بخشی از مقاله
چکیده.
در این مقاله ظرفیت باربری شالوده های نواری واقع شده بر یک خاک غیرهمگن بررسی شده است. خاک بستر شالوده یک خاک c-φ می باشد که چسبندگی خاک در عمق با نرخ k - k واحد افزایش چسبندگی در هر متر عمق - افزایش می یابد. مرز کف شالوده-خاک به دو صورت صاف و زبر، smooth و rough، در نظر گرفته شده است که در حالت زبر بعلت بسیج شدن بخشی از مقاومت خاک در برابر حرکت افقی، ظرفیت باربری نهایی بیشتری حاصل می شود.
روش مشخصه های تنش،SCM، برای تحلیل مسئله بکاربرده شده است که روشی پرکاربرد در حل مسایل پایداری ژئوتکنیکی می باشد. پس از بررسی نتایج دیده شد که هرچه نرخ افزایش چسبندگی در عمق بیشتر باشد ظرفیت باربری بالاتری نیز حاصل می شود. با استفاده از روش مشخصه ها سطح گسیخته شده بستر زیر شالوده بدون نیاز به داشتن فرض اولیه درمورد آن بدست آمده است. نتایج حاصل از این مطالعه با سایر روش های موجود مقایسه شده است.
-1 مقدمه
محاسبه ظرفیت باربری نهایی شالوده ها از مسایل کلاسیک و پراهمیت مهندسی ژئوتکنیک می باشد که در طراحی شالوده ها کاربرد دارد. به طور عمومی برای محاسبه ظرفیت باربری شالوده ها از رابطه عمومی [1] Terzaghi استفاده می شود:
علاوه بر Terzaghi، [2] Prandtl، [3] Meyerhof و [4] Vesic نیز کارهای اساسی در زمینه محاسبه ظرفیت باربری انجام داده اند که آنها هم مانند ترزاقی سه ضریب N c , N q , N را درنظر گرفته اند که این ضرایب با ابعاد و شکل شالوده، عمق مدفون و مشخصات خاک بستر مانند مقاومت برشی و وزن مخصوص آن ارتباط دارند.
بسیاری اوقات مصالح خاک بستر سبب ایجاد لایه غیرهمگنی از خاک میشود که ناهمگنی میتواند یک خاک چند لایه باشد که در یک مرز مشخص مشخصات خاک عوض میشود
همچنین خاک بستر میتواند شامل یک مرز مشخص نباشد بطورمثال مشخصات خاک مثل چسبندگی بطور تصادفی در نقاط مختلف خاک پخش شده باشد، اما گاهی نیز ناهمگنی به اینصورت است که چسبندگی خاک در عمق افزایش میابد ولی سایر مشخصات مثل وزن مخصوص خاک و زاویه اصطکاک داخلی آن در عمق ثابت فرض شوند
با در نظر گرفتن افزایش مقاومت برشی زهکشی نشده رس با عمق به محاسبه ظرفیت باربری شالوده های نواری و دایروی پرداختند. همچنین Lee [14] at. El اثر افزایش مقاومت برشی زهکشی نشده در عمق را بر ظرفیت باربری شالوده های حلقوی بررسی کردند.
در این مقاله برای تحلیل استاتیکی و لرزه ای مسایل از روش مشخصه ها استفاده شده است که در آن معادلات تعادل تنش روی خطوط مشخصه با استفاده از روش تفاضل حدی حل می شوند. [15] Cascone&Casablanca با استفاده از روش مشخصه ها ظرفیت باربری استاتیکی و لرزه ای شالوده های نواری روی خاک همگن در حالت صاف و زبر بررسی کرده است.
[16] Keshavarz at. El با استفاده ازین روش ظرفیت باربری شالوده های نواری روی سنگ طبق معیار هوک-براون را بدست آوردند. [17] Kumar ضریب ظرفیت باربری شالوده های نواری در حالت زبر با استفاده از روش مشخصه ها بررسی نمود.
در این مقاله ضریب N c برای شالوده نواری با روش SCM ، stress characteristics method، بررسی شده است خاک بستر شالوده بصورت زهکشی شده با زاویه اصطکاک φ می باشد که چسبندگی آن در عمق افزایش پیدا میکند. مرز کف شالوده-خاک به دو صورت زبر و صاف در مسئله لحاظ شده است.
-2 تعریف مسئله.
در این تحقیق، ضریب ظرفیت باربری برای یک شالوده نواری با عرض B واقع بر خاکی غیرهمگن بررسی شده است. خاک بستر شالوده دارای زاویه اصطکاک داخلی φ و چسبندگی در سطح خاک میباشد. چسبندگی خاک با افزایش عمق با نرخ k افزایش می یابد.شکل 1 نمای کلی مسئله را نشان می دهد که در آن ضریب لرزه ای شبه استاتیکی افقی، ضریب لرزه ای قائم و وزن مخصوص خاک میباشد.
شکل. 1 نمای کلی مسئله.
در این تحقیق، دو حالت صاف و زبر مورد بررسی قرار گرفته است. حالت صاف که در این تحقیق حل نوع 1 نامیده میشود مقاومتی در کف پی در برابر نیروی افقی از طرف خاصیت زبری کف پی بوجود نمی آید.
برای حالت زبر با توجه به مشخصات مسئله ,c0 , k , B , , q دو حل نوع 2 و 3 می تواند رخ دهد. در نوع 2 در نقاط زیر پی مقداری از مقاومت خاک در مقابل حرکت افقی بسیج میشود که حداکثر آن در لبه شالوده و کمترین آن در وسط شالوده،B/2، میباشد البته در این نوع در هیچ نقطه ای از زیر شالوده کل مقاومت خاک بسیج نمیشود. در این نوع، مطابق شکل 4 ، در نقطه O مقدار ψ بین دو مقدار Π/2 و 3Π/4+φ/2 میباشد و هیچکدام از خطوط مشخصه منفی به تراز کف شالوده نمیرسند. در نوع 3، در طول محدودی از زیر شالوده، کل مقاومت خاک در برابر حرکت افقی بسیج شده و در این طول مقدار ψ برابر 3Π/4+φ/2 میباشد و خطوط مشخصه منفی نیز در این فاصله به کف شالوده میرسند و پس از آن از مقاومت کاسته شده تا اینکه همانند نوع 2 در وسط شالوده به مینیمم خود میرسد.
برای محاسبه ظرفیت باربری نهایی از مشخصات نقاط روی خط OA استفاده میشود. در حالت زبر بایستی وزن خاک بین منحنی OA و کف شالوده برای محاسبه ظرفیت باربری محاسبه شود.
