تعيين ميزان مشاركت خاك در پاسخ سيستم‌هاي خاك-سازه با استفاده از داده‌هاي ثبت شده در زلزله‌هاي كوچك-مقياس

Evaluation of Soil Contribution to Seismic Response of Soil-Structure Systems Using Recorded Data During Small-scale earthquakes

در اين مطالعه، اهميت نحوه مدل‌سازي سازه در تخمين ميزان مشاركت خاك در پاسخ سيستم‌هاي خاك-سازه مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور، سيستم‌هاي خاك-سازه با سيستم باربر جانبي مختلف مورد بررسي قرار گرفته‌اند و مقدار پارامترهاي اصلي سيستم شامل پارامتر تعيين كننده ميزان اندركنش خاك و سازه و پارامتر تعيين كننده نسبت مشاركت تغييرشكل‌هاي خمشي و برشي در پاسخ كل سيستم شناسايي شده‌اند. در اين راستا، از يك قاب تك-دهانه با رفتار خمشي-برشي براي مدل‌سازي سازه فوقاني در سيستم خاك-سازه استفاده شده است. در اين مطالعه، سيستم‌هاي مختلف خاك-سازه با استفاده از داده‌هاي پاسخ شتاب مصنوعي و واقعي مورد بررسي قرار گرفته‌اند. نتايج به دست آمده از شناسايي سيستم‌هاي خاك-سازه نشان دادند كه روش ارائه شده با دقت قابل قبولي قادر به پيش‌بيني پارامترهاي سيستم خاك-سازه مي‌باشد. هم چنين، نتايج نشان مي‌دهند كه مي‌توان دو سازه با سيستم‌هاي باربر جانبي متفاوت و مقادير متفاوتي از ميزان مشاركت خاك پيدا نمود، به طوري كه پاسخ‌هاي به دست آمده در طبقات اين دو سيستم با هم مطابقت قابل قبولي داشته باشند. براي مثال، ممكن است يك سازه قاب خمشي كه روي يك خاك نرم با ميزان مشاركت خاك زياد قرار گرفته است، پاسخي مشابه با پاسخ يك سيستم با ديوار برشي واقع بر خاك سخت با ميزان اندركنش خاك و سازه كم‌تر داشته باشد. چنين مشاهده‌اي اهميت استفاده از مدل‌هاي واقع‌گرايانه براي مدل‌سازي سازه فوقاني در سيستم خاك-سازه را براي تخمين دقيق‌تري از ميزان مشاركت اندركنش خاك و سازه نشان مي‌دهد.

This paper investigates the importance of super-structure modeling in estimating soil’s contribution to the seismic response of soil-structure systems. For this purpose, soil-structure systems with different lateral resisting systems are studied and the values for the main parameters of the system, including parameters determining the soil-structure-interaction (SSI) and the contribution of flexural and shear deformation to the total response of the system are determined. To this end, a one-bay frame with flexural-shear behavior is utilized to model the super-structure in the soil-structure system. In this research, different soil-structure systems are studied using artificial and real acceleration floor responses. The results from investigating different soil-structure systems showed that the proposed method to identify the system can estimate the main parameters of the soil-structure system with acceptable accuracy. Moreover, the results showed that two different systems with different lateral resisting systems and the amount of soil’s contribution can be identified with almost the same floor acceleration responses. For an instant, a moment-frame system located on soft soil with relatively high soil-structure-interaction may have the same floor acceleration responses as a shear-wall located on firm soil with less soil contribution. This observation shows the importance of using more realistic modeling for the super-structure in soil-structure systems to achieve more reliable estimates of soil’s contribution to the system’s response.