پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 7 |
| تعداد شماره‌ها | 405 |
| تعداد مقالات | 5,424 |
| تعداد مشاهده مقاله | 5,542,931 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,027,082 |
بررسی عوامل موثر در تحلیل دینامیکی پی واقع بر محیط متخلخل اشباع تحت اثر ارتعاشات افقی و پیچشی با استفاده از روش مدل مخروطی | ||
| نشریه مهندسی عمران امیرکبیر | ||
| دوره 55، شماره 5، مرداد 1402، صفحه 1057-1080 اصل مقاله (3.05 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2023.14758.7814 | ||
| نویسندگان | ||
| فاطمه هاجری1؛ حسین رهنما1؛ سهراب میراثی* 2؛ محمد مومنی3 | ||
| 1دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، ایران | ||
| 2دانشکده مهندسی عمران، واحد شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران | ||
| 3دانشکده مهندسی عمران، واحد شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران دانشکده مهندسی و معماری، دانشگاه تریسته، تریسته، ایتالیا | ||
| چکیده | ||
| تحلیل لرزه ای پی های ماشین آلات واقع بر روی محیط ها ی متخلخل اشباع می تواند با روش های متعددی انجام شود. برخی از این روش ها مانند روش اجزای مرزی، روش اجزای محدود پیچیده و روش اجزای محدود مرزی مقیاس شده بسیار دقیق هستند. برخی روش ها، مانند روش مدل مخروطی، روش ساده و کاربردی اما با دقت مناسب و قابل قبول می باشند. در این مدل توده خاک با مخروط هایی ناقص مدل می گردد و انتشار امواج در این مخروط ها تا زمانی که موج به اندازه کافی میرا شود و و اثر آن در پاسخ پی تاثیر قابل اغماضی داشته باشد، دنبال می شود. در این پژوهش کاربرد روش مدل مخروطی در تعیین سختی دینامیکی با لحاظ نمودن اثر آب حفره ای (رویکرد دو فازی)، برای شرایط مختلف خاک زیر پی بررسی شده است. برای به دست آوردن سیستم معادلات دیفرانسیل حاکم بر ارتعاشات افقی و پیچشی در یک محیط متخلخل با در نظر گرفتن اثر اتساع خاک، بررسی دقیقی انجام شده است. همچنین اثر پارامترهای مختلف از جمله ضخامت لایه، پوکی، ضریب نفوذپذیری بر پاسخ پی تحت ارتعاشات برشی و پیچشی بررسی شده است. نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان می‌دهد که فرمول‌های مدل مخروطی می‌توانند سطح خوبی از دقت و راندمان محاسباتی بالا را برای پیش‌بینی ارتعاشات افقی و پیچشی فونداسیون های واقع بر محیط متخلخل اشباع ارائه دهند. همچنین محیط دو فازی نسبت به محیط یک فازی میرایی قابل ملاحظه ای در فرکانس های پایین از خود نشان می دهد و این در حالی است که برای بستر سنگی عمیق، تفاوت زیادی برای میرایی به چشم نمی خورد. علاوه بر این، هر چه ضخامت لایه بیشتر باشد عملکرد آن نزدیکتر به حالتی است که پی واقع بر روی یک نیم فضا است و چنانچه ضخامت لایه‌ی اول تقریبا بیشتر از 20 برابر شعاع دیسک باشد می‌توان محیط را با دقت خوبی مانند یک نیم فضا، صرف نظر از سایر لایه ها، تحلیل نمود. همچنین، با افزایش ضریب نفوذپذیری لایه، تأثیر این پارامتر در تحلیل علی الخصوص در فرکانس های کوچکتر، افزایش می یابد و کاهش ضریب نفوذپذیری منجر به افزایش میرایی می‌گردد. بخش دیگری از نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان می دهد که پارامتر پوکی در ضرایب سختی افقی و پیچشی تاثیر بسیار ناچیزی دارد هر چند که حساسیت تحلیل دینامیکی به پوکی برای فرکانس های بالای بار متناوب قائم قابل ملاحظه است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| انتشار امواج؛ محیط متخلخل اشباع؛ مدل مخروطی؛ نیم فضا؛ ارتعاش افقی؛ ارتعاش پیچشی؛ تحلیل دینامیکی پی | ||
| موضوعات | ||
| ژئو تکنیک لرزه ای | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigating the effective factors on the dynamic analysis of foundations located on saturated porous medium under the effect of horizontal and torsional vibrations using the cone model method | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Fatemeh Hajari1؛ Hossein Rahnema1؛ saohrab mirassi2؛ Mohammad Momeni3 | ||
| 1Department of Civil and Environmental Engineering, Shiraz University of Technology, Shiraz, Iran | ||
| 2Dept. of Civil Engineering, Islamic Azad University, Shahrekord Branch- Lordegan Center, Shahrekord, Iran | ||
| 31- Department of Civil and Environmental Engineering, Shiraz University of Technology, Shiraz, Iran Department of Engineering and Architecture, University of Trieste, Trieste, Italy | ||
| چکیده [English] | ||
| Seismic analysis of machine foundations located on saturated porous media can be carried out with several methods. Some of these methods are very accurate such as the boundary element method, complex finite element method, and scaled boundary finite element method. Other methods, such as the cone model method, is not only simple and practical but also have appropriate and acceptable accuracy. In the cone model, the soil mass is modeled with incomplete cones and the propagation of waves in these cones is followed until the wave is sufficiently damped and its effect on the foundation response is negligible. In this research study, the application of the cone model method in determining the dynamic stiffness, taking into account the effect of pore water (two-phase approach), has been investigated for different soil conditions. The system of differential equations governing horizontal and torsional vibrations in a porous medium is obtained by considering the effect of soil dilatancy. Also, the effect of different parameters such as layer thickness, porosity, and permeability coefficient has been investigated on the foundation’s response under shear and torsional vibrations. The obtained results show that the cone model can provide a good level of accuracy and high computational efficiency for predicting the horizontal and torsional vibrations of foundations resting on saturated porous media. Also, the two-phase environment shows considerable attenuation in low frequencies compared to the one-phase one, and in the case of deep rock bed, there is no significant difference in attenuation. In addition, the greater the thickness of the layer, the closer its performance is to the case where the foundation is based on a half-space, and if the thickness of the first layer is more than 20 times the radius of the disk, the environment can be accurately described as a half-space regardless of other layers. Also, with the increase of the permeability coefficient of the layer, the influence of this parameter in the analysis increases, especially in smaller frequencies, and the decrease of the permeability coefficient leads to an increase in damping. Another part of the results obtained from this research shows that the porosity parameter has a very small effect on the horizontal and torsional stiffness coefficients, although the sensitivity of the dynamic analysis to porosity is significant for high frequencies of vertical alternating load. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Cone model, wave propagation, dynamic analysis of foundations, horizontal and torsional vibrations, saturated porous medium | ||
| مراجع | ||
|
[1] J.M. Duncan, State of the art: limit equilibrium and finite-element analysis of slopes, Journal of Geotechnical engineering, 122(7) (1996) 577-596. [2] M. Moradi, H. Rahnema, S. Mirassi, Detecting the depth and thickness of weak layer in soil media using phase velocity spectrum and theoretical dispersion curve of Rayleigh wave, Iranian Journal of Geophysics, 16(3) (2022) 57-77. [3] S. Mirassi, H. Rahnema, Deep cavity detection using propagation of seismic waves in homogenous half-space and layered soil media, Asian Journal of Civil Engineering, 21(8) (2020) 1431-1441. [4] K. Kuriyama, Y. Mizuta, H. Mozumi, T. Watanabe, Three-dimensional elastic analysis by the boundary element method with analytical integrations over triangular leaf elements, in: International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanics Abstracts, 1995, pp. 320A. [5] M.C. Genes, S. Kocak, Dynamic soil–structure interaction analysis of layered unbounded media via a coupled finite element/boundary element/scaled boundary finite element model, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 62(6) (2005) 798-823. [6] M. Schauer, S. Langer, J.E. Roman, E.S. Quintana-Orti, Large scale simulation of wave propagation in soils interacting with structures using FEM and SBFEM, Journal of Computational Acoustics, 19(01) (2011) 75-93. [7] J.W. Meek, J.P. Wolf, Cone models for nearly incompressible soil, Earthquake engineering & structural dynamics, 22(8) (1993) 649-663. [8] M. Momeni, M. Riahi Beni, C. Bedon, M.A. Najafgholipour, S.M. Dehghan, B. JavidSharifi, M.A. Hadianfard, Dynamic Response Analysis of Structures Using Legendre–Galerkin Matrix Method, Applied Sciences, 11(19) (2021) 9307. [9] M. Momeni, C. Bedon, Uncertainty Assessment for the Buckling Analysis of Glass Columns with Random Parameters (2020). [10] M. Momeni, C. Bedon, M.A. Hadianfard, A. Baghlani, An Efficient Reliability-Based Approach for Evaluating Safe Scaled Distance of Steel Columns under Dynamic Blast Loads, Buildings, 11(12) (2021) 606. [11] M. Momeni, M.A. Hadianfard, C. Bedon, A. Baghlani, Damage evaluation of H-section steel columns under impulsive blast loads via gene expression programming, Engineering Structures, 219 (2020) 110909. [12] M.A. Hadianfard, S. Malekpour, M. Momeni, Reliability analysis of H-section steel columns under blast loading, Structural Safety, 75 (2018) 45-56. [13] A. Johari, M. Momeni, Stochastic analysis of ground response using non-recursive algorithm, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 69 (2015) 57-82. [14] G. Ehlers, The effect of soil flexibility on vibrating systems, Beton und Eisen, 41(21/22) (1942) 197-203. [15] A.S. Veletsos, Y.T. Wei, Lateral and rocking vibration of footings, Journal of Soil Mechanics & Foundations Div (1971). [16] A. Veletosos, V. Nair, Response of torsionally excited foundations, Journal of the Geotechnical Engineering Division, 100(4) (1974) 476-482. [17] J.P. Wolf, A.J. Deeks, Foundation vibration analysis: A strength of materials approach, Butterworth-Heinemann, 2004. [18] P. Pradhan, D. Baidya, D. Ghosh, Vertical dynamic response of foundation resting on a soil layer over rigid rock using cone model, Journal of the Institution of Engineers. India. Civil Engineering Division, 85(nov) (2004) 179-185. [19] G. Gazetas, Analysis of machine foundation vibrations: state of the art, International Journal of Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2(1) (1983) 2-42. [20] D. Baidya, G. Muralikrishna, Dynamic Response of Foundation on Finite Stratum-An Experimental Investigation, Indian Geotechnical Journal, 30(4) (2000) 327-350. [21] P. Pradhan, A. Mandal, D. Baidya, D. Ghosh, Dynamic response of machine foundation on layered soil: cone model versus experiments, Geotechnical and geological engineering, 26(4) (2008) 453-468. [22] M.A. Biot, Theory of propagation of elastic waves in a fluid‐saturated porous solid. I. Low‐frequency range, The Journal of the Acoustical Society of America, 28 (1956) 168. [23] M.A. Biot, Theory of Propagation of Elastic Waves in a Fluid‐Saturated Porous Solid. II. Higher Frequency Range, The Journal of the Acoustical Society of America, 28(2) (1956) 179-191. [24] S. Bougacha, J.M. Roësset, J.L. Tassoulas, Dynamic stiffness of foundations on fluid-filled poroelastic stratum, Journal of engineering mechanics, 119(8) (1993) 1649-1662. [25] N.F. Allen, F. Richart Jr, R. Woods, Fluid wave propagation in saturated and nearly saturated sands, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 106(ASCE 15286) (1980). [26] J. Bardet, The damping of saturated poroelastic soils during steady-state vibrations, Applied mathematics and computation, 67(1-3) (1995) 3-31. [27] B.O. Hardin, The nature of damping in sands, Journal of Soil Mechanics & Foundations Div, 92(SM5, Proc Paper 490) (1900). [28] J.R. Hall, F.E. Richart, Dissipation of elastic wave energy in granular soils, (1963). [29] J. Bardet, H. Sayed, Velocity and attenuation of compressional waves in nearly saturated soils, Soil dynamics and earthquake engineering, 12(7) (1993) 391-401. [30] C. Sheng-li, C. Long-zhu, The axisymmetric mixed boundary-value problem of the vertical vibration of a rigid foundation on saturated layered soil subgrade, Applied Mathematics and Mechanics, 23(2) (2002) 218-225. [31] J. Bo, The vertical vibration of an elastic circular plate on a fluid-saturated porous half space, International journal of engineering science, 37(3) (1999) 379-393. [32] Y. Cai, X. Hu, C. Xu, Z. Hong, Vertical dynamic response of a rigid foundation embedded in a poroelastic soil layer, International journal for numerical and analytical methods in geomechanics, 33(11) (2008) 1363-1388. [33] Y. Cai, Y. Cheng, S. Alfred Au, C. Xu, X. Ma, Vertical vibration of an elastic strip footing on saturated soil, International journal for numerical and analytical methods in geomechanics, 32(5) (2008) 493-508. [34] A.S. Pal, D.K. Baidya, Effect of Soil Layering on Coupled Dynamic Response and Active Length of Piles Embedded in Layered Soil Using Cone Model, Indian Geotechnical Journal, 49(1) (2019) 50-57. [35] A.M. Halabian, S. Ghasemi, S. Mohasseb, Rocking Response of Shallow Foundations in Time Domain Using Cone Model Theory, Journal of Earthquake Engineering, (2020) 1-24. [36] M. Khakpour, M. Hajialilue Bonab, Soil-structure-interaction using cone model in time domain for horizontal and vertical motions in layered half space, Journal of Earthquake Engineering, 24(4) (2020) 529-554. [37] S.K. Sasmal, P.K. Pradhan, A critical review of the cone model for analysis of machine foundations under translational and rotational motion, Australian Journal of Multi-Disciplinary Engineering, 17(1) (2021) 97-106. [38] J. Bardet, A viscoelastic model for the dynamic behavior of saturated poroelastic soils, Journal of Applied Mechanics, ASME, 59(1) (1992) 128-135. [39] H. Rahnema, S. Mirassi, G. Dal Moro, Cavity effect on Rayleigh wave dispersion and P-wave refraction, Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 20 (2021) 79-88. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 318 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 601 |
||