ارزيابي عددي راديه شمع‌هاي مخروطي در خاك ماسه‌اي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

راديه شمع‌ با تركيب دو سيستم پي عميق و سطحي به وجود آمده است. به كارگيري پي‌هاي عميق در شرايطي اهميت پيدا مي‌كند كه ظرفيت باربري لايه‌ي سطحي خاك قادر به تحمل تمام نيروي وارد شده را ندارد و لذا با استفاده از پي‌هاي عميق بخشي از بار، به لايه‌هاي زيرين خاك مي‌رسد. به كار رفتن همزمان شمع و راديه ممكن است به سبب انتقال بخشي از بار از راديه، باعث نشست‌هاي بيشتري نسبت به گروه شمع شود اما با كاهش تعداد شمع‌هاي مورد نياز و همچنين بهره‌گيري از كلاهك شمع‌ها به عنوان عضو انتقال دهنده‌ي بار، سبب كاهش هزينه‌هاي ساخت خواهد شد. شمع‌هاي مخروطي به عنوان يكي از قديمي‌ترين انواع پي‌هاي عميق، از گذشته براي خاك‌هايي كه لايه‌ي سطحي از مقاومت كافي برخوردار نبود به صورت شمع‌هاي چوبي به كار رفته است. شمع‌هاي مخروطي با اعمال زاويه‌ي مخروطي به طول شمع سبب تغيير هندسه‌ي شمع و در پي آن موجب تغيير در ظرفيت باربري شمع مي‌شود. مطالعات مختلفي بر روي تك شمع‌هاي مخروطي انجام شده است كه بيشتر اين تحقيقات بر بهبود ظرفيت باربري جداري شمع مخروطي نسبت به شمع استوانه‌اي تاكيد كرده‌اند. هرچند عملكرد گروهي اين شمع‌ها مورد توجه تعدادي از محققين قرار گرفته اما كمبود اطلاعات موجود حول شمع‌هاي گروهي مخروطي به خصوص راديه شمع‌هاي مخروطي، نياز به پرداخت بيشتر به اين موضوع را دوچندان مي‌كند. در پژوهش حاضر راديه شمعي با شمع‌هاي مخروطي و استوانه‌اي با طول‌ها و آرايش مختلف در خاك ماسه‌اي مورد بررسي قرار گرفت. نرم‌افزار اجزاء محدود پلكسيس سه بعدي براي مدل‌سازي انتخاب شد و از مدل‌هاي موهر-كلمب و الاستيك خطي براي مدل رفتاري خاك و بتن استفاده شد. اعتبارسنجي در سه مرحله و براي اطمينان از تطابق رفتاري پي با نمونه‌هاي آزمايشگاهي انجام شد. اعتبار سنجي ابتدا براي تك شمع مخروطي و استوانه‌اي براي اطمينان از رفتار صحيح زاويه‌ي مخروطي انجام گرفت و سپس براي اطمينان از عملكرد گروهي، يك مورد گروه شمع مخروطي و استوانه‌اي و يك مورد راديه شمع نيز مدل‌سازي شد. مدل‌هاي ساخته شده در پژوهش حاضر شامل راديه با تعداد شمع‌هاي 4، 9، 16 و 25 شمع است كه در سه نسبت طول به قطر شمع 12، 18 و 24 در دو نوع مخروطي با زاويه‌ي 1.2 درجه و استوانه‌اي (با زاويه‌ي مخروطي 0 درجه) ساخته شده است. همچنين راديه مدل شده به ابعاد 15×15 متر و با ضخامت 0.7 متر در نظر گرفته شده است تا عملكردي نسبتا منعطف از خود نشان دهد. نتايج بدست آمده نشان مي‌دهد كه ظرفيت باربري راديه شمع‌هاي مخروطي كمتر از راديه شمع‌هاي استوانه‌اي (با حجم برابر شمع‌ها در خاك) است كه با نتايج بدست آمده از پژوهش‌هاي مشابه تفاوت دارد. همچنين، نتايج بدست آمده از برتري ظرفيت باربري جداري شمع‌هاي مخروطي نسبت به شمع‌هاي استوانه‌اي خبر مي‌دهد. همچنين از نتايج مشاهده مي‌شود كه با افزايش طول و تعداد شمع‌ها، ظرفيت باربري راديه شمع نيز افزايش مي‌يابد و با افزايش طول و تعداد شمع‌ها ضريب راديه شمع نيز افزايش مي‌يابد. همچنين اثر مثبت ديگري كه مشاهده شده است مربوط به نشست تفاضلي راديه شمع‌ها بود كه در غالب موارد نشست تفاضلي راديه شمع‌هاي مخروطي كمتر از راديه شمع‌هاي استوانه‌اي بود. موارد ديگري نيز مانند مقايسه‌ي ظرفيت باربري شمع‌ها با توجه جايگاه آن‌ها در راديه ظرفيت باربري جداري و نيروي جذب شده توسط شمع‌هاي وسط، كنار و گوشه و همچنين ضريب عكس العمل براي خاك زير راديه نيز بررسي شد.

233247

مهندسي ژئوتكنيك

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان