بخشی از مقاله
چکیده
امروزه استفاده از ریزشمع ها جهت مقاوم سازي سازه هاي موجود مورد توجه ویژه قرار گرفته است. در این مطالعه بر بررسی رفتار ریزشمع هاي مایل تحت زلزله هاي دور و نزدیک در چندین نوع خاك لایه اي می پردازیم. در مدلسازي خاك از مدل موهر- کلمب، میرایی رایلی استفاده شده و با استفاده از نرم افزار اجزا محدود سه بعدي ABAQUS آنالیز ها انجام شده است.
با توجه به نتایج می توان نتیجه گرفت که در ریزشمع ها نسبت به شمع ها به نوع زلزله وارده و محتواي فرکانسی آن به شدت وابسته بوده و پاسخ سیستم گروه ریزشمع به خصوص در حالتی که سربار قائم بر روي گروه ریزشمع وجود داشته باشد به شدت تحریک وارده وابسته است.همچنین ریزشمع زمانی کمترین لنگر خمشی و نیروي برشی را دارد که خاك لایه اول ضعیف تر و خاك لایه دوم قوي تر باشد و هرچه این اختلاف بیشتر میزان لنگر خمشی و نیروي برشی کمتر است.
-1 مقدمه
ریزشمع به شمع هاي با قطر کمتر از 30 سانتی متر اطلاق می گردد که با تسلیح فولادي و تزریق دوغاب سیمان همراه می باشند. ریزشمع علاوه بر آنکه به عنوان یک المان باربر و مقاوم در برابر نشست عمل می کند، بدلیل تزریق دوغاب سیمان، سبب بهبود مشخصات مکانیکی - مقاومتی و رفتاري - خاك نیز می گردد.
تاریخچه ابداع ریزشمع مربوط به زمانی است که اروپا با خیل عظیمی از ساختمان هاي در معرض خرابی ناشی از صدمات وارده در جنگ جهانی دوم روبرو بوده است. در این دوره ابداع یک روش بهسازي بستر که علاوه بر کارایی و قابلیت اجرا در بین ساختمان هاي تخریب شده، سریع و اقتصادي نیز باشد، بسیار ضروري بود که در چنین شرایطی ابداع ریزشمع توسط فرناندو لیزي پیمانکار مشهور ایتالیایی صورت پذیرفت که بدلیل ویژگیهاي منحصر به فرد، این روش گسترش فراوانی یافت.
شکل :1 بهسازي و نوسازي پی هاي آسیب دیده
در طراحی یک شمع عامل تعیین کننده ظرفیت بار زمین است. این در حالیست که در طراحی یک ریزشمع اجزاي تشکیل دهنده ي ریزشمع مهمترین پارامتر طراحی است. با توجه به روش هاي پیچیده ي نصب ریزشمع ها، شرفیت پیوند بالا بین دوغاب ریزشمع و زمین و سطح مقطع کوچک آن پارامترهاي ایده آل طراحی هستند .
تاکاشی و همکاران طی آزمایش هاي میدانی و آزمایشگاهی براي یک سیستم ریزشمع براي مقاومت لرزه اي پی در ژاپن ارائه کردند .
در سالهاي اخیر شواهدي اثبات کرده اند که ریزشمع هاي مایل در مورد خاص، براي سازه می تواند مفید باشد. یکی از شواهدي که این موضوع را تصدیق می کند زلزله کوبه می باشد. مشخص شد که یکی از دیوارهاي اسکله که عاري از هرگونه صدمه در اسکله کوبه بودند یک دیوار کامپوزیتی متصل به ریزشمع هاي مایل بود، برعکس، دیوار نزدیک متصل به ریزشمع قائم به طور کل از بین رفته بود.
بیشتر از آن، آزمایش هاي سانتریفیوژ و آنالیزهاي pseudo-static صورت گرفته توسط جوران و همکاران نشان داد که تمایل شمع الف - جابجایی و لنگر خمشی را در اتصال کپ-شمع کاهش می دهد. ب - نیروي محوري را افزایش می دهد.
-2 روش تحلیل
براي حل مسائل عددي، روشه هاي متفاوتی از قبیل روش المان مرزي - BEM - روش تفاضل محدود - - FDM و روش المان محدود - - FEM استفاده می شود. روش FEM یک بستر انعطاف پذیر و جدي براي حل مسئله ي اندرکنش خاك وسازه ایجاد می کند.
این روش تقریبا هرنوع بستر خاکی را می تواند مدل کند. انواع مواد خاك و شمع، نیروهاي وارده و شرایط مرزي در این مدل سازي قابلیت ارزیابی دارند. در عین حال پیوستگی و رفتار غیر خطی خاك را در این مدل می توان دخیل کرد. با این حال دقت و صحت نتایج FEM در درجه ي اول به دقت و صحت مدل هاي تشکیل دهنده و نیز استفاده از ورودي ها و شرایط مرزي و جنس خاك مناسب بستگی دارد. یکی دیگر از معایب این روش طولانی بودن زمان اجراي برنامه کامپیوتري - مخصوصا براي المان هاي سه بعدي - می باشد .
به منظور صحت سنجی مدل نیز، از نتایج آزمایشات بنس لیمان1 در سال 2000 که روي مدلهاي تکی و گروهی ریزشمع بهوسیله دستگاه سانتریفیوژ انجام داد استفاده می کنیم. در این آزمایش مدلهاي مختلفی از ریزشمعها با زاویههاي مختلف و تعداد ریزشمعهاي متفاوت مورد بررسی قرار گرفتهاند .
مشخصات خاك مورد مطالعه در این آزمایش توسط جوران در سال 2001 بازبینی گردید و آزمایش با نصب شتابنگاشتهایی در خود مدل انجام گرفت.
جدول :1 مشخصات خاك مورد مطالعه در آزمایش سانتریفیوژ توسط جوران
