بررسي اندركنش گروه شمع با گسلش معكوس

Interaction of Piles Group with Reverse Fault Rupture

در برخي از زلزله هاي قوي، گسلش سطحي در آبرفت نرم انتشار يافته و به سازه برخورد كرده است. اگرچه پژوهش‌هاي مهندسان زلزله در 4 دهه‌ي اخير، عمدتاً بر روي مطالعه‌ي پاسخ ديناميكي خاك و سيستم هاي سازه‌يي به ارتعاشات حاصل از انتشار امواج زمين لرزه متمركز شده است، ليكن تجربه‌ي زلزه هاي پيشين نشان مي‌دهد كه جابه‌جايي هاي استاتيكي بزرگ زمين نيز مي تواند براي سازه ها مشكلات جدي ايجاد كند. از جمله زمين‌لرزه هايي كه در ارتباط با پديده‌ي گسلش سطحي بسيار حايز اهميت بوده اند و مي‌توان آن‌ها را نقطه‌ي عطفي در نگرش به پديده‌ي گسلش سطحي دانست، زمين‌لرزه‌هاي تركيه و تايوان (1999)، و زلزله‌ي لندرز (1992) در كاليفرنياست. در اندك مطالعات انجام‌شده در زمينه ي اندركنش گسلش نرمال و گروه شمع مشخص شده است كه شمع‌ها به دليل تبعيت از تغييرشكل‌هاي ناشي از گسلش و انتقال آن به سازه، اعمال تغييرمكان نسبي افقي و قايم بر سازه، ايجاد ممان خمشي بسيار زياد در محل اتصال شمع به سر شمع در گروه شمع‌هاي با اتصال صلب، رفتار مناسبي در مقابل گسلش ندارند. در مطالعات پيشين نشان داده شده است كه انحراف مسير گسلش بسيار حايز اهميت بوده و در اين زمينه تمهيداتي صورت گرفته است. هدف اين نوشتار، بررسي مكانيزم گسلش معكوس و اندركنش آن با گروه شمع، به كمك نرم‌افزار سه‌بعدي المان محدود است. به اين منظور، يك گروه شمع در مسير گسلش معكوس قرار گرفته و با انجام تحليل‌هاي عددي مشخص شده است كه شمع ها در برخورد با گسلش، به مقدار ناچيزي، مسير گسلش را منحرف مي سازند.

In many large magnitude earthquakes, the causative fault propagates all the way up through the soil and interacts with surface structures. Over the last four decades, earthquake engineering research and practice have emphasized the dynamic response of soil and structural systems to ground oscillations. Even so, recent strong earthquakes (i.e. the 1999 Chi-Chi Taiwan earthquake and the Landers 1992 California earthquake) have caused major collapse to structures from surface fault ruptures. Previous research has not concentrated on studying the response of soil–structure systems to large displacements induced by surface fault ruptures. Although piles are usually used for protecting structures by reducing total and differential settlements, they are not an acceptable treatment in supporting structures from surface fault rupture. Previous research has shown that piles usually follow fault rupture deformation and transfer it to the structure. Therefore, this behavior is a reason for the unsuitable performance of a piles group against fault rupture. In order to study the interaction of the soil and the piles group during reverse fault rupture carefully, in the first step, the propagation of fault rupture in free field is modeled. For this purpose, a 2D numerical model is verified by reduced-scale experiment results. In the numerical models, a nonlinear finite element method, using an elastoplastic constitutive model with Mohr-Coulomb failure criterion and isotropic strain softening characteristics, is used. For the main analysis, the effects of the presence of a piles group on top of the outcropping fault are simulated. The analysis results indicate that the presence of the piles group slightly modifies the fault rupture path.