شتاب طبقات به علت ايجاد كوچك‌نمايي مشاهده شد. تغيير امواج واقعي زلزله و سرعت موج ‌برشي خاك مي‌تواند پاسخ شتاب طبقات را با بزرگ‌نمايي و يا كوچك‌نمايي مواجه كند. در قياس بين امواج واقعي زلزله و امواج هارمونيك هم فركانس با فركانس غالب موج اعمالي، در اكثر زلزله‌ها امواج هارمونيك بزرگ‌نمايي بيشتري را در پاسخ شتاب طبقات ايجاد كرده‌اند.

In building design codes, no attention has been paid to the interaction effect of underground structures and building, which can change the amount of applied forces on the building. In the present study, by using numerical modeling with FLAC 2D software, the effect of tunnel and building interaction on the seismic response of building stories has been investigated in order to have more accurate assessments of seismic forces on the building when we want to design it. In this study, the model was first stimulated in the case of the presence of building alone (SF model) by harmonic shear SV waves and the real earthquake waves. Then, by adding a tunnel to the model (STF model), the system was analyzed. By comparing the result of the maximum acceleration of buildings floors in the case of STF to the SF model, the effect of tunnel and building interaction on stories acceleration have been investigated. In low frequencies, the negative effect of the tunnel on the acceleration response of the building stories was observed. In high frequencies, the positive effect of the tunnel on the acceleration of the stories was observed. It was also concluded that the harmonic waves with the frequency equal to the dominant frequency of the real motions applied to the models, have created more amplification in the acceleration response of buildings.