بخشی از مقاله
خلاصه
در تحقیق حاضر، روش محاسبه ظرفیت باربری لرزه ای پی های سطحی به روش اجزای محدود سه بعدی، برای خاک های لایه لایه همین طور در حضور آب زیرزمینی گسترش داده شده و نتایج با روش ها و تحقیقات صورت گرفته در این زمینه مورد مقایسه قرار گرفته است. در تحقیق حاضر برنامه مورد نظر قادر است برای حالات مختلف خاک لایه لایه با پارامترهای مقاومت برشی مختلف و همین طور خاک های مختلف دانه ای و یا چسبنده تخمینی از ظرفیت باربری لرزه ای پی سطحی ارائه دهد.
کلمات کلیدی: ظرفیت باربری،پی سطحی،اجزای محدود سه بعدی،خاک های لایه لایه،اب زیر زمینی
مقدمه
ظرفیت باربری،حداکثر باری است که خاک در لحظه گسیختگی می تواند تحمل کند. در دهه های گذشته مطالعات و بررسی های وسیعی در ارتباط با مساله ظرفیت باربری لرزه ای پی های سطحی به صورت دو بعدی انجام شده و روش های حل متعددی نیز در این زمینه ارائه گردیده است.در واقع این طور به نظر می رسد که راه حل هایی تئوری در حالت دوبعدی به سطح رضایت بخشی از اطمینان رسیده باشد،هرچند که هم اکنون نیز تحقیق و بررسی در زمینه ظرفیت باربری دو بعدی پی های سطحی به صورت گسترده ادامه دارد.
اما روش های حل عددی مساله ظرفیت باربری لرزه ای پی در سه بعد،هنوز هم با مسائل و مشکلات حل نشده عدیده ای رو به روست.امروزه روش عمومی ومعمول جهت براورد ظرفیت باربری لرزه ای سه بعدی پی های سطحی،استفاده از ضرایب شکل تجربی و آزمایشگاهی در معادلات ظرفیت باربری دو بعدی پی است که توسط محققان مانند ترزاقی وپک[1]،میرهوف [2]، هانسن [3]و ویسک[4] انجام گرفته است.
سال ها پس از ارائه اولیه توسط محققان،این روابط بعدها برای حالات خاص خاک از جمله خاک های ناهمگن - لایه لایه - ،که موضوع بحث حاضر می باشد،گسترش داده شده اند.ابتدا ترزاقی وپک [5] مفهوم توزیع بار برای تحلیل پی نواری روی خاک دولایه - ماسه روی رس - را به کار برده اند.سپس براون و میرهوف در سال 1969 رابطه ای برای دو لایه رسی ارائه می دهند که متشکل از گسیختگی کلی لایه ضعیف تر و گسیختگی سوراخ کننده لایه قوی تر می باشد.[6]
میرهوف سال 1978 رابطه ای برای لایه ماسه ای بر روی لایه رسی ارائهمی دهد.[7]در این رابطه بسته به عمق قرارگیری پی،گسیختگی در لایه ماسه ای ویا رسی رخ می دهد.برای خاک مشابه،اوکامارا و همکاران در سال [8] 1998 روش کامل تری براساس روش تعادل حدی عرضه می نمایند.این روش ظرفیت باربری هر دو لایه ماسه ای و رسی را در نظر می گیرد.
بررسی های ازمایشگاهی توسط بودهو نیز بر روی یک پی مدل شده در ازمایشگاه در یک جعبه لرزان،جهت بررسی تاثیر شتاب افقی ناشی از لرزش انجام داده است .[9]در کنار این روش ها،روش های عددی[10-11] مثل روش های المان محدود و روش المان های مجزا نیز برای بررسی ظرفیت باربری پی های سطحی گسترش داده شده اند.در این پژوهش سعی شده است تا با استفاده از خصوصیات برنامه Plaxis Foundation 3D ،ظرایب ظرفیت باربری پی با مولفه شتاب های مختلف در خاک های مورد نظر محاسبه شده ونتایج حاصل از نرم افزار با نتایج دیگر محققان مقایسه شود.
معرفی نرم افزار مورد کاربرد:
برنامه Plaxis Foundation 3D یک نرم افزار تحلیل به روش اجزای محدود آنالیز تنش و-کرنش و پایداری را انجام می دهد.این برنامه با کاهش ضریب چسبندگی و زاویه اصطحکاک داخلی تا حد گسیختگی قادر به محاسبه ضریب اطمینان می باشد.در این نرم افزار برای انجام محاسبات مربوط یه تغییر شکل و تحلیل تعادل در بسیاری از مسائل ژئوتکنیکی به کار می رود.یکی از خصوصیات مهم این برنامه تولید کاملا اتوماتیک مش های المان محدود دوبعدی و سه بعدی را اجازه می دهد.
مدل سازی مسئله:
طبق شکل 1 نشان می دهد که در ان پی نواری روی دولایه خاک رس و ماسه قرار گرفته است.ابعاد کلی محیط با توجه به ابعاد پی مدل و حداکثر فاصله پی ها، به گونه ای در نظر گرفته شد که تنش به لبه های محیط نرسد و جداره ها تاثیری روی پی ها نداشته باشند.بدین ترتیب برا ی انالیز ابعاد کلی نمونه برابر با 10*20*30 در نظر گرفته شده است.
برای مش بندی مدل نیز مرز بالای مدل و اطراف محل قرارگیری فونداسیون در سطح زمین ریزتر از بقیه نقاط مدل مش بندی شده است و فرض شده است تنش قائمی معادل 150 کیلو پاسکال بر روی پی در اثر روسازه اعمال شده است.هردو لایه همگن می باشند. سطح آب نیز 7 متر در نظر گرفته شده است.
برای مدل سازی توسط این نرم افزار، مدل کرنش صفحه ای و به منظور ایجاد شبکه،المان مثلثی 15 گره ای انتخاب شده است.به دلیل تقارن تنها نیمی از هندسه مسئله مدل شده است . در مدلسازی مصالح از مدل موهر-کولمب استفاده شده است و پارامترهای استفاده شده در مدل سازی عددی در جدول 1 نشان داده شده است.همچنین وزن مخصوص پی را به دلیل اینکه بار اضافی بر خاک وارد نگردد نزدیک به صفر در نظر گرفته شده است.
نتایج تحلیل های صورت گرفته:
هدف از تحلیل های این مرحله این است که با تغیرات جداگانه شتاب شبه استاتیکی به محاسبه ظرایب ظرفیت باربری لرزه ای پی می پردازیم و سپس نتایج بدست امده را با محققان دیگری که با این نوع خاک لایه لایه تحلیل انجام داده اند،مقایسه نماییم.
