بخشی از مقاله
چکیده
مقاومسازی پیهای سطحی یکی از مهمترین بخشهای مقاومسازی سازهها میباشد که تاکنون روشهای مختلفی برای آن ابداع شده است، که روشهای استفاده از شمعها و ریز شمعها از آن جملهاند. در بسیاری از این روشها مستقیما یا بصورت غیر مستقیم خود پی و یا خاک آن تعویض شده و پی با المانهای سخت تری مانند شمع و ریزشمع دوخته میشود. از این رو تقویت فونداسیون و خاک آن از اطراف فونداسیون، به نحوی که هیچ تغییر و دستکاری در اصل فونداسیون انجام نگیرد خود مساله حائز اهمیت است.
بهترین روشهای تقویت برای این دسته از سازهها، روشهایی است که مستقیما به پی و خاک زیر آن دست زده نشود. یکی از مناسبترین روشها استفاده از ریزشمع ها میباشد. در این مقاله به بررسی عملکرد ریزشمعها در پیهای سطحی پرداخته شده است. در این روش ابتدا در کنار فونداسیون یکسری ریزشمع با قطر وآرایش و عمقهای مختلف مورد نظر مدلسازی می شود، که اثرات طول، قطر، تعداد در ریزشمع بر افزایش ظرفیت باربری به وسیله مدلسازی سهبعدی نرمافزار المان محدود مورد بررسی قرار گرفت.
.1 مقدمه
افزایش روزافزون جمعیت و به دنبال آن افزایش نیاز به ساخت و ساز و اجرای پروژههای عمرانی مختلف از یکسو و محدودیت زمینهای مناسب جهت احداث سازههای مورد نیاز از سوی دیگر باعث پیدایش روشهای فراوانی به منظور مقاومسازی و بهبود شرایط طبیعی زمین شده است. بطور کلی در مواجهه با خاکهای مسئلهدار نظیر خاکهای سست با قابلیت باربری کم، نشستپذیری زیاد، روانگرا، خاکهای دستی و ... دو راه پیش روی مهندسین ژئوتکنیک قرار دارد:
الف: استفاده از المانهای باربر در خاک ب: بهسازی و اصلاح خواص فیزیکی- مکانیکی تودهی خاک
هر یک از راه حلهای فوق دارای روشها و مشخصات مربوط به خود میباشند که طی سالیان متمادی توسعه فراوانی یافتهاند. برخی از تکنیکهای ابداعی نیز ماهیتی ترکیبی از دو دسته فوق داشته و مزایای هر دو دسته را تا حدودی بههمراه دارند. از آن دسته میتوان به استفاده از میکروپایلها بهمراه تزریق دوغاب سیمان اشاره نمود. به طور کلی میکروپایل، شمعی حفاریشده وگروتریزی شده است که دارای لولهای فولادی با قطر 100 تا 300 میلی متر میباشد، که در شرایط عدم جابه جایی خاک اجرا شده و توسط دستگاه دریل گمانه کنی، رانده میشود .[2] به طور کلی خاک تثبیت شده از طریق اجرای ریزشمعها به دو روش قابل بهبود است:
در روش اول خود ریزشمع به عنوان یک المان باربر، قابلیت تحمل بارهای کششی و فشاری متناسب با ظرفیت خود را دارد. در روش دوم تودهای از خاک، که از سطح تا عمق قابل توجهی تحت تاثیر تنشهای ناشی از بارگذاری قرار میگیرد، توسط مجموعهای از ریزشمعهای مجاور هم تحکیم شده و دارای خواص بهبود یافته مقاومتی و ژئوتکنیکی میباشد، بهطوری که اختلاف مشخصات فنی آن با خاک اولیه محسوس است. نشستها در این روش در حد کوچکی قابل قبول می-باشد، به گونهای که کاربرد این روش به منظور جلوگیری از نشستهای غیر یکنواخت در سازههای حساس مورد توجه است.
.2 مشخصات ابعادی و مصالح و بارگذاری مدلها
در این پژوهش 16 نمونه ریزشمع با مقطع دایره و با مشخصات ابعادی و تیپ بندی مربوطه که در جدول - 1 - آورده شدهاند، در نرمافزار المان محدود ABAQUS مدلسازی و تحلیل شده است. برای اعمال شرایط مرزی، درانتهای تمامی مدلها، کلیه حرکات دورانی و انتقالی محدود شده است.
جدول - 1 - مشخصات کامل مدلها
درجدول فوق نحوه نامگذاری به این صورت هست که ازسمت چپ به راست به ترتیب مشخص کننده مشخصات کلی مدل میکروشمع، قطرمیکروشمع، طول میکروشمع، تعداد میکروشمع، طول کل میکروشمع درمدل مد نظر مییاشد. برای مشخصات ماده مدل، پارامترهای وارد شده را وارد میکنیم. جدول - 2 - مشخصات ماده را نشان میدهد. رفتار میکرو شمع الاستیک و رفتارهای خاک پلاستیک در نظر گرفته شده است.
جدول - 2 - مشخصات ماده خاک و ریز شمع [6]
.3 نحوه مدل سازی نمونه ها
برای مدلسازی مدلهای ارائه شده یک محیط خاکی به ابعاد 1900*1900*1900 سانتی متر در نظر میگیریم. سپس نمونه ریز شمعها طبق جدول - 1 - مدلسازی میکنیم، و نوع الماتهای در نظر گرفته به صورت المان Solid میباشد. نوع تحلیل Dynamic Explicit میباشد، نحوه بارگذاری به صورت فشاری سربار بر روی کلاهک بتنی میباشد. نوع مش بندی از نوع Free بوده و نوع المان در نظر گرفته از نوع C3D8R میباشد.
شکل - 1 - نیز نمایی کلی از مقطع خاک ساخته شده و مشبندی انجام شده روی مقطع خاک نمونهها را قبل از تحلیل نشان میدهد.
شکل - 1 - نمایی کلی از پروفیل نمونهها قبل از تحلیل
شکلهای - 2 - نیز نماهایی گرافیکی از کانتورهای تنش، که از مقطع تغییرشکل یافته یکی از نمونهها را پس از تحلیل تهیه شده است را به عنوان نمونه تصویر میکشد.
شکل - 2 - کانتورهای تنش بر روی مدل تغییرشکل یافته
در ادامه نمودارهای، استخراج شده از نتایج تحلیل نمونهها و بر اساس تیپبندی معرفی شده در جدول - 1 - در شکلهای - 3 - تا - 18 - آورده شده است.
شکل . - 3 - نمونه تیپ اول
شکل . - 4 - نمونه تیپ دوم
