Effect of Pile Foundation on Natural Frequency of Soil Layer

اثرپي شمعي بر دوره ارتعاش آزاد آبرفت خاكي

ارتعاش آزاد خاك اغلب در حين زمين لرزه‌ها اتفاق مي‌افتد. به‌دليل اين‌كه ارتعاش‌هاي ناشي از زلزله پيوستگي (سينوسي) ندارند در مدت زمان دو موج لرزه آبرفت با فركانس ارتعاش طبيعي خود ارتعاش مي‌كند. هدف از اين پژوهش بررسي تاثير حضور شمع‌ها بر دوره ارتعاش آزاد يك لايه خاكي با استفاده از نرم‌افزار المان محدود است. در مرحله اول با استفاده از روابط تحليلي موجود براي محاسبه دوره ارتعاش يك لايه خاكي و يك ستون با جرم پيوسته نتايج به‌دست آمده به‌وسيله نرم‌افزار بررسي شد. در گام دوم با اضافه كردن شمع‌هايي با بعد و فاصله يك‌سان به‌صورت مرحله به مرحله دوره ارتعاش لايه خاكي شمع دار محاسبه شد. هم‌چنين تاثيرات اتكايي يا شناور بودن شمع‌ها بر دوره ارتعاش آزاد آبرفت خاكي بررسي شد. نتايج نشان مي‌دهد كه با افزايش تعداد شمع‌ها ميزان اختلاف نتايج حاصل از تحليل يك بعدي آبرفت خاكي و نتايج حاصل از نرم‌افزار متفاوت بوده است و اين مسيله باعث ‌مي‌شود كه تحليل لرزه‌اي اين نوع آبرفت‌ها (شمع‌دار) نيازمند تمهيدات ويژه‌اي باشد. هم‌چنين نتايج حاكي از آن است كه شمع‌هاي اتكايي تاثير بيش‌تري بر دوره ارتعاش آبرفت خاكي دارند و هرچه ميزان شناوري شمع‌ها بيش‌تر شود اين تاثير كم‌تر مي‌شود.

Free vibration of soil often occurs during earthquakes. Since the vibration caused by earthquake does not have (steady state harmonic vibration) continuity, the alluvium vibrates with its natural frequency between two natural seismic waves. This study evaluates the effect of piles on the period of free vibration of a soil layer using numerical method. In the first stage, using analytical equations for calculation of vibration period of a soil layer and a column with continuous mass, the results were analyzed by the software. In the second step, piles with the same dimensions and distance were added step by step, and the vibration period for the soil layer with piles was calculated. The friction or floating effects of the piles on alluvial soil vibration period was also examined. The results show that as the number of piles increases, the differences between the results of one dimensional analysis of alluvium soil and the results of the software become different, and this creates the need for specific arrangements for seismic analysis of this kind of alluvium (with inserted piles). The results also suggest that end-bearing piles have a greater effect on alluvial soil vibration period, and with increased amount of the floating of these piles, these effects decline.