نشریه علمی پژوهشی روشهای عددی در مهندسی

---

---

گرچه سابقه بررسی تاثیر زلزله بر سدهای خاکی به چند دهه قبل بر می گردد ولی پیچیدگیهای رفتاری این گونه سازه های خاکی در شرایط مختلف هندسی و فیزیکی و نیز تفاوت ویژگیهای زلزله ها موجب می شود که مطالعات دقیقتر با ابزار محاسباتی قویتر، نتایج جدید یا متفاوتی از وضعیت رفتاری بدنه سد را در مقابل زلزله نشان دهند. در مطالعه حاضر مدل رفتاری ساده الاستوپلاستیک مبتنی بر معیار موهر- کولمب برای وضعیت پلاستیک شدگی خاک و نیز از قاعده میرایی ریلی در محاسبات استفاده شده است. در این مقاله، ابتدا صحت کارکرد مدلهای عددی از طریق تحلیل دینامیکی موردهای واقعی مانند سدهای خاکی لانگ ولی، سانتافله سیا و مقایسه نتایج محاسباتی با نتایج حاصل از اندازه گیریهای واقعی و یا نتایج ارائه شده توسط دیگر محققان بررسی شده است. همچنین در مطالعه حاضر علاوه بر تحلیل لرزه ای سدهای خاکی و بررسی پایداری آنها، به شیوه شبه استاتیکی هم پایداری سدهای خاکی بررسی شده است لذا به منظور اعتبار سنجی نتایج تحلیلهای شبه استاتیکی و کنترل نتایج نرم افزار در محاسبه ضریب اطمینان شبه استاتیک، سد کارسینگتون تحلیل شده است. مقادیر ضرایب اطمینان به دست آمده از مطالعه حاضر تطابق بسیار نزدیکی با نتایج ارائه شده در گزارشهای دیگر دارد. از طرفی رفتار گسیختگی حاصل از تحلیل این سد نیز توانایی دقیق نرم افزار را در مشخص کردن سطح گسیختگی نشان می دهد. در بخش اصلی تحلیلها، رفتار لرزه ای سدهای خاکی با شرایط انتخابی متفاوت مورد مطالعه پارامتری قرار گرفته است و به ویژه تاثیر ارتفاع سد بر رفتار لرزه ای و انتخاب اندازه بهینه عرض تاج سد بررسی شده است و نتایج این تحلیلها به-صورت نمودارهایی ارائه شده اند.

---

یکی از روش‌های جدید کنترل ارتعاش سازه‌ها و کاهش پاسخ لرزه‌ای آنها، استفاده از سیستم جاذب انرژی غیرخطی ارتعاشی- ضربه‌ای است. در این سیستم یک جرم برروی کف سازه‌ای به‌گونه‌ای تنظیم شده است که فاصلۀ مشخصی از دیوارۀ غیرارتجاعی متصل به جرم طبقه دارد. جرم جابه‌جا شده در اثر تحریک سازه با دیوارۀ غیرارتجاعی برخورد می‌کند که باعث ایجاد ضربه و جذب انرژی می‌شود. در تحقیق حاضر جاذب انرژی ارتعاشی- ضربه‌ای با بهینه‌یابی پارامترهای آن به‌طور هم‌زمان شامل نسبت سختی و فضای آزاد حرکت مورد مطالعه قرار گرفته است. الگوریتم جستجوی هماهنگی به‌عنوان یک روش فرا‌اکتشافی جدید به‌طور مؤثری اختصاصی شده و برای مسئله بهینه‌یابی پیوسته‌ فوق‌الذکر به‌کار گرفته شده است. نشان داده شده است که سیستم بهینه ‌شدۀ متصل به سازه قادر است که با سازه‌ اولیه در بازه‌ وسیع فرکانسی اندرکنش داشته باشد. پاسخ کنترل شدۀ مورد‌ نظر در مجموعه‌ای از قاب‌های خمشی فولادی کوتاه و میان مرتبه از طریق تحلیل‌های دینامیکی تاریخچه زمانی غیر‌خطی مورد ارزیابی قرار گرفته است. توانایی این نوع جاذب انرژی در اتلاف انرژی لرزه‌ای ورودی به سازه‌ها و توانایی آنها در کاهش مؤثر پاسخ سازه‌ها از طریق ضربه‌های ارتعاشی بین جرم جاذب انرژی و جرم طبقه با استخراج شاخص‌های عملکردی متعدد و طیف‌های فوریه مورد توجه قرار گرفته است. با توجه با شبیه‌سازی‌های عددی انجام شده برروی مدل‌های سازه‌ای تعریف شده، سیستم کنترلی بهینه شده باعث باز توزیع انرژی از مودهای ارتعاشی پایین با فرکانس کم و دامنۀ ارتعاش زیاد به مودهای ارتعاشی بالاتر با فرکانس زیاد و دامنۀ ارتعاش کم می‌شود که منجربه کاهش مطلوب پاسخ‌های سازه‌ای شده است.

---

تعیین دقیق پاسخ سازه‌ها تحت بارهای دینامیکی از جمله بار زلزله نقش بسزایی در طراحی ایمن و اقتصادی سازه‌ها دارد. هدف این مقاله، بهره‌گیری از یک روش حل جدید بر مبنای استفاده از توابع پایه نمایی برای تحلیل دینامیکی تیر برنولی در مقابل تحریک‌های تکیه گاهی است. این روش نخستین بار در حل مسائل انتشار موج اسکالر و با عنوان روش گام به گام باقیمانده وزنی زمانی معرفی شد. پاسخ مسئله در روش پیشنهادی به‌صورت یک سری متشکل از توابع پایه نمایی با ضرایب ثابت مجهول در نظر گرفته شده و پیشروی حل در زمان بدون نیاز به گسسته‌سازی مکانی تیر و با استفاده از یک رابطه بازگشتی مناسب برای اصلاح ضرایب پایه‌های نمایی انجام می‌شود. به منظور اعمال تحریک زلزله نیز ابتدا با استفاده از رابطه تفاوت محدود مرکزی، تاریخچه شتاب زلزله به تاریخچه جابه‌جایی تبدیل می‌شود. در ادامه تاریخچه جابجایی به‌عنوان شرط مرزی دریشله متغیر در زمان به تیر اعمال می‌شود. در این مطالعه، قابلیت‌های روش پیشنهادی در حل چند مسئله نمونه از ارتعاش تیرهای تک و چند دهانه تحت انواع تحریک‌های تکیه گاهی از جمله تغییرات شتاب زلزله با نتایج سایر روش‌های موجود، مقایسه شده است.