مقاله اثرات کاهشی شیروانی های قائم رسی بر ظرفیت باربری قائم شمع ها

word قابل ویرایش
9 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
8700 تومان

اثرات کاهشی شیروانی های قائم رسی بر ظرفیت باربری قائم شمع ها
چکیده
رفتار شمع هایی که در مجاورت شیروانی قرار دارند با رفتار شمع هایی که در زمین مسطح قرار گرفته اند متفاوت است .
این تحقیق به چگونگی کاهش ظرفیت باربری قائم شمع ها در مجاورت شیروانی های قائم رسی بکمک روش اجزاء محدود پرداخته و طی آن اثر پارامترهای تأثیر گذار از قبیل فاصله شمع تا رأس شیروانی و نسبت طول شمع به ارتفاع شیروانی در حالتهای مختلف بررسی گردید. در ادامه دیده شد که هر چه شمع از رأس شیروانی دورتر شود، یا نسبت طول آن به ارتفاع شیروانی افزایش یابد رفتار آن به رفتار شمع واقع در زمین مسطح نزدیکتر می شود که در این پژوهش با کمک آنالیز حساسیت انجام شده میزان تأثیر گذاری این پارامترها ارزیابی گردید و نهایتاً پارامتر α بعنوان ضریب کاهشی اعمالی بر مقدار ظرفیت باربری شمع های مستقر در زمین مسطح جهت محاسبۀ ظرفیت باربری شمع های واقع در مجاورت شیروانی در شرایط مختلف ارائه گردید.
کلمات کلیدی: ظرفیت باربری ، شیروانی، شمع ها، خاک رس، اجزاء محدود
١. مقدمه
یکی از مسائل ویژه ای که گاهی با آن برخورد می شود، قرار گرفتن پی در مجاورت یا روی شیروانی های خاکی است .
مطالعات گسترده ای در زمینه بررسی رفتار پی های سطحی در مجاورت شیروانی صورت گرفته و مشاهده شده است که تاب باربری پی کمتر از حالتی است که پی بر روی زمین افقی مستقر شده باشد و در همین زمینه نیز روابطی بین ظرفیت باربری آنها و ظرفیت باربری پی های واقع در زمین مسطح ارائه شده است ، ولی بررسی این موضوع در پی های عمیق نیازمند به تحلیل و آنالیز بیشتری می باشد. شمع ها کاربرد روز افزونی برای تحمل بار های محوری و بارهای جانبی در سازه هایی شامل ساختمان های بلند، برج های مخابراتی ، نیروگاه ها، سازه های فراساحل و سازه های آزاد راه و راه آهن دارند. بسیاری از برج های مخابراتی ، ساختمان های بلند مرتبه و پل های موجود در مسیر آزاد راه ها و ریل های آهن در نزدیکی شیب های تند قرار گرفته اند که بار آن ها بوسیله پی های شمعی تحمل می شوند. هنگامی که شمع ها در مجاورت سطح شیب دار احداث می شوند، می توانند تحت تأثیر عملکرد کاهشی شیروانی روی ظرفیت باربری خود قرار گیرند. با بدست آوردن ضرائب کاهشی مشابه با آنچه که در پی های سطحی وجود دارد می توان پس از یافتن مقادیر ظرفیت باربری شمع در زمین های مسطح و اعمال

این ضرائب کاهشی به ظرفیت باربری شمع واقع در مجاورت شیروانی دست یافت . در این تحقیق محاسبه ظرفیت باربری بوسیله منحنی های بار- نشست صورت گرفته است .
امروزه کاربرد نرم افزارهای مبتنی بر روش اجزاء محدود در بررسی رفتار خاکها گسترش قابل توجهی یافته و امکان استفاده از روشهای غیر خطی در تحلیل پدیده های مربوط به حوزه الاستوپلاستیک را نیز برای حل مسائل ظرفیت باربری امکان پذیر نموده است . با پیشرفت تکنولوژی رایانه ها و مهیا شدن زمینه برای تحلیل های سه بعدی مسائل این امکان فراهم شده است که این بررسی به شکل دقیق تری صورت پذیرد.
استوارت [١] (١٩٩٩) به مطالعه کاهش ظرفیت باربری جانبی زهکشی نشده شمع به علت قرار گرفتن در مجاورت شیب در خاک رس، پرداخته است . مصطفی صواف [٢] (٢٠٠٨)، بر روی رفتار گروه شمع ها ی مستقر بر شیروانی های پایدار تحت بار جانبی تحقیق کرده است . ماتاکوماران و همکارانش [٣] (٢٠٠٩) به بررسی آزمایشگاهی روی مدل شمع منفرد مستقر بر روی سطح شیبدار تحت بار جانبی پرداخته اند. لی لی و وانگ [۴] (٢٠٠٩) رفتار گروه شمع های مستقر در مجاورت شیروانی در هنگام زلزله را بکمک روش عددی مورد بررسی قرار دادند.
با توجه به تاریخچه فوق می توان نتیجه گرفت که اکثریت قریب به اتفاق تحقیقات انجام گرفته در حوزه فعالیت های آزمایشگاهی و همچنین عددی به بررسی اثر شیروانی بر ظرفیت باربری پی های سطحی در حالت کلی و شمع ها تحت بار جانبی پرداخته اند. لذا در این پژوهش سعی می گردد تا اثر کاهشی شیروانی بر ظرفیت باربری قائم شمع ها در خاکهای رسی و در شرایط تحکیم نیافته زهکشی نشده مورد بررسی قرار گیرد؛ در تحقیق حاضر بررسی عوامل مؤثر بر ظرفیت باربری شمع های واقع در مجاورت شیروانی به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم افزار ABAQUS انجام شده است . این نرم افزار قابلیت تحلیل پدیده های اندرکنشی را دارا می باشد.
٢. مدلسازی عددی
با توجه به تاثیرگذار بودن پارامترهای مختلف بر نتایج حاصل از تحلیل ها در این قسمت سعی شده پارامترها و ایده آل سازی های مؤثر درنظر گرفته شده در نرم افزار بصورت مختصر بیان شود. مطالعه حاضر بر روی مدلهای سه بعدی و در شرایط Pore Fluid.Stress برای خاک وD Stress٣ برای شمع ها انجام شده است . به علت تقارن موجود در مسئله نسبت به صفحه XZ، و همچنین به جهت کاهش زمان تحلیل و خطای محاسباتی احتمالی ، از ١.٢ هندسه واقعی جهت مدلسازی استفاده شده است . شرایط تقارن مرزها، بارگذاری و هندسه مسئله باعث می شود تا درصفحه تقارن مدل ، از تغییر مکان در جهت Y جلوگیری شود و همچنین در راستای محور Xها تغییر مکان در جهت Y و در راستای محور Yها تغییر مکان در جهت X، وجود نداشته باشد. شکل ١ هندسه و شرایط مرزی اعمال شده در مدل اجزاء محدود را نشان می دهد. طول محدوده شبکه بندی چهل برابر بعد شمع وعرض آن بیست برابر بعد شمع و ارتفاع آن برابر مجموع طول شمع و بیست برابر بعد آن در نظر گرفته شده است .
جهت مدلسازی شمع و خاک ، به ترتیب از المان های شش وجهی CDR٣٢٠ و CDRP٣٢٠ استفاده شده است .
المان CDR٣٢٠ دارای بیست گره می باشد که هریک از گره ها دارای سه درجه آزادی می باشند: تغییر مکان در جهت های X،Y ,Z . المان CDRP٣٢٠ نیز دارای بیست گره می باشد که گره های داخلی دارای سه درجه آزادی تغییر مکان در جهت های X،Y ,Z و گره های گوشه دارای چهار درجه آزادی تغییر مکان در جهت های X،Y ،Z و فشار حفره ای می باشند. موقعیت گره ها و مختصات این المان ها در شکل ١ آمده است .
همچنین ، به جهت مدلسازی هرچه دقیقتر اندرکنش میان سطح تماس شمع و خاک ، از المان های تماسی سطح به سطح استفاده شده است . لازم به ذکر است که تماس میان خاک و شمع از نوع تماس دو جسم غیر صلب بوده و در این میان به دلیل صلبیت شمع در مقایسه با خاک ، سطح شمع به عنوان سطح هدف و خاک به عنوان سطح تماس در نظر گرفته شده است .

شکل ١- هندسه مدل
الف ) نحوه المان بندی و شرایط مرزی اعمال شده ب) موقعیت گره های المان
در این تحقیق شمع ها بتنی و مدل رفتاری آن ها الاستیک در نظر گرفته شده است . نرم افزار ABAQUS قابلیت تعریف مدل رفتاری غیر خطی موهر-کولمب ، برای مصالحی مانند خاک را دارد. از این رو مدل رفتاری خاک موهر-کولمب انتخاب شد تا بتواند به خوبی رفتار الاستوپلاستیک خاک را نشان دهد. در جدول ١ مشخصات مصالح شیروانی و شمع ارائه شده است .
٣. صحت سنجی مدل
همانطور که در قسمت مقدمه اشاره گردید، از آنجایی که هیچ گونه نتایجی مبنی بر اثر شیروانی بر ظرفیت باربری قائم شالوده های عمیق در ادبیات فنی موجود نمی باشد، لذا در این قسمت به جهت اعتباریابی مدل اجزاء محدود ساخته ، از مدل شمع مستقر در زمین مسطح استفاده شد. برای سنجش درستی مدلسازی ، نیاز به مدل مرجعی است که از صحت نتایج آن آگاهی حاصل شده باشد. این مدل شمعی بتنی با بعد مقطع ٣٠ سانتیمتر و طول ١۵ متر است که در Mexico City و در زمین رسی با چسبندگی ٣۴ کیلوپاسکال و زاویه اصطکاک داخلی ١۶.٧ درجه و وزن مخصوص غوطه وری ١١.٨ کیلونیوتن بر متر مکعب واقع شده است [۵]. مدل سه بعدی ابتدا درمرحله ژئواستاتیک تحت وزن خود و سپس در مرحله استاتیک تحت بار قائم قرار گرفت . در شکل ٢ نتایج حاصل از مدلسازی این تحقیق و مدل مرجع جهت مقایسه مدل سه بعدی با نتایج آزمایش
صحرایی صورت گرفته در Mexico City آورده شده است .

شکل ٢- نمودار بار- نشست در سر شمع جهت صحت سنجی مدل
همانطور که مشاهده می شود نتایج حاصل از نرم افزار ABAQUS تطابق قابل قبولی با مدل مرجع دارد. با این کار در واقع از نحوه مدلسازی و مش بندی و تعریف المان های اندرکنشی خاک و شمع برای مدل های بعدی اطمینان حاصل شد.
۴. محاسبه نتایج
روش تعیین و ارزیابی ضریب کاهشی ظرفیت باربری شمع های مستقر بر مجاورت شیروانی به این صورت است که ظرفیت باربری شمع در دو حالت مجاور شیروانی و زمین مسطح در شرایط مشابه و با استفاده از منحنی های بار- نشست مربوط به هر یک از آن ها محاسبه و نسبت ظرفیت باربری شمع در مجاورت شیروانی به ظرفیت باربری همان شمع واقع در زمین مسطح به عنوان ضریب

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 9 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد