بخشی از مقاله
خلاصه
در بعضی موارد نیاز به ایجاد حفره در خاک است و بدون تسلیح مناسب این حفره باعث کاهش ظرفیت باربری پی و افزایش نشست و نشست نسبی پی سطحی خواهد شد. در این مقاله تاثیر حفره های زیر زمینی و مسلح سازی زمین با استفاده از ژئوتکستایل بر نشست نسبی پی سطحی منعطف تحت اثر بار استاتیکی بررسی خواهد شد. تحلیل های انجام شده در حالت بارگذاری استاتیکی به منظور بررسی اثر عمق حفره و شعاع حفره بر نشست نسبی، تعداد لایه های مسلح کننده پی می باشد. نتایج نشان می دهد که با افزایش عمق حفره و تعداد لایه های مسلح کننده نشست نسبی پی کاهش می یابد در حالیکه با بزرگ شدن شعاع حفره نشست نسبی پی افزایش خواهد یافت.
1. مقدمه
در زمینه محاسبات ظرفیت باربری ونشست پی مطالعات زیادی توسط محققین انجام شده است. به همین منظور آزمایش ها و روشهای مختلفی برای محاسبه نشست ارائه شد. اما در تمام تحقیقات ذکر شده تاثیر وجود حفره در زیر پی بر روی رفتار پی منعطف مورد مطالعه قرار نگرفته و تاثیر اعماق مختلف بر روی نشست مشخص نشده است همچنین مطالعات بسیار محدودی بر روی نشست نسبی پی های سطحی انجام شده است.
مطالعات انجام شده در زمینه ی رفتار پی ها بر روی حفرات زیرزمینی بسیار محدود می باشد. محققینی مانند [1] Terzaghi - 1943 - ، Baus and [2] Wang - 1983 - ، [3] Wang and Badie - 1985 - ، [4] Badie and Wang - 1984 - بررسی رفتار پی سطحی مستقر بالای گود را بررسی کردند. Asakereh et al - 2011 - رفتار پی سطحی روی خاک مسلح شده با وجود حفره را تحت بارگذاری سیکلی مورد مطالعه آزمایشگاهی کوچک مقیاس قرار دادند [5]، همچنین عساکره و همکاران - 1389 - تاثیر سیکل بارگذاری و مسلح کننده را بر رفتار پی سطحی مستقر بر حفره را با استفاده از روش های عددی به کمک نرم افزار Plaxis بررسی کردند
مطالعات صورت گرفته در رابطه با نشست نسبی پی سطحی بسیار محدود است، محققانی مانند Skempton and Mcdonald - 1952 - مقادیری برای بیشینه نشست نسبی پی سطحی روی خاک دانه ای ارائه دادند و Bjerrum - 1963 - مقادیر حدی مجاز را برای نشست نسبی ساختمان ها ارائه کردند ، همچنین سلمانی و شاکری - 1391 - به بررسی تاثیر بالکن بر نشست نسبی پی پرداختند .سلمانی و همکاران - 1392 - به بررسی تاثیر سیکل بارگذاری بر نشست نسبی پی سطحی مستقر روی شیب مسلح شده به کمک نرم افزار مبتنی بر تحلیل اجزا محدودی پرداختند .
زمانیکه یک پی بر روی حفره قرار میگیرد دو نوع مشکل ممکن است برای پی بوجود آید: اولین مشکل ظرفیت باربری پی کاهش می یابد که این بستگی به عمق حفره و اندازه حفره دارد. مشکل بعدی که ممکن است رخ دهد افزایش نشست و همچنین افزایش نشست غیر یکنواخت پی است که این نیز وابسته به عمق حفره و اندازه حفره است که منجر به خرابی سازه می شود. در این مقاله تحلیل عددی با استفاده از برنامه اجزاء محدود Plaxis بمنظور بررسی اثر عمق حفره و اندازه حفره بر نشست نسبی پی صورت خواهد گرفت. روش های مختلفی برای کاهش نشست و افزایش ظرفیت باربری پی سطحی مستقر روی حفره وجود دارد که می توان به استفاده از پی های عمیق مانند شمع و مسلح سازی شیب اشاره کرد. در این مقاله تاثیر مسلح سازی پی مستقر روی شیب با ژئوگرید بر نشست نسبی بررسی خواهد شد.
2. نشست نسبی
نشست نسبی بخشهای گوناگون یک ساختمان میتواند موجب خسارت به سازه فوقانی گردد. بنابراین تعریف پارامترهایی معین که نشست نسبی را کمّی نماید وبسط مقادیر حدی برای این پارامترها جهت عمل کرد ایمن دلخواه ،حائز اهمیت است. در مورد پی های انعطاف پذیر از اصطلاح گودی یا بالا آمدگی نسبی استفاده می شود. گودی یا بالا آمدگی را تغییر مکان نسبی می نامند. اثر مخرب نشست نسبی به عرض پی بستگی دارد. بنابراین، نسبت نشست نسبی از حاصل /L به دست می آید. این نسبت را زاویه اعوجاج - - می گویند. شکل 1 نشست پی انعطاف پذیر را بر بستر خاک الاستیک - رس - نشان می دهد. با توجه به اینکه پی مورد مطالعه در این مقاله انعطافپذیر است زاویه اعوجاج را با توجه به شکل 2 از رابطه 1 بدست می آید.
شکل -1 توزیع نشست و فشار پی منعطف روی خاک الاستیک - چسبنده -
شکل -2 نشست نسبی پی انعطاف پذیر
Bjerrum - 1963 - ، مقادیر حدی کج شدگی زاویه ای max برای سازه های مختلف پیشنهاد کرد، حد این مقدار برای ترک خوردگی دیوار ها و جدا کننده های آجری 1/150و برای کج شدگی قابل مشاهده ساختمان های بلند 1/250 است
3. تعریف مساله
مساله مورد بحث در شکل 3 نشان داده شده است که پی سطحی مستقر بر حفره را نشان می دهد، : B عرض پی ،: d قطر حفره،: h عمق استقرار حفره. تحلیل به روش اجزا محدود و به کمک نرم افزار Plaxis به صورت دو بعدی انجام گرفته است. در مدل سازی از شرایط کرنش مسطح استفاده شده است. نمونه ای از مش بندی در شکل 3 نشان داده شده است. یک پی با عرض سه متر بر بالای حفره قرار گرفته است، بار استاتیکی به مقدار kN/m2 50 بر پی وارد خواهد شد و تاثیر عمق حفره، اندازه حفره و تعداد لایه های مسلح کننده بر نشست نسبی پی سطحی بررسی خواهد شد.
شکل -3 تعریف پارامتر مساله و مدل سازی در نرم افزار Plaxis
