Zemin koşullarının üstyapının dinamik davranışına etkileri

Abstract

Bu çalışmanın amacı sismik yükler altında titreşen üstyapı- sonsuz zemin ortak sisteminin dinamik davranışını inceleyebilmek için bir matematik modeli tartışmaktır. Lokal zeminin doğrusal olmayan malzeme özelliklerinin yapısal davranış üzerindeki etkilerini içeren bir dizi kapsamlı parametrik araştırmalar zaman tanım aralığında iki boyutlu sonlu elemanlar yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada geliştirilen sayısal model için ayrıklaştırılan zemin bölgesinin geometrisi ve büyüklüğü kadar zeminin radyasyon sönümü, bina narinlik oranı ve yerel zemin şartları da önemli parametreler olarak dikkate alınmıştır. Geliştirilen modelde üstyapının oturduğu zeminin öngörülen mekanik davranışı düzlem şekil değiştirme koşulları altında elasto-plastik malzeme modeli ile benzeştirilmiştir. Farklı deprem yükleri altında etkileşen yapı-zemin ortak sisteminin yapısal davranışını değerlendirebilmek için sonlu eleman model üzerinde sistematik bir program akışı içersinde çeşitli kontrol parametrelerine bağlı sayısal analizler gerçekleştirilerek inşaat mühendislerine bu tarz problemlerin çözümü gösterilmeye çalışılmıştır. Elde edilen sayısal sonuçlardan, yapı-zemin etkileşiminin hesaba katılmasıyla farklı deprem yer hareketi ile titreşen çerçeve tipi çok katlı binaların dinamik davranışının önemli derecede değiştiği görülmüştür.

The objective of this paper discusses a mathematical model for analyzing of the seismic response of infinite soil-structure interaction (SSI) system. This investigation was achieved by a series of comprehensive parametric studies including the effects of realistic material properties of the local soil condition on the structural response via a two dimensional (2D) finite element method in the time domain. The slenderness ratio of the superstructure and the local soil conditions as well as the characteristics of input excitations are important parameters for the numerical simulation in this research. The mechanical behavior of the underlying soil medium considered in this prediction model is simulated by an undrained elasto-plastic model under plane-strain conditions. To show the solutions of this type of problems to civil engineers, comprehensive parametric analysis and systematic calculations are accomplished with different controlling parameters to evaluate the structural response of the vibrating soil-structure system under different seismic loads. The obtained numerically results show that the SSI effect alter significantly the dynamic response of the frame type multistory building excited by a real earthquake ground motion.