بخشی از مقاله
خلاصه
بلوک انکر یک رابط ویا یک وسیله برای مهار حرکت افقی سازه ها به کار می رود . این مقاله به بررسی تاثیر رطوبت - یا درجه اشباع - بر ظرفیت بیرون کشیدگی انکر بلوکی قرار گرفته در ماسه با سه درجه رطوبت متفاوت می پردازد . روش به کار رفته شامل کار عملی و محاسبات تحلیلی می باشد . کار عملی شامل آزمایش بیرون کشیدگی است که در آزمایشگاه بر روی انکرهای بلوکی بتنی درون ماسه در عمق 0/15 متر صورت می گیرد .
ماسه با استفاده از یک روش ته نشینی برای حصول اطمینان از تراکم یکدست و تجدید پذیر در جعبه ای با ابعاد 1/2 × 0/6× 0/8 متری ته نشین می شود. مواد به کار رفته با توجه به خواص شان مشخص شدند و تجهیزات به کار رفته پیش از استفاده تنظیم شدند . بار و جابجایی های افقی و عمودی مربوط به آن ثبت شد، علاوه بر این مشاهدات و بررسی های مجازی بر روی بدنه خاک فروریخته انجام شده است. نتایج تجربی با محاسبات تحلیلی - با استفاده از تئوری های - Ranking , Coulomb , log spiral مقایسه شدند. تاثیر سه بعدی نیز بررسی می شود.
.1 مقدمه
بنظر می رسد بلوک انکر از ظرفیت بیرون کشیدگی بالاتری نسبت به یک انکر صفحه ای برخوردار است . نتایج نشان می دهد که شرایط رطوبتی تاثیرات قابل توجهی بر ظرفیت بیرون کشیدگی بلوک انکار قرار گرفته دارد، در ماسه اشباع نشده در حدود دو برابر ظرفیت بلوک انکر قرار گرفته درماسه خشک می باشد . در حالیکه ظرفیت انکر بلوکی قرار گرفته در ماسه اشباع شده تنها حدود نصف ظرفیت انکر بلوکی در ماسه خشک است . ایده یافته ها از مفاهیم قابل توجهی در تحلیل و طراحی انکر قرار گرفته در شن اشباع نشده برخوردار است . همچنین این موارد در ارزیابی ریسک انکرهای بلوکی قرار گرفته در ماسه که در معرض تغییرات رطوبتی می باشد نقش دارند.
فشار جانبی زمین پارامتر مهمی در مسئله اثرات متقابل سازه خاک است که زیر ساخت های زیر زمینی جاسازی شده است در بدنه خاک از جمله انکرها را در برمیگیرد . انکرها مهار های مشترک میان زمین و سازه ها هستند و برای محکم کردن سازه های زمینی از طریق مهار جابه جایی و حرکت به کار میروند . آنها نیرو ها را در جهت مشخصی از سازه به زمین - ماسه یا سنگ - انتقال می دهند .
انواع انکر عبارتند از انکر صفحه ای و تیر و انکرهای عمودی , تیرهای انکر که با ستون های زاویه دار پشتیبانی می شود و بلوک انکرها ، بلوک انکرها یک قطعه بتنی پیش ساخته و یا ریخته شده در محل می باشد که ممکن است در قطعات مربعی و یا مستطیلی با طول متناسب برای ارائه مقاومت غیر فعال وجود داشته باشد بولز - [1] - bowles1997 این انکرها خصوصاً برای مقاومت در برابر بیرون کشیدن و یا نیروهای محوری طراحی می شوند.
بازبینی متن نشان می دهد که بسیاری از پژوهش ها در رابطه با ظرفیت انکر عمودی انجام شده اند . بسیاری از مطالعات به بررسی صفحه انکر می پردازند از جمله عبارتند از هوکل [2] اوسن و استرومن [3] نلی و همکارانش [4] داس 6]،[5 اکینموسورو [7] دیکلین ولئونگ [8] و گالی 1997 - . [9] اما تنها چند پژوهش اندک از قبیل بولز [1] و دانکن و موکوا به بررسی انکرهای بلوکی پرداختند. یازده مورد پژوهشی کارهای تجربی آزمایشگاهی یک مورد کار مروری و بازبینی و یک مورد بررسی میدانی بود.
در این مقاله به بررسی ظرفیت بیرون کشیدگی بلوک انکرهای جاسازی شده درماسه با استفاده از مدلهای آزمایشگاهی در مقیاس کوچک در سه فضای رطوبتی متفاوت - ماسه خشک ، اشباع شده و اشباع نشده - سپس زهکشی شده در جهت گرانش زمین - می پردازد . نتایج تجربی و آزمایشگاهی با نتایج بدست آمده از بررسی آمده از بررسی های تحلیلی مقایسه می شوند .
.2 تحلیل های نظری
-1-2 نظریه های فشار جانبی زمین
-1 سه نظریه تحلیلی مشهور یعنی نظریه Rankine - سازه هموار - نظریهcoulomb - سازه ناهموار - و نظریه مارپیچی - سطح شکست منحنی - وجود دارند که به دانش مقاوم خاک می پردازند ارزش نظری - تئوری - فشار جانبی زمین به نظریات به کار رفته و فرضیات صورت گرفته در ارتباط با ماهیت سازه خاک و تاثیر متقابل سازه و خاک بستگی دارد.
-2-2 نیروهای اعمال شده به بلوک انکر
-2 شکل شماره 1 بخش عرضی یک قطعه انکر کوتاه جا سازی شده درماسه همراه با نیروهای اعمال شده بر آن و اصطکاک مورد نظر را نشان میدهد.
-2-3 اصطکاک بین خاک و سازه
از نظریهCoulomb به اصطحکاک بین خاک و سازه می پردازد توجه داشته باشید که این اصطحکاک بین خاک و بخش های عمودی کنار سازه می باشد . s زاویه اصطحکاک بین خاک و سازه می باشد نظریه Coulomb در مقایسه با نظریه Rankine که بیشتر به برآورد بیش از حد متمایل می باشد با توجه به مقدار s مقادیر بیشتری را برای فشار غیر فعال و مقادیر پایین تری را برای فشار فعال ارائه می دهد. سینگ [10] در یک برآورد مقادیر زیر را برای s پیشنهاد کرد:
V 1/3 - 1 برای سازه صاف - دیوار -
V 2/3 - 2 برای دیوار حائل عادی
V 3/4 - 3 برای دیوارهای ناصاف با سطح دارای زهکشی مناسب
s=0 -4 برای زمانی که سطح خاک ریز در معرض تکان و ضربات قرار دارد که در آن زاویه موثر اصطحکاک داخلی خاک می باشد . دامنه تغییر مقادیر s بین شن نرم و بتن برابر 25 الی 15 درجه می باشد . تمامی مقادیر پیشنهادی در بالا در بیشترین مقدار قرار دارند - . - S max زاویه تجهیز شده اصطحکاکی مقدار حقیقیs است که کمتر از مقدار حداکثر مربوطه می باشد . مقدار smobilized با عوامل زیر کنترل می شود:
الف- حداکثراصطحکاک ممکن که به ناهمواری سطح مشترک و ویژگی های خاک بستگی دارد.
ب-جابه جایی نسبی برش در امتداد سطح مشترک که اصطحکاک سطح مشترک را بهینه می کند.
ج-تعادل عمودی نیروهای عمل کننده برسازه
د- وزن انکر - سبک در مقابل سنگین -
زوایای فرسایش افقی برابر با S max در نظر گرفته می شوند و زوایای فرسایش عمودی مساوی با smobilized در نظر گرفته می شوند. توجه داشته باشید که اوسن و استرومن sa [3] را برابر با زاویه فرسایش داخلی خاک در نظر گرفتند. زاویه تجهیز شده اصطحکاکی - smobilized - را می توان از موازنه نیروهای عمل کننده بر قطعه نشان داده شده در شکل شماره 1 بدست آورد . در انکر های سبک وزن عناصر عمودی نیروهای فعال و غیر فعال از وزن قطعه و خاک بالای آن می باشد و بنابراین در سطح مشترک بین قطعه و خاک سر خوردگی رخ نمی دهد . این شرایط موجب بیرون کشیدگی انکر می گردد که نیروهای عادی - N - را صفر می کند . با جمع نیروهای عمودی در حالی که N=0 است خواهیم داشت :
-3-2 -تاثیر سه بعدی
بر اساس شکل انکر دو نوع تاثیر: پیوسته / بلند - فشار هموار ، تاثیر 2 بعدی - و کوتاه - تاثیر سه بعدی - وجود دارد . نظریات رانش جانبی مقاوم خاک در موقعیت دو بعدی ارائه شدند . شرایط در دوسر سازه که تاثیر قابل توجهی بر مقاومت غیر فعال دارند با شرایطمتمرکز کاملاً متفاوت است . اوسن [3] دریافت که رانش مقاوم خاک در مقابل سازه های کوتاه بیشتر از آن چیزی است که در نظریات رایج پیش بینی شده است می باشد و این اختلاف میتواند کاملاً قابل توجه باشد . هانسن [11] روشی را برای تصحیح نتایج نظریات عادی فشار برای تاثیرات سه بعدی ارائه کرد .
