مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

تحلیل غیرخطی رفتار پی بتن مسلح در برابر حرکات گسل معکوس به روش المان محدود

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
2 دانشیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
10.22065/jsce.2026.567509.3900
چکیده
تاکنون نمونه‌های متعددی از آسیب‌های وارده به سازه‌های سطحی تحت اثر حرکات بزرگ و ماندگار گسل گزارش شده است. با این حال، تعدادی از ساختمان‌ها، عملکرد قابل قبولی در برابر این حرکات بزرگ و ماندگار از خود نشان داده‌اند. این موضوع نشان داد که سازه‌ها را می‌توان به نحوی طراحی نمود که در برابر جابه‌جایی‌های بزرگ گسل مقاومت کنند که ضرورت مطالعه دقیق اندرکنش غیرخطی میان گسل‌های فعال و پی‌های سطحی را برجسته می‌سازد. در این مطالعه رفتار اندرکنشی پی سطحی و گسل با کمک نرم‌افزار المان محدود آباکوس مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت پیش‌بینی صحیح نحوه توسعه مسیر گسیختگی گسل از مدل توسعه‌یافته موهر کولمب با رفتار نرم شوندگی استفاده شده است. بر خلاف مطالعات متداول گذشته که در آن رفتار پی به‌صورت صلب با مصالح الاستیک فرض شده است، در این مطالعه از مدل رفتاری پلاستیسیته آسیب بتن جهت شبیه‌سازی رفتار پی بتنی مسلح استفاده شده است. بار طبقات، پس از معادل‌سازی به‌صورت گسترده در عرض هر ستون اعمال شده است تا از ایجاد تمرکز تنش غیرواقعی ناشی از بار نقطه‌ای جلوگیری شود. نتایج مطالعات نشان داد فرض الاستیک بودن مصالح نمی‌تواند پیش‌بینی دقیقی از رفتار خمشی پی ارائه دهد. با کاهش زاویه شیب گسل مسیر گسیختگی به سمت فرودیواره منحرف می‌شود. همچنین مشاهده شد که عامل اصلی در تعیین رفتار اندرکنشی پی و گسل فاصله محل رخنمون گسل از لبه پی هست و به‌طورکلی در محدوده تحت تأثیر گسل با افزایش سربار میزان انحراف زاویه‌ای پی کاهش می‌یابد. علاوه بر این، پی‌های با ضخامت کمتر، نشست و انحراف زاویه‌ای بیشتری را تجربه می‌کنند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Nonlinear Analysis of Reinforced Concrete Foundation Behavior under Reverse Fault Movements Using the Finite Element Method

نویسندگان English

Amin Monshizadeh Naeen 1
Ali Akhtarpour 2
1 Ph.D. Student, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Associate Professor, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده English

Large permanent ground deformations associated with active fault movements have caused severe damage to shallow foundations and supported structures. Nevertheless, field evidence shows that some buildings perform acceptably under large fault-induced displacements, indicating that displacement-tolerant foundation design is achievable. Understanding the nonlinear interaction between active faults and shallow foundations is therefore essential for reliable seismic design. This study investigates the behavior of shallow foundations subjected to reverse fault movements using two-dimensional plane strain finite element analyses in Abaqus. The numerical model incorporates realistic fault–foundation geometry, soil–structure interaction, and nonlinear material behavior. Reinforced concrete is modeled using the Concrete Damaged Plasticity (CDP) model, while soil behavior is represented by an extended Mohr–Coulomb model with strain-softening. Superstructure loads are applied as column-based strip loads, and fault displacement is imposed incrementally along the rupture path. The results show that elastic concrete models are inadequate for predicting foundation response, whereas the CDP model provides more realistic settlement and rotation patterns. Increased vertical surcharge reduces foundation rotation near the fault outcrop, but this effect diminishes with increasing distance from the fault. Lower fault dip angles shift the rupture path toward the footwall, and foundations closer to the fault with smaller thickness experience greater settlement and angular distortion.

کلیدواژه‌ها English

Reinforced concrete foundation
Concrete damaged plasticity
Strain Softening
Reverse fault
Finite element method

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 13 خرداد 1405

  • تاریخ دریافت 06 دی 1404
  • تاریخ پذیرش 13 خرداد 1405