مطالعه ي پارامتري اندركنش سازه-خاك-سازه در حوزه هاي زمان و فركانس

Parametric study of structure-soil-structure interaction in time and frequency domain

در اين مقاله، با تمركز بر تحليل اندركنش سازه-خاك-سازه، رفتار ديناميكي همزمان دو سازه ي مجاور و متكي بر بستر انعطاف پذير مورد مطالعه قرار گرفته است. شاخص هاي اصلي معرف سيستم سازه -خاك-سازه به صورت چند پارامتر بي بعد درنظر گرفته شده و با منظور كردن بازه اي منطقي از مقادير، حالات متنوعي شامل اغلب موارد عملي ممكن محاسبه گرديده است. همچنين حالات محتمل براي وقوع ضربه بين دو سازه ي مجاور تعيين شده است. در نتيجه، مشاهده شده كه درنظر گرفتن اندركنش متقابل در اغلب حالات منجر به افزايش فركانس هاي طبيعي سيستم شده كه بيشترين افزايش مربوط به حركت افقي پايه، تا بيش از %20، مي باشد. از سوي ديگر، در مودهاي مربوط به حركت افقي روسازه تغيير فركانس چنداني مشاهده نمي شود. همچنين، مجاورت تاثير چنداني بر مشخصات ديناميكي ساختمانهاي كوتاه و سنگين ندارد، در حاليكه ساختمان بلند و سبك تحت تاثير مجاورت است طوريكه نسبت ميرايي چنين سيستمي در حركت گهواره اي تا دو و نيم برابر افزايش مي يابد. اندركنش متقابل سازه هاي سبك و بلند روي خاكهاي نرم تر موجب افزايش پاسخ سازه سخت تر تا حدود %40 و كاهش پاسخ سازه نرم تر تا %15 مي شود، اما روي خاك سخت پاسخ هر دو سازه كاهش مي يابد كه بيشينه تغيير، حدود %40 مي باشد. نهايتا، در اين تحقيق مشاهده گرديد كه در فواصل مساوي، بيشترين اثر مجاورت بر نسبتهاي ميرايي و كمترين آن بر فركانس هاي طبيعي بوده و اثرات تغيير واكنش بين اين دو قرار دارد و در فواصلي بين دو ساختمان كمتر از 2 و نيم برابر بعد پي اهميت مي يابد.

In this paper, focusing on structure-soil-structure interaction, dynamic behavior of two adjacent structures with flexible base is studied. The main identifiers of this structure-soil-structure interaction system are defined with dimensionless parameters. With considering a logical range of the parameters, various states including most practical cases are calculated. Soil flexibility and dynamic correlation between two adjacent structures through the soil are accounted for using springs and dashpots at the base of the structures. The equations of motion are solved in time and frequency domains for two adjacent single degree of freedom systems to make it possible to study parametrically the effect of structure-soil-structure interaction on the responses. As a result of harmonic analysis, natural frequencies with and without considering damping, damping ratios and amplitude of the system’s dynamic responses are calculated and compared with those of the single building (no adjacency). Also, the cases prone to a possible pounding are recognized. By analyzing such a system in both time and frequency domain, it is shown that with appropriate arrangements, both of the analysis procedures result in the same responses for an interaction problem.