بخشی از مقاله
خلاصه
با گسترش پروژه هاي ژئوتکنیکی در سرتاسر جهان در مناطق پر تراکم شهري و مشاهده خطرات ناشی از گودبرداري غیر ایمن،ضرورت بررسی و تحقیق بر روي روش هاي جدید حفاظت از شیب دیواره گود بیش از پیش احساس می شود، از متداولترین این روشها استفاده از سیستم تسلیح دیواره هاي خاکی می باشد، براي اجراي دیوار خاك مسلح باید خاك را لایه به لایه کوبید و مسلح کننده افقی در بین لایه ها قرار داد، با توجه به تحقیقات گذشته بکارگیري مهارهاي خاکی با توجه به نوع پروژه و هندسه آن می تواند سبب بهبود پایداري خاکریز گردد.
استفاده از مهار سبب کاهش نشست و همچنین سبب ایجاد تغییرات در تنش هاي ایجاد شده در لایه هاي خاك میگردد،که با توجه به پارامترهاي متغییر و نمودار هاي حاصله در این تحقیق این موضوع ارزیابی می گردد. خاك مورد استفاده در این تحقیق خاك لاي واقع بر روي ماسه متراکم می باشد، این تحلیل پارامتریک توسط نرم افزار Plaxis انجام می شود.از جمله نتایج این تحقیق می توان به تاثیر تغییر وزن مخصوص خشک لاي بر مقدار تنش عمودي قابل تحمل توسط خاك مسلح نام برد، بدین صورت که نمودار مدل 36 با وزن مخصوص18kn/m3 از لحاظ تنش عمودي قابلیت تحمل بهتري نسبت به نمودار هاي مدل 24 و 12 به ترتیب با وزن مخصوص17 kn/m3 و 16 می باشد.
1. مقدمه
با پیشرفت سریع جوامع بشري و کمبود فضاي شهري به منظور ساخت وساز، توسعه ارتفاعی ساختمانها بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. در چنین ساختمانهایی به منظور تامین فضاي مناسب براي پارکینگ و امکانات رفاهی جنبی، گودبرداري هاي عمیق مناسب ترین راه حل می باشد به منظور نگهداري هاي گود، انواع سازه هاي نگهبان مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از سیستمهایی که امروزه مورد توجه ویژه مهندسین واقع شده است روش انکر نمودن خاك بوسیله مهارهایی است که از جنس فولاد بوده و می تواند به صورت مستقل یا با ترکیبSoldier pile به پایدارسازي دیواره کمک نماید.
در طراحی مهارها پارامترهایی مانند: -1 فاصله قائم و افقی بین مهارها 2 -زاویه مهار با افق 3 -طول پیوسته و درگیر با ملات 4 -طول آزاد مهار 5 -نحوه بارگذاري اطراف محل گودبرداري نقش اصلی را بازي می کنند.
2.مدل نرم افزاي
تحقیق پیش رو به روش عددي انجام می شود و این تحلیل پارامتریک با کمک نرم افزار اجزاي محدود plaxis 2Dانجام می گردد.در این تحقیق با مدل سازي عددي مدلهاي مورد نیاز تاثیرات بکار گیري مهارهاي خاکی در خاك لاي بررسی شده و سپس بصورت تحلیلی این مدل ها ارزیابی شده است.در این نرم افزار المانهایی در دسترس می باشند که کاربر را قادر می سازد تا به یک توزیع دقیق تنش در داخل خاك و همچنین پیش بینی دقیق بارهاي گسیختگی دست یابد ،کاربر براي مدل کردن لایه هاي خاك یکی از اجزاي مثلثی 15 گرهی یا 6 گرهی را انتخاب نماید.مثلث 15 گرهی المان پیش فرض این تحقیق می باشد ،المان 15 گرهی المان بسیار دقیقی است که نتایج تنش بسیار بهتري را براي مسایل پیچیده ارایه می دهد.
گر چه مدسازي خاك خودش یک مسعله بسیار مهم است،بسیاري از پروژه هاي مهندسی ژیوتکنیک درگیر مدلسازي سازه و اندر کنش بین سازه ها و خاك می باشند،نرم افزار فوق مجهز به مشخصات وقابلیت هاي خاص به منظور سر وکار داشتن با جنبه هاي عددي سازه هاي ژیوتکنیکی پیچیده می باشد
3. مدل هاي رفتاري خاك
خاك و سنگ تحت بار بصورت غیر خطی رفتار می کنند این رفتار تنش-کرنش غیر خطی می تواند با چندین مدل رفتاري مدل گردد،بدیهی است که با پیچیده شدن مدل تعداد پارامترهاي لازم براي مدلسازي افزایش می یابد.plaxisمدلهاي مختلف و پیشرفته اي را براي شبیه سازي رفتار خاك و محیط هاي دیگر پشتیبانی می کند
مدل استفاده شده در این تحقیق مدل موهر کولمب - - MC می باشد،مدل موهر کولمب الاستیک-پلاستیک پنج پارامتر ورودي را شامل می شود E Vبراي الاستیسیته خاك،Cبراي پلاستیسیته خاك و زاویه اتساع ψ .مدل موهر کولمب شامل یک تابع تسلیم است که بیانگر یک تابع تسلیم است که بیانگر یک سطح تسلیم در فضاي تنش هاست که داخل این سطح،رفتارخاك کاملا الاستیک و از قانون هوك به کمک E و Vپیروي می کند.
با رسیدن وضعیت تنش به سطح تسلیم،تغییر شکل هاي پلاستیک آغاز می شود. - باید توجه داشت که زاویه اتساع براي مدل کردن افزایش غیر قابل برگشت در حجم تحت برش لازم می باشد - شرایط کامل تسلیم به کمک سه تابع تسلیم بر حسب تنش هاي اصلی می تواند تعریف گردد.
شکل:1 سطح تسلیم موهر – کولمب
این توابع تسلیم به کمک یکدیگر یک هرم شش وجهی نامنتظم در فضاي تنش هاي اصلی همانند شکل - 1 - بوجود می آورند
تابع شکست موهر – کولمب عموماً به تخمین دست بالاي اتساع منجر می گردد . بنابراین تابع پتانسیلی در نظر گرفته می شود که نرخ کرنش هاي پلاستیک متناسب با مشتق تابع پتانسیل نسبت به تنش ها باشد و بنابراین طبق قانون تعامد ، کرنش پلاستیک بر تابع پتانسیل عمود می باشد . براي سادگی فرض می شود که این تابع مشابه معیار موهر – کولمب است ، اما به جاي φ از ψ استفاده می شود . این پارامتر براي مدل کردن نموهاي کرنش پلاستیک حجمی براي خاکهاي متراکم بطوریکه در واقعیت مشاهده می شود لازم می باشد.
4. پارامترهاي ثابت و متغییر تحقیق
.1-4پارامتر ثابت
هندسه مدل-نسبت پواسون-مدول الاستیسیته-چسبندگی- زاویه اتساع-زاویه اصطکاك-تعداد لایه هاي تسلیح
2-4پارامتر متغییر
طول مهار- ضخامت خاك لاي- سختی محوري مهار-وزن مخصوص خاك لاي
5. پارامترهاي فیزیکی مصالح مورد استفاده
جدول -1 پارامترهاي فیزیکی مصالح مورد استفاده
.6 مشخصات خاك مدل و نحوه مدلسازي
خاك مورد استفاده در این تحقیق لاي - - silt واقع بر لایه ماسه متراکم می باشد ارتفاع خاك لاي12 متر و ماسه متراکم 8 متر است،مدل خاك مسلح سازي شده شامل یک خاك لاي به ضخامت 10 و12 متر می باشد.
تعداد لایه هاي مسلح کننده - number of reinforcement layers - - n - از چهار لایه مسلح کننده مهار استفاده شده و بدین صورت است که مسلح سازي در خاك لاي صورت می گیرد.
فاصله عمودي بین لایه ها : - Vertical distance between layers - - h - در این تحقیق،یک مقدار بمیزان 2 متر براي مدلسازي فاصله عمودي بین لایه ها - h - در نظر گرفته شده است.این مقدار براي فاصله عمودي بین لایه ها - h - ، در خاك لاي لایه بالایی بکار می رود.
ضخامت کل خاك مسلح شده : - Total thikness of reinforced soil - - d - مدل هاي مورد مطالعه در این تحقیق به این صورت است که مسلح سازي در خاك لاي صورت گرفته است و چهار لایه تسلیح در این خاك اعمال شده است. انکر مورد استفاده در تحلیل ها از نوع Anchor rod بوده و داراي EA بعنوان پارامتر متغیر بوده و L spacing آن بمیزان 1 متر می باشد و Material type آن از نوع Elastic است.
براي جلوگیري از ریزش گود و همچنین اتصال مهار و پایداري آن ، از صفحه پلیت از نوع Plate در نرم افزار استفاده شده که داراي ارتفاع 12 متر است و از سطح زمین تا عمق 8 متري کارگذاشته شده و داراي EA=1.2e7 kn/m و EI= 1.2e5 knm2/m و 0 .15 = ν می باشد.
پلیت در مدل هایی که ضخامت لاي 10 متر است به لایه ماسه اي می رسد و دو متر در ماسه نفوذ می کند و وقتی ضخامت لاي 12 متر باشد ، به لایه ماسه اي نمی رسد . نتایج تحلیل ها نشان می دهند ماسه بدلیل دانه اي و متراکم بودن نیازي به پلیت ندارد و بدون پلیت هم فرو نمی ریزد .پس از مدلسازي و تحلیل نتایج ثبت شده و نمودار هاي مختلفی براي تحلیل و تفسیر نتایج بوسیله نرم افزار office تحلیل می شوند.در ادامه بمنظور تفهیم موضوع تعدادي از نمودارهاي خروجی بدست آمده از نرم افزار به همراه معرفی وتفسیر آنها آورده شده است.
