پروژه تحلیل و طراحی دیوار حائل در برابر نیروهای

پروژه تحلیل و طراحی دیوار حائل در برابر نیروهای
رشته : عمران
فرمت : word

مقدمه:

مطلب پیش رو درباره اثر نیروی زلزله بر روی دیوارهای حائل (نگه دارنده) و روشهای کلی تحلیل و طراحی آنها که تا کنون ارائه شده است می باشد .
اولین روش مورد بررسی روش نوع محدود کننده (mononob – okabe) می باشد . این روش بر پایه نیروی ثقل و انعطاف پذیری سخت طراحی صورت می گیرد .
روش m-o یکی از روش های پیش بینی حرکت جانبی زمین در اثر فشار جانبی دیوارها نیز می باشد . این روش خلاصه ای از روش های گوناگون است و فقط در مورد دیوارهای حفاظتی خاک قابل اجراست . از این روش سالهاست که برای تحلیل دیوارهای حائل استفاده می شود و علت این امر سادگی و آشنائی مهندسان با آن می باشد . آزمایشات جدول لرزه ای با مقیاس کوچک ثابت کرد که نتایج این روش ، نتایجی کاملاً معقول و صحیح می باشند .
راه حل های تحلیل الاستیکی اولین بار بوسیله scotwood و گره تحقیقاتی اش ارائه گردید. راه حل wood برای دیوارهای کاملاًٌ سخت بود که ثابت شده بود این دیوارها دارای پایه ای الاستیکی است .
آماربرداری از خسارات زمین لرزه های مختلف در سالهای ۱۹۶۰ تا ۱۹۷۴ بر روی پل ها نشان داد که ساختارهای ساده مانند دیوارهای حائل و نیم پایه های پل نیروهای وارده از زمین را تحمل می کنند .
فشار جانبی خاک بوسیله یک سری فعل و انفعالات ساختار خاک و با استفاده از یک برنامه رایانه ای به نام SASSI 2000 مشخص می شود . در این روش عمق با H و سرعت موج با V نشان داده می شود . همچنین نسبت پوسین با γ ، چگالی با ρ و استهلاک ارتعاش مواد با β نمایش داده می شود . در محاسبه مقاومت ظاهری با نرم افزار SASSI محل برخورد بردارها در نمونه برداری سطح زمین است .
برای تحلیل SASSI باید زمان شتاب و حرکت سیگنال اولیه مشخص شود . باید توجه داشت که تقویت دامنه فشار در بسامدهای مجزای زمین واقع می شود که این بسامد (F) در نتیجه سرعت برش موج زمین افزایش می یابد و مقدار آن برابر است با : F= Vs/4H
که در آن سرعت Vs سرعت موج برش خام و H عمق است .
راه حل wood معمولاً برای امکانات بحرانی استفاده می شود که در حقیقت بر پایه ایستا و سیستم بارگیری جدای خاک استوار است و شامل انتشار موج و تقویت حرکت می شود .
روش دیگری که برای تحلیل این دیوارها در برابر زلزله وجود دارد روش سیستم SDOF است که بوسیله جرم و سختی و استهلاک مرتعش ثابت تعرف شده است .
در این روش به وسیله میزان بسامد استهلاک ارتعاش اینرسی را کنترل می کنند . که البته فشار دامنه مواد در بسامدی تقریباً یکسان است . در روش ارائه شده حداکثر فشار زمین در بالای دیوار است و ناشی از تقویت ضریب جنبش زمین می باشد که البته این مسئله در روش wood نیز مورد استفاده قرارگرفته است . در این روش بار وارده از حاصل ضرب جرم در شتاب طیف و مقدار بسامد نسبی سیستم بدست می آید . به طور کلی مراحل محاسبه در این روش عبارتند از :
۱- تحلیل اجرای میدان عمل آزاد پایه ای خاک و بدست آوردن واکنش پایه ای از دیوار در این میدان عمل آزاد.
۲- استفاده از Eqs و محاسبه مجموع جرم برای نمایشگر سیستم SDOF که بر اساس نسبت پوسین وچگالی جرم زمین است .
۳- محاسبه نیروی ارتعاش جانبی زمین که ز مجموع جرم بدست می آید و طیفی از شتاب در واکنش میدان عمل آزاد در بسامد پایه ای زمین که در عمق دیوار است می باشد .
۴- بدست آوردن حداکثر فشار جانبی ارتعاش زمین درسطح زمین که بوسیله تقسیم نیروهای جانبی در محل قبل به دست آمده است .
۵- بدست آوردن نمودار فشار با ضرب کردن اوج فشار در حداکثر فشار جانبی ارتعاش زمین
به طور کلی این روش های ارائه شده نیازمند تحلیل ستون یک خاک است که مربوط به پایه دیوار می باشد . و این تحلیل طرحی برای توزیع فشار خاک لرزشی می باشد . توزیع فشار در دیوارهای لرزشی و در حالت ساکن به صورت سیستم های تحریک شده و برای دیوارهای پایه به صورت انعطاف پذیر است . راه حل دیگری به نام تحلیل واکنش شبه ایستا می باشد که ترکیبی از قابلیتهای انعطاف پذیر از اختلاف مشاهده شده در نزیک به نوک دیوار و به ویژه در مورد سیستمهای با انعطاف پذیری کم است . برای این روش دو پارامتر dw و da تعریف می شود که تابعی از بسامد تحریک در لرزش هستند . میزان افزایش بسامد به انعطاف پذیری دیوار و پایه آن بستگی دارد به طوریکه برای بسامد با مقادیر کم عامل انعطاف پذیر در حدود ۳ و برای مقادیر بالا در حدود ۷ است .
همانطور که گفته شد ضریب شکافت خاک با عمق افزایش می یابد veletsos و younan از راه تجزیه و استفاده از ناهمگونی خاک در رابطه با عمق آن تحقیقاتی کردند و آن را به صورت معادلات ریاضی در آوردند و رابطه آن با ضریب شکافت را مشخص کردند برای سیستم با دیوار مختلف و پایه انعطاف پذیر ضریب شکست خاک نزدیک تقارب خطوط تعریف می شود . سیستم خاک _ دیوار مجموعه ای از وزن دیوار است که بر روی یک لایه الاستیک افقی خاک است .
برای آنالیز عددی این سیستم باید موارد زیررا درنظرگرفت .
۱- عرض دیوار B و ارتفاع H در نظر گرفته شود .
۲- فاکتور انعطاف پذیری با α مشخصا می شود .
۳- برش عمودی که نسبت نفوذبسامد به بسامد اولیه است W/W1 محدودیتی که در راه حل آنالیزی Veletsos و younan موجود است درمورد نسبت انعطاف پذیری سیستم است و مدل عددی این نقیصه را رفع می کند . البته نباید فراموش کرد که خاک ناهمگن است .