. 28
3-2- شکست لرزهای انواع حایل ها 28
3-3- پاسخ دینامیکی دیوارهای حایل.. 28
3-4- انواع روش های طراحی دینامیکی دیوار حائل.. 29
3-5- آنالیز تعادل حدی.. 31
3-5-1- حالت شبه استاتیکی.. 31
3-5-2- روش مونونوبه اکابه. 32
3-5-3- روش آرانگو(1969Arango,) 35
3-5-4- چود هاری (Choudhury, 2002) 36
3-6- روش شبه دینامیک…. 42
3-6-1- استیدمن و زنگ ( steedman- zeng , 1990 ) 42
3-6-2- چودهاری- نیمبا لکاری (Choudry-nimblakar 2005) 44
3-7- آنالیز بر پایه جابجایی.. 45
3-8- مقایسه فشار خاک لرزه ای محاسبه شده با استفاده از روش های مختلف…. 46
3-9- حل با فرم بسته با استفاده از رفتار الاستیک یا ویسکوالاستیک…. 46
3-9-1- وود (wood, 1973) 46
3-9-2- ولتسوس و یونان (Veletsos and younan , 1994) 47
3-10- آنالیز عددی.. 49
3-10-1- الهمود و ویتمن (Al-Homoud and Whitman, 1999) 50
3-10-2- تحقیقات گرین وابلینگ (Green and Ebeling, 2003) 50
فصل چهارم: مدلسازی و تحلیل نتایج.. 52
4-1- پیشگفتار. 53
4-2- روش المان محدود. 53
4-3- مدل های رفتاری خاک… 54
4-4- مدل. 54
4-5- المان ها 54
4-6- صفحات… 54
4-7- ساخت مرحله ای.. 55
4-8- شرائط لازم برای اعمال به هندسه مدل در شرائط دینامیکی.. 55
4-8-1- مرزهای جاذب… 55
4-8-2- میرایی.. 56
4-9- مدلسازی.. 56
4-10- مدلسازی زلزله. 63
4-11- بررسی دیوار حائل 6 متری.. 64
4-12- نتایج زلزله UPLAND برای دیوار حائل 6 متری.. 65
4-13- نتایج زلزله GILORI برای دیوار حائل 6 متری.. 67
5-14- مقایسه نتایج دو زلزله UPLAND و GILORI برای نقاط انتخابی.. 69
4-15- بررسی دیوارحائل 9 متری.. 71
4-15-1- زلزله Gilori 71
4-5-2- زلزله Upland.. 73
4-16- بررسی دیوار 12 متری.. 77
4-16-1- زلزله Gilori 77
4-16-2- زلزله Upland.. 79
4-17- کلیات… 83
منابع و مآخذ: 85
 
فهرست اشکال
عنوان                                                                                                                                                                                             صفحه
شکل1-1- نیروهای وارده بر دیوارهای حائل.. 4
شکل1-2- دیوار حائل وزنی ونیمه وزنی.. 5
شکل1-3- دیوارحائل پشت بنددار و پایه دار. 6
شکل1-4- (a)دیوار حائل الواربست (b)دیوار حائل صندوقچه ای© دیوار حائل گابیونی.. 8
شکل1-5- دیوار MSE روکش شده توسط (a)پانلهای پیش ساخته(b) با بلوکهای پیش ساخته. 8
شکل1-6- دیوار ساخته شده از(a)شمعهای مماسی(b) شمعهای متقاطع.. 10
شکل2-1- نحوه تعیین طیف پاسخ جابجایی.. 18
شکل2-2-نحوه تعیین طیف  پاسخ شبه شتاب… 18
شکل2-3-طیف پاسخ زلزله های ثبت شده در ایستگاه السنترو در طی سال های…. 19
شکل2-4-طیف طراحی میانگین و میانگین بعلاوه انحراف از معیار استاندارد برای میرایی 5%. 20
شکل2-5-نحوه ساخت طیف طراحی خطی.. 21
شکل2-6-ساخت طیف طراحی برای احتمال 84.1% و میرایی 5%. 22
شکل2-7-میانگین طیف های پاسخ برای شرایط مختلف محل.. 23
شکل2-8-میانگین طیف های پاسخ شتاب برای شرایط مختلف محل.. 23
شکل2-9-طیف های نسبی شتاب در 2 درصد میرایی برای چهار طبقه بندی خاک… 24
شکل2-10-تاثیر بزرگی زمین لرزه بر شکل های طیفی.. 25
شکل2-11-طیف طرح برای منطقه ای تحت تاثیر زمین لرزه ی حاصل از دو گسل.. 26
شکل3-1-سطح شکست و نیروهای در نظر گرفته شده در روش مونونوبه اکابه. 33
شکل3-2-مدل تحلیلی چودهاری.. 37
شکل3-3-دیاگرام آزاد مدل چودهاری.. 37
شکل3-4-سطح شکست و نیروها 40
شکل3-5-سیستم در نظر گرفته شده توسط استیدمن و زنگ…. 43
شکل3-6- سیستم آزمایش شده توسط ولتسوس و یونان. 48
شکل4-1- هندسه مدل به همراه مرزهای جاذب و جابجایی اعمال شده به کف مدل. 56
شکل4-2- مرحله اول خاکریزی.. 58
شکل4-3- مرحله دوم خاکریزی.. 58
شکل4-4- مرحله سوم خاکریزی.. 59
شکل4-5- مرحله چهارم خاکریزی.. 59
شکل4-6-توزیع فشار در دیوار پس از اجرای خاکریزی در چهار ضریب سختی چرخشی متفاوت… 61
شکل4-7-فشار جانبی دینامیکی محاسبه شده برای دیوار حائل طره توسط پانتامان. 63
شکل4-8- فشار جانبی دینامیکی محاسبه شده برای دیوار حائل وزنی توسط پانتامان. 63
شکل4-9- توزیع تنش جانبی در حالت استاتیکی برای دیوار حائل 6 متری.. 64
شکل4-10- نمودار توزیع تنش جانبی برای دیوار حائل 6 متری در حالت استاتیکی.. 65
شکل4-11- جابجایی افقی در مدل دیوار حائل 6 متری پس از زلزله. 65
شکل4-12- تاریخچه شتاب قائم در مدل دیوار حائل 6 متری پس از زلزله. 66
شکل4-13- تاریخچه شتاب افقی در مدل دیوار حائل 6 متری.. 66
شکل4-14- توزیع فشار جانبی دینامیکی در دیوار حائل 6 متری.. 66
شکل4-15- نمودار توزیع تنش جانبی دینامیکی در دیوار حائل 6 متری.. 67
شکل4-16- جابجایی افقی در مدل دیوار حائل 6 متری پس از زلزله. 68
شکل4-17- تاریخچه شتاب قائم در مدل دیوار حائل 6 متری پس از زلزله. 68
شکل4-18- تاریخچه شتاب افقی در مدل دیوار حائل 6 متری.. 68
شکل4-19- توزیع فشار جانبی دینامیکی در دیوار حائل 6 متری.. 69
شکل4-20- نمودار توزیع تنش جانبی دینامیکی در دیوار حائل 6 متری.. 69
شکل4-21- تاریخچه جابجایی در نقاط انتخابی مدل دیوار حائل 6 متری.. 69
شکل4-22- تاریخچه جابجایی در نقاط انتخابی مدل دیوار حائل 6 متری.. 70
شکل4-23- مقایسه نیروی افقی به وجد امده در دیوار حائل 6 متری.. 70
شکل4-24- جابجایی افقی در مدل دیوار حائل 9 متری پس از زلزله. 71
شکل4-25- تاریخچه شتاب افقی در مدل دیوار حائل 9متری.. 71
شکل4-26- تاریخچه شتاب قائم در مدل دیوار حائل 9متری.. 72
شکل4-27- توزیع فشار جانبی دینامیکی در دیوار حائل 9متری.. 72
شکل4-28- نمودار توزیع تنش جانبی دینامیکی در دیوار حائل 9متری.. 73
شکل4-29- جابجایی افقی در مدل دیوار حائل 9 متری پس از زلزله. 73
شکل4-30- تاریخچه شتاب افقی در مدل دیوار حائل 9متری.. 74
شکل4-31- تاریخچه شتاب قائم در مدل دیوار حائل 9متری.. 74
شکل4-32- توزیع فشار جانبی دینامیکی در دیوار حائل 9متری.. 74
شکل4-33- نمودار توزیع تنش جانبی دینامیکی در دیوار حائل 9متری.. 75
شکل4-34- مقایسه نیروی افقی به وجود آمده در دیوار حائل 9متری.. 75
شکل4-35- تاریخچه جابجایی در نقاط انتخابی مدل دیوار حائل 9متری.. 76
شکل4-36- تاریخچه جابجایی در نقاط انتخابی مدل دیوار حائل 9متری.. 76
شکل4-37- جابجایی افقی در مدل دیوار حائل 12متری پس از زلزله. 77
شکل4-38- تاریخچه شتاب افقی در مدل دیوار حائل 12متری.. 77
شکل4-39- تاریخچه شتاب افقی در مدل دیوار حائل 12متری.. 78
شکل4-40- توزیع فشار جانبی دینامیکی در دیوار حائل 12متری.. 78
شکل4-41- نمودار توزیع تنش جانبی دینامیکی در دیوار حائل 12متری.. 79
شکل4-42- جابجایی افقی در مدل دیوار حائل 12متری پس از زلزله. 79
شکل4-43- تاریخچه شتاب افقی در مدل دیوار حائل 12متری.. 80
شکل4-44- تاریخچه شتاب افقی در مدل دیوار حائل 12متری.. 80
شکل4-45- توزیع فشار جانبی دینامیکی در دیوار حائل 12متری.. 80
شکل4-46- نمودار توزیع تنش جانبی دینامیکی در دیوار حائل 12متری.. 81
شکل4-47- مقایسه نیروی افقی به وجود امده در دیوار حائل 9متری.. 81
شکل4-48- تاریخچه جابجایی در نقاط انتخابی مدل دیوار حائل 9متری.. 82
شکل4-49- تاریخچه جابجایی در نقاط انتخابی مدل دیوار حائل 9متری.. 82
 
 
فهرست جداول

عنوان                                                                                                                                                                                             صفحه
جدول1-1- انواع زاویه های اصطکاک داخلی برای کاربرد در مسائل مهندسی.. 13
جدول2-1-  ضرایب بزرگنمایی برای ایجاد طیف طراحی خطی.. 21
جدول 3-1- مقایسه مقادیر  های بدست آمده از روش چودهاری و دیگر تئوری های لرزه ای.. 42
جدول 3-2- مقایسه فشار خاک لرزه ای محاسبه شده با استفاده از روش های مختلف…. 46
جدول4-1- مشخصات مصالح خاکی.. 57
جدول4-2- مشخصات المان Plate. 57
جدول 4-4- مقادیر شتاب افقی (متر/ مجذور ثانیه) حاصل از نرم افزار PLAXIS.. 61
جدول 4-5- مقادیر ضریب فشار جانبی فعال در حالت دینامیکی.. 62
جدول 4-6- مقایسه مقادیر فشار جانبی حاصل از تئوری و نرم افزار PLAXIS.. 84
 
فصل اول:
دیوار حائل
 
1-1- تاریخچه ساخت سازه های حائل
از زمانی که انسان ها زندگی کوچ نشینی را رها کردند- مقارن با ده هزار سال قبلاز میلاد مسیح- با هدف دفاع از خود شـروع به ساخت موانع صعب العبور نمودند. این ساخت و سازها با ساخت مقبره ها-با الهام گرفتن از اعتقادات مذهبی ماننـد عـروج بـه بهشت- ادامه پیدا کرد. از شواهد موجود چنین برمی آید که اولین آیده های ساخت یک سازه قائم برای نگهداری توده مـصالح رامی توان در مقبره های خرسنگی[1] در حوالی اقیانوس اطلس و در اروپا یافت. به عنوان مثال Newgarange Cairn در ایرلنـدکه متعلق به چهار هزار سال قبلاز میلاد مسیح است. این سازه مانند یک گنبد با قطر82 متر ساخته شـده اسـت. این سازه دارای ارتفاعی معادل 2/4 متر است که به کمک تودههای سنگی که به صورت قائم مستقر شده اند (حداکثر تا ارتفـاع2/1 متر ) ساخته شده است. این توده های سنگی بدون کمک ملات مستقر شده  اند. این سازه های حائل شامل مصالح سـنگی گردگوشه ای هستند که از بستر رودخانه های مجاور آورده شده اند.
سازندگان این سازه ها خیلی زود از مساله فشارهای موجود بر روی دیوارها مطلع گشتند و به کمک عوامل مختلف سعی داشتند تا  آنرا به نحوی کاهش دهند. شواهد چنین تلاش هایی ر ا می توان در دو تکنیک کاملاً متفاوت به کار گرفته شده در ساخت این مقبره ها در سه هزار سال قبل از میلاد مسیح جستجو نمود. یکی از این تکنیک ها قرار دادن شبکه هـای تـوری ماننـد افقـی ودیگری تکنیک جداسازی و قسمت بندی بوده است. به عنوان مثال معماران ایرلندی از  شبکه های ساخته شده به کمک ریـشهگ یاهان (تکنیک اول ) بین لایه های سنگ ریزه های گردگوشه استفاده می کردند. تکه های ریشه گیاهان خیلی راحت به یکـدیگرقفل و بست شده و این توریهای ساخته شده را در کنار یکدیگر قرار می دادند. آزمایشات انجام شده بر روی شبکه های ساخته شده توسط این مصالح و محاسبات نشان می دهند که این تکنیک از قابلیت مناسبی برای کـاهش فـشار خـاک در سـازه هـای حایل دایره ای برخوردار است. در صورت عدم استفاده از این نوع تکنیک واضح اسـت کـه مـصالح سـنگی بـسیار سـریع در اثـرفشارهای جانبی ایجاد شده ناپایدار  می شدند و باعث خرابی سازه  می گشتند(علیرضا زرکامی، 1385).
از تکنیک دوم بیشتر در ساخت هرم های سنگی در مصر استفاده شده است. آیده ساخت سازه هایی با این تکنیـک بـه معمـاران مصری کمک کرد تا بلندترین هرم سنگی تاریخ به ارتفاع 60 متر  را بسازد. آنهـا در سـاخت هـرم تنهـا از دیوارهـای شـمالی– جنوبی و شرقی– غربی استفاده نمودند. دیوارهای مربعی هم مرکز با محور هرم هستند و این مربع هـای تودرتـو بـه فواصـل 5 ذرع مصری (6/2 متر ) از هم فاصله داشتند. برای جلوگیری از واژگونی دیوارهای حائل با زاویه72درجـه نـسبت بـه افـق و بـه صورت مایل اجرا شده اند. این دیوارها بوسیله تخته سنگ های تراشیده شده ساخته شده اند و فواصل بین دیوارها بوسیله سـنگ ریزه های حاصل از تراشیدن تخته سنگها پر شدهاند(علیرضا زرکامی، 1385).
 
1-2- انواع سازه های حائل
عموماً از دیوار حائل برای حفظ یک اختلاف تراز در سطح زمین استفاده  می شود قسمتی از سطح زمین که در سمت مرتفـع تـر  واقع شده است را خاکریز می نامیم که عموماً شامل زمین طبیعی نیز  می شود. قسمتی از دیوار که به سمت خاکریز است را پشت دیوار و قسمتی از دیوار که به سمت فضای بیرون است را سطح دیوار  می نامیم. نقطه b در شکل2-1 را پاشنه دیـوار و نقطـهd  در کف دیوار در شکل 2-1 را پنجه دیوار می نامیم. اغلب دیوارهای حائل بدون بدون اجزای کمکی (مثل مهار، پـشت بنـد و…) تنها به کمک وزن خود دیوار و وزن خاکی که روی پاشنه قرار دارد در برابر لنگر ایجاد شده توسط فشار خاک حول پنجه دیوار،پایدار باقی می مانند.  انواع مختلف سازه ها  و سیستم هایی که به عنوان حائل به کار می روند. بسیار زیاد و تقریباٌ نامحدود اسـت(علیرضا زرکامی، 1385).
 
انواع متداول این دیوارها، دیوارهای ثقلی، طره ای و پشت بنددار است.
شکل1-1- نیروهای وارده بر دیوارهای حائل
 
برخی از کاربردهای سازه های حائل عبارت است از:

• بزرگراه ها و یا راه آهن هایی که خط پروژه آنها نسبت به زمین های مجاور خیلی بالاتر و یـا پـایین تـر اسـت و حـریم راه آنقـدر وسیع نیست که نتوان این اختلاف را به کمک شیروانی حل کرد.
• کوله پل ها
• ساختمان هایی که روی زمینهای شیبدار ساخته می شوند.
• در سازه های ساحلی برای ساختن محوطه پهلو گرفتن کشتی ها
• سازه های کنترل سیلاب ها (Flood walls)
• زمین های ناپایدار، که از دیوارهای حائل برای جلوگیری از زمین لغزش استفاده می شود. (Coduto, 2003)

 
1-3- دیوارهای حائل خاکریزی شده
1-3-1- دیوار حائل وزنی درجا[2]
دیوارهای حائل وزنی اجرا شده در محل عموماً دارای اشکال ذوزنقه ای هستند و معمولاً بوسیله بتن و یا مـصالح بنـایی سـاخته مــی شــوند. دیوارهــای وزنــی بــه وســیله وزن خــود در برابــر واژگــونی و لغــزش ناشــی از نیروهــای جــانبی مقاومــتمیکنند. (TDOT, 2004) در این نوع سازه های حائل تغییر شکل بدنه دیوار در تماس با خاک ناچیز بوده لذا نیروهای وارده تابع تغییر مکان دیوار می باشند. (رهائی،1375) تا ارتفاع 5 متر و شرایط معمولی بارگذاری ساخت آنها به لحاظ اقتصادی بهینه بوده و با انتخاب هندسه مناسب مشکلات پایداری داخلی و خارجی معمولاً در مورد آنها مطرح نمی باشد.(اسلامی ،1384) در برخی موارد با استفاده از مقدار محدودی میله گرد از عرض دیوار حائل وزنی مقداری کاسته می شـود. ایـن میلـه گردهـا درخمش با مصالح بنایی مشارکت می کنند. به این دیوارها، دیوارهای حائل نیمه وزنی  می گویند. (علیرضا زرکامی، 1385)
شکل1-2- دیوار حائل وزنی ونیمه وزنی
1-3-2- دیوار های حائل طره ای[3]
این نوع دیوارها معمولاً از بتن مسلح ساخته می شوند و متشکل از سه قسمت اصلی به قرار ساقه (دیواره) پاشنه (قسمتی از پی که زیر خاکریز است) و پنجه (قسمتی از پی که جلوی خاکریز است) می باشند. ارتفاع متداول و اقتصادی این دیوارهـای بتنـی6 تا 9 متر بوده و مقاومت داخلی آنها در برابر تنشهای کششی با آرماتورگذاری تـامین شـده و پایـداری خـارجی آنهـا عمـدتاً توسط وزن خاک روی پاشنه و وزن دیوار تامین می شود. (علیرضا زرکامی، 1385)
 
1-3-3- دیوارهای پشت بنددار و پایه دار[4]
مشابه دیوارهای حائل طرهای هستند با این تفاوت که در فواصل منظم دارای پشت بندهایی عمود بر دیـواره سـاقه مـی باشـند. عملکرد مشترک پشت بندها، ساقه و پی موجب می شود که دیوار با عملکرد خمشی دو طرفه بارهای رانش را تحمـل کنـد. بـه وجود آوردن مقطعT شکل (ساقه به عنوان بالT  و پشت بند به عنوان جان در مقطع) باعث می شود لنگر و نیروهـای برشـی وارده را به راحتی تحمل نمایند. این دیوارها معمولاً برای ارتفاع بیش از 15 متر کاربرد دارند. هـرگـاه پـشت بنـدها در جلـوی دیوار باشد به این نوع دیوار، دیوار پایه دار گفته می شود.
شکل1-3- دیوارحائل پشت بنددار و پایه دار
 
1-4- دیوار وزنی پیش ساخته
1-4-1- دیوارهای الوار بست
دیوار الوار بست نوعی حائل وزنی است که بوسیله یک سری از قطعات قفل و بست شده بتنـی مـسطح یـا غیـر مـسطح پـیشساخته، اجرا میشود. دیوارهای الواربست چوبی به دو صورت ساخته می شوند. هم بصورت المان های چوبی که بوسیله میخ های فولادی به یکدیگر میخ کوب می شوند و یا بوسیله قطعات چوبی پیش ساخته اجرا می شوند. این نوع دیوارها شامل یک سـری تیرهای عرضی و طولی به صورت یک در میان است. هر واحد این نوع دیوارها بوسیله مصالح دانه ای با نفوذپذیری بالا پرشـده و متراکم می گردد(علیرضا زرکامی، 1385).
 
1-4-2- دیوار حائل صندوقچه ای[5]
دیوارهای حائل صندوقچه ای فولادی و بتنی دیوارهای وزنی هستند که از اتصال صندوقچه های سر باز یـا سـر بـسته سـاخته می شوند. در مورد دیوارهای بتنی هر واحد دیوار شامل یک سری از قطعات پیش ساخته بتن مسلح اسـت کـه ماننـد بلوک هـای ساختمانی در محل قرار داده می شوند(علیرضا زرکامی، 1385).
[1]megalithic
[2] Cast in place (CIP) Gravity walls
[3] Cantilever walls
[4] Counterfort Walls and Buttressed Walls
[5] Bin walls