تعیین مشخصات دینامیکی پی جهت تحلیل دینامیکی اندرکنش خاک-سازه با استفاده از روشهای اجزای محدود و نامح

توضیحات فایل:

این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد

 

چکيده

اندرکنش خاک-سازه یکی از موضوعات مهم مهندسی عمران است. در نظر گرفتن حوزه نامحدود خاک یکی از مهمترین مسائلی است که در اندرکنش خاک-سازه مد نظر قرار می­گیرد. از روش المان محدود برای مدلسازی حوزه نزدیک و از روش المان نامحدود برای مدلسازی حوزه دور استفاده شد. روش المان نامحدود از لحاظ فرمول بندی شباهت زیادی به روش المان محدود دارد. در این پایان نامه از المان نامحدود با سه نوع موج، جهت مدل سازی حوزه نامحدود استفاده شد. با استفاده از ترکیب این دو روش، توابع نرمی دینامیکی برای پی صلب بدون جرم روی لایه خاک ویسکوالاستیک واقع بر سنگ بستر محاسبه شد. پدیده تشدید بر خاک روی سنگ بستر و همچنین اثر تغییر عمق سنگ بستر روی فرکانس قطع مطالعه شد. مثال در نظر گرفته شده در این مطالعه نشان داد که این روش دقت مناسبی جهت تحلیل مسائل اندرکنش خاک-سازه و مسائل شامل حوزه نامحدود را دارد.

فهرست مطالب

 

 

عنوان                                                                                                                                                     صفحه

 

فصل اول: مقدمه

1-1-مقدمه­ای بر اندرکنش خاک-سازه ......................... 1

1-2-روش­های مستقیم و زیرسازه ............................. 4

 

فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده

2-1-مقدمه­ای بر روش المان نامحدود ........................ 6

2-2-مروری بر مطالعات  پیشین ............................. 8

2-3-هدف این مطالعه ...................................... 9

 

فصل سوم: روابط حاکم بر روش المان محدود و المان نامحدود

3-1-مقدمه¬ای بر روش المان محدود ................................................................................................................................................11

3-2-مقدمه­ای بر روش المان نامحدود ....................... 13

3-2-1-المان نامحدود با زوال نمائی ...................... 14

3-2-2-المان بی­نهایت نگاشت شده .......................... 15

3-3-فرمول بندی مسئله ................................... 15

3-3-1-معادله حاکمه ..................................... 17

3-3-2-تعیین جوابهای هارمونیک ........................... 20

3-4-فرمول بندی روش المان محدود ......................... 21

3-5-روش المان نامحدود .................................. 30

3-5-1-روش اول، قسمت بندی محیط مسئله .................... 33

3-5-2-روش دوم، المان بی­نهایت با سه نوع موج ............. 37

3-6-تعیین ضریب استهلاک دامنه موج،  ..................... 43

3-7-عمق موثر موج ریلی .................................. 50

3-8-انتگرال عددی المان نامحدود ......................... 52

3-9-میرایی مصالح ....................................... 55

 

فصل چهارم: تحلیل و بررسی نتایج

4-1-تعیین سیستم اندرکنش خاک و سازه و خواص دینامیکی آن .. 58

4-1-1-تعیین سیستم پی.................................... 59

4-1-2-روشهایی برای تعیین امپدانس پی..................... 60

4-1-3-مروری خلاصه بر تاریخچه توابع امپدانس............... 61

4-2-مدل سازی با روش المان محدود......................... 65

4-3-توابع نرمی در حالت دوبعدی برای نیم¬فضای الاستیک...... 68

4-3-1-مقدمه............................................. 68

4-3-2-تعریف توابع نرمی.................................. 68

4-4-مدل سازی با ترکیب روشهای المان محدود و المان نامحدود. 73

4-4-1-مقدمه............................................. 73

4-4-2-کنترل صحت ترکیب روش­های المان محدود و المان نامحدود 73

4-4-3-مثال پی ویسکوالاستیک تحت بارگذاری هارمونیک یکنواخت. 74

4-5-نحوه بدست آوردن توابع نرمی دینامیکی برای پی نواری ویسکوالاستیک    81

4-5-1-تعیین ضرایب تأثیر نرمی دینامیکی ................ 81

4-5-2-تعیین ماتریس سختی دینامیکی ................... 84

4-5-3-تعیین ماتریس نرمی دینامیکی .................... 88

4-6-توابع نرمی با استفاده از ترکیب روشهای المان محدود و المان نامحدود 92

4-6-1-توابع نرمی دینامیکی .......................... 94

4-7-اثر عمق سنگ بستر.................................... 95

4-8-تکنیک انتگرال گیری عددی نیوتن-کوتس.................. 98

 

 

 

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

نتیجه گیری و پیشنهادات................................. 102

 

فصل ششم: منابع  و مراجع

منابع و مراجع.......................................... 105

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل­ها

 

 

عنوان                                                                                                                                    صفحه

 

شکل 1-1-اندرکنش سینماتیکی و اینرسی برای سازه با پی صلب. 4

شکل 3-1-نیم فضا تحت اثر بار هارمونیک. 16

شکل 3-2-لمان سرندپیتی هشت گرهی صفحه­ای در دستگاه مختصات کارتزین   21

شکل 3-3-المان هشت گرهی در مختصات کلی و مختصات محلی. 22

شکل 3-4-محل قرار گیری نقاط نمونه گیری برای تابع دو بعدی در حالات مرتبه دو و مرتبه سه. 30

شکل 3-5-انتشار امواج در نواحی مختلف حیطه مسئله. 31

شکل 3-6-المان نامحدود در مختصات کلی و مختصات محلی. 33

شکل 3-7-نمایش طول المان نامحدود در جهت محور . 35

شکل 3-8-المان نامحدود در مختصات کلی و مختصات محلی. 38

شکل 3-9-استهلاک دامنه امواج هارمونیک در محیط بی­نهایت. 45

شکل 3-10-هندسه­ای برای تعیین ضریب استهلاک دامنه. 48

شکل 3-11-هندسه­ای برای تعیین ضریب استهلاک دامنه. 51

شکل 4-1-مدل محاسباتی جهت بررسی صحت برنامه نوشته شده المان محدود  67

شکل 4-2-نمایش شماتیک اندرکنش خاک-پی-سازه بصورت شماتیک، فقط برای تحریک قائم  69

شکل 4-3-پی نواری صلب بدون جرم روی نیم فضا و نیرو­ها و لنگر مؤثر بر آن در حالت دو بعدی. 70

شکل 4-4-شبکه بندی پی ویسکوالاستیک نیمه بی­نهایت. 74

شکل 4-5-قسمت حقیقی نرمی بی­بعد، بارگذاری در جهت ، جابجایی در جهت   77

شکل 4-6-قسمت حقیقی نرمی بی­بعد، بارگذاری در جهت ، جابجایی در جهت   77

شکل 4-7-قسمت حقیقی نرمی بی­بعد، بارگذاری در جهت ، جابجایی در جهت   78

شکل 4-8-قسمت موهومی نرمی بی­بعد، بارگذاری در جهت ، جابجایی در جهت   78

شکل 4-9-قسمت حقیقی نرمی بی­بعد، بارگذاری در جهت ، جابجایی در جهت   79

شکل 4-10-قسمت موهومی نرمی بی­بعد، بارگذاری در جهت ، جابجایی در جهت   79

شکل 4-11-توصیف ضرایب تأثیر نرمی دینامیکی .... 81

شکل 4-12-شکل توصیف بارگذاری. 82

شکل 4-13-ضرایب تأثیر نرمی دینامیکی برای تنش اعمالی قائم. 83

شکل 4-14-نقاط گرهی و المانهای واقع در مرز مشترک خاک-سازه. 85

شکل 4-15-توابع نرمی دینامیکی برای لایه خاک واقع بر بستر سنگی. 94

شکل 4-16-اثر عمق سنگ بستر بر قسمت حقیقی نرمی دینامیکی. 96

شکل 4-17-اثر عمق سنگ بستر بر قسمت موهومی نرمی دینامیکی. 96

شکل 4-18- اثر عمق سنگ بستر بر دامنه جابجایی وسط پی. 97

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

 

 

عنوان                                                                                                                                    صفحه

 

جدول 3-1-محل نقاط نمونه گیری و ضرایب وزنی برای گائوس کوآدرچر در بازه  تا . 29