اثر اندركنش خاك و سازه بر ارزيابي عملكرد شاخص خرابي تجمعي انرژي در قاب هاي بتن مسلح

Effect of the soilstructure interaction on performance assessment of the energybased cumulative damage index in concrete reinforced frames

در اكثر روش هاي متداول طراحي، خاك زير سازه صلب فرض مي شود در صورتي كه در واقعيت صلب نيست. تا كنون مطالعات زيادي بر روي تاثير اندركنش بر پاسخ سازه صورت پذيرفته، ولي تاثير اين پديده بر خرابي سازه چندان مورد توجه قرار نگرفته است. در اين مطالعه به بررسي شاخص‏ خرابي غير تجمعي كرزينگ كه شاخص خرابي بر اساس انرژي مي باشد، در سطوح شكل‏پذيري  هدف 3، 4 و 5 در قاب هاي خمشي بتني 5، 7، 10، 12، 15، 18 و20 طبقه تحت 7 عدد شتابنگاشت پرداخته شده است. خاك زير سازه نيز با استفاده از مفهوم مدل هاي مخروطي مدل شده اند. نتايج نشان مي دهد كه در قاب هاي كوتاه مرتبه كه داراي لاغري كمي هستند عدم در نظر گرفتن اثر اندركنش خاك و سازه در طراحي سازه ها در جهت اطمينان مي باشد ولي با افزايش ارتفاع قاب ها (افزايش لاغري) به همراه افزايش شكل پذيري اثر اندركنش خاك و سازه در طبقاتي موجب افزايش خرابي مي گردد كه اين افزايش در نقاطي تا 14 درصد به خصوص در طبقات فوقاني پيش ميرود كه اين موضوع اهميت در نظر گرفتن اندركنش خاك و سازه را در سازه هاي لاغر نشان مي دهد. در خاك متوسط در اكثر موارد پاسخ ها به حالت صلب بسيار نزديك مي باشند. ولي در بررسي خرابي در معيار كلي قاب، اثر اندركنش خاك و سازه موجب كاهش شاخص خرابي ميگردد. در شاخصي تجمعي كه مبناي انرژي داشته باشد، اثر اندركنش خاك و سازه بر روي شاخص خرابي در المان تير بيشتر از المان ستون مي باشد.

In most of the conventional design methods, the soil beneath the structure is assumed to be rigid, but this assumption is not true in reality. Up to now, many studies have been performed concerning the interaction effect on the structure response but the effect of this phenomenon on the structure damage has not been considered seriously. In this research the effect of Kratzig noncumulative damage index which is an energybased damage index, is investigated for target ductility levels of 3, 4 and 5 in the 5, 7,10,12,15, 18 and 20story concrete moment resisting frames and under 7 different accelerometers. The soil beneath the structure is also modeled using the cone models. The results show that in the lowrise frames, which have lower slenderness, ignoring the effect of soilstructure interaction is on the behalf of safety, but with increase in the height of frames (increase in slenderness) together with increased ductility, the effect of soilstructure interaction causes increased damage at some stories and this increase in some points reaches to 14%, especially at the upper stories and this issue indicates the importance of taking into the account the soilstructure interaction in slender structures. For medium soils, in most cases the responses are very close to that of the rigid case. But investigating the overall damage criterion in the frame, the effect of soilstructure interaction causes reduced damage index.  With the energybased cumulative damage index, the effect of soilstructure interaction on the damage index is greater in the beam element than the column element