بخشی از مقاله
چکیده :
برر سی سال های اخیر ن شان می دهد که رابطه محا سبه ظرفیت نهایی بارپذیری خاک ترزاقی سال ها در سرا سر جهان بکار گرفته می شد و هنوز نیز رواج عامه دارد، با وجود سادگی و سهولت محا سباتی ، نکات و عوامل ب سیاری در آن در نظر گرفته نشده است. همچنین تقویت شالوده با میکروپایل ، سبب پیچیده تر شدن محاسبه ظرفیت باربری خاک می گردد.بعنوان مثال انتخاب نوع سطح شک ست پی های کم عمق و همچنین منظور نکردن بخ شی از مقاومت بر شی سربار در رابطه ا صلی ترزاقی اتفاق نظر وجود دارد که باید تو ضیحات و یا ت صحیحاتی - هر چند کوچک - ولی برای رعایت صحت و کامل بودن روابط علمی لحاظ شود.
با توجه به پیشرفت علم ، احداث ساختمانهای بلند مرتبه و سنگین سیر صعودی پیدا کرده است. بکارگیری میکروپایل در فونداسیون برای بالا بردن ظرفیت خاک معول گردیده است.نحوه طراحی ابعاد میکروپایل و نحوه چیدمان آن ، نقش بسزایی در بالا بردن ظرفیت باربری خاک دارد. در این تحقیق یا نرم افزار المان محدود Abaqusظرفیت باربری پی دارای میکروپایل با آرایشهای مختلف محاسبه می شود و در نهایت مقایسه بین آنها صورت می گیرد.
مقدمه :
امروزه با پیشرفت نرم افزارهای مهندسی و توانایی در ساخت مدلهایی شبیه به مدلهای واقعی با رفتارهای نزدیک به رفتار واقعی خاک و همچنین با توجه به هزینه روزافزون آزمایشات ژئوتکنیکی امید است با مدلسازی هایی نزدیک به واقعیت و انتخاب شرایط انتهایی و تکیه گاهی مانند شرایط طبیعی و اصلی خاک ، انتخاب مدلهای رفتاری صحیح و با توجه به اطلاعات دردسترس خاک ، جوابهای بدست آمده از نرم افزارهای عددی به جوابهای حاصل از آزمایشات برروی خاک نزدیک گردد.
هرچند که رفتار خاک به عنوان محیطی غیرهمسان و غیر همگن و وجود رفتارهای غیر خطی در خاک و تغییرات رفتاری در خاک با وجود شرایط محیطی گوناگون بسیار پیچیده می باشد و قابل مقایسه با مواد و مصالح سازه ای مانند فولاد و بتن که رفتارهای همگن و ایزوترپ دارند نمی باشد . همچنین عدم قطعیت ها در آن باعث عدم توانایی در پیش بینی کامل رفتار خاک می گردد که این امر حتی در آزمایشات آزمایشگاهی که در بعضی مواقع دارای نتایج متفاوتی با آزمایشات در محل است مشهود است.تغییرات تدریجی جنس لایه های خاک در عمق و تفاوت در تنشها در هر محل و در عمق های متفاوت و تغییرات در مدول بستر و ضریب سختی خاک در عمق های مختلف و وجود خواصی در خاک مانند خاصیت موئینگی از جمله مواردی می باشد که رفتار خاک را غیر قابل پیش بینی می سازدو به همین دلیل از فرضیات ساده کننده ای در بررسی رفتار خاک استفاده می شود که همین فرضیات جوابهای واقعی و آزمایشات در محل را با جوابهای بدست آمده از مدلهای عددی دور می سازد.
در این تحقیق برآن شدیم که به وسیله نرم افزارهای عددی مدول سختی خاک یا بعبارت بهتر نمودار بار-نشست و در نهایت ظرفیت باربری خاک را بدست آوریم که این روش در مقایسه با آزمایشات در محل بسیار کم هزینه تر ×بوده و می تواند به صورت وسیعی در نقاط مختلف محل پروژه برای بدست آوردن این ضریب مورد استفاده قرار گیرد.
مشخصات هندسی و ژئوتکنیکی پی :
برای مدل کردن لایههای خاکی و سایر حجمهای انبوه از اجزاء مربعی4 گره ای استفاده شده است. المان4 گره ای المان پیش فرض است، که از درونیابی مرتبه دو از تغییر مکان و انتگرالگیری عددی از 4 نقطه گاوس - نقاط تنش - بدست میآید. نوع المانها برای المانهای سازه و سطوح مشترک، بطور اتوماتیک سازگار با المان 8 گره ای انتخاب میشود. مربع4 گره ای المان بسیار دقیقی است که نتایج تنش بهتری را برای مسائل فروریختگی در خاک غیر قابل تراکم و محاسبات ظرفیت باربری ارائه میدهد.
شکل -1 المان بندی گیرداریها تغییر مکانهای توصیه شده برابر صفر هستند. شرایط مرزی این تحقیق مطابق زیر ایجاد شده است که به گیرداری استاندارد شناخته شده است:
-1 برای خطوط هندسی عمومی که مختصات x آن برابر پایینترین و یا بالاترین مختصات x در مدل باشد، گیرداری افقی - Ux=0 - اعمال شده است.
-2 برای خطوط هندسی افقی که مختصات y آن برابر پایینترین مختصات y در مدل باشد، گیرداری کامل - Ux=Uy=0 - مدل رفتاری در نظر گرفته شده در این تحقیق مدل موهر- کولمب میباشد. در زیر مشخصات مصالح ایزوتروپ مورد نیاز آورده شده است:
در این مطالعه بارگذاریهای اعمال شده تنها وزن خاک و تنشهای میدانی میباشد که به این منظور مقدار وزن مخصوص خاک به ترتیب برابر 1750 کیلو گرم بر متر مکعب در نظر گرفته شده است.
نتایج مدل سازی-4-4
گسیختگی عمومی مربوط به خاکهای متراکم است - خواه شن و ماسه و خواه ریزدانه - که در آنها تراکم پذیری ناچیز و یا کم است. گسیختگی عمومی یک مرتبه و ناگهانی اتفاق می افتد. گوهمثلثی شکل زیر پی در این گسیختگی کاملاً مشخص است و سطح شکست به صورت آشکاری از یک گوشه پی بصورت مورب ابتدا بطرف پائین، سپس با طی قوسی بطرف بالا ادامه یافته و تا سطح زمین ادامه می یابد سطح زمین در اطراف پی متورم شده و بالا می آید. جابجایی و تغییر فرم خاک معمولاً با کج شدن پی به یک طرف همراه است در ارتباط با بارپذیری خاک می توان اشاره کرد که، وقتی از طریق پی نیرویی به خاک وارد می شود، خاک از طریق تقلیل حجم منافذ خود، تغییر شکل داده و متراکم می شود و چنانچه افزایش نیرو ادامه یابد خاک به حد گسیختگی می رسد.
چنانچه قبل از گسیختگی، تغییر حجم قابل توجه و زیادی در خاک پیدا شود و یا در جهت وارد شدن نیرو، تراکم و تقلیل حجم قابل ملاحظه ای پیدا شود، دلیل بر وجود یک یا چند نوع گسیختگی ناشی از بارپذیری است. شکست خاک در اثر وارد شدن فشار از طریق پی به دلیل گسیختگی برشی خاک زیر پی است. گسیختگی برشی خاک زیر پی به سه نوع و یا سه شکل اتفاق می افتد؛ گسیختگی عمومی، گسیختگی محلی و گسیختگی موضعی.
انواع مختلف گسیختگی خاک بستگی به شرایط در شکل زیر ابعاد پی و ابعاد محیط مدلسازی نشان .تراکم پذیری نسبی خاک، شرایط هندسی و شرایط بارگذاری پی دارد داده شده است. با توجه به ابعاد 2 متری پی - پی نواری - ، ابعاد محیط خاکی در راستای عرضی حدود 4 برابر عرض پی و در راستای عمقی حدود 8 برابر عرض پی در حالت مسلح نشده و در حالت مسلح شده 20 برابر عرض پی در نظر گرفته شده است تا اثرات مرزها ناچیز گردد. در خصوص میکروپایلها در مدلهای مسلح شده مشخصاتی مطابق زیر برای آن در نظر گرفته شده است.
