شبیه‌سازی دقیق عملکرد دیوار میخ‌کوبی‌شده در شرایط زلزله با مدل عددی سه‌بعدی در ایران

به گزارش ایسنا، دکتر جواد جلیلی، استادیار پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله و مهندس محمد مرادی از دانشگاه صنعتی شریف، موفق به توسعه یک ابزار عددی پیشرفته برای تحلیل عملکرد لرزه‌ای دیوارهای میخ‌کوبی‌شده (soil-nailed walls) شدند.

در این پژوهش، یک آزمایش سانتریفیوژ که پیش‌تر توسط پژوهشگران UCLA انجام شده بود، با استفاده از نرم‌افزار PLAXIS 3D بازسازی عددی شد. مدل عددی سه‌بعدی طراحی‌شده، قادر است واکنش خاک و دیوار در برابر بارگذاری چرخه‌ای مشابه زلزله را با دقت بسیار بالا شبیه‌سازی کند.

بر اساس این مطالعه، مدل رفتاری خاک UBC3D-PLM، با دو روش «کالیبراسیون تجربی» و «کالیبراسیون مبتنی بر آزمایش المان» تنظیم شد. نتایج نشان داد که روش تجربی با استفاده از روابط پیشنهادی Beaty و Byrne (2011)، در شبیه‌سازی پاسخ دینامیکی خاک و دیوار به‌ویژه در ناحیه مجاور دیوار عملکرد بهتری دارد.

از جمله ویژگی‌های نوآورانه این مدل می‌توان به استفاده از نویز سفید و آنالیز طیفی برای تخمین دوره تناوب طبیعی سیستم، بهره‌گیری از میرایی رایلی (Rayleigh damping) برای حذف نویزهای ناخواسته در مدل‌سازی دینامیکی و بررسی تأثیر مش‌بندی و گام زمانی در دقت نتایج مدل عددی اشاره کرد.

مدل عددی این تحقیق نه‌تنها توانست شکل تغییرشکل‌یافته دیوار پس از اعمال بارگذاری را مشابه آزمایش سانتریفیوژ بازسازی کند، بلکه مقادیر جابجایی، شتاب و نشست را نیز به‌طور دقیق بازتولید کرد. البته در بارگذاری‌های شدید که به حالت شکست منتهی می‌شوند، شبیه‌سازی کامل با چالش همراه بود.

این مطالعه نشان می‌دهد که با کالیبراسیون هدفمند و به‌کارگیری روش‌های عددی پیشرفته، می‌توان عملکرد دیوارهای میخ‌کوبی‌شده را به‌طور دقیق در برابر زلزله تحلیل کرد. این دستاورد، کاربرد مهمی در طراحی مقاوم و بهینه گودهای ساختمانی در مناطق زلزله‌خیز دارد.