زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

مطالعۀ عددی عملکرد شمع‌های غیر‌متصل به کلاهک و شمع‌های معمولی

نویسندگان
1 دانشگاه قم
2 دانشگاه تهران
چکیده
در این پژوهش با استفاده از روش اجزاء محدود و به‌کارگیری نرم­افزار ABAQUS/CAE V۶.۱۳-۱ رفتار شمع­های متصل و غیرمتصل به کلاهک بررسی شده است و شرایط تنش، نشست و بار در خاک و شمع با یک‌دیگر مقایسه شده است. در حالت معمول استفاده از شمع ضمن کاهش مقدار بار انتقالی به خاک سطحی، منجر به کاهش نشست می­شود. در حالی که در شمع­های متصل به کلاهک در صورت وارد کردن یک لایه تغییرشکل‌پذیر بین دال و سرشمع توزیع فشار یک‌نواخت‌تری در قسمت زیرین دال ایجاد می­شود و عکس العمل­های تکیه­گاهی بین دال و سرشمع کاهش می­یابند. در این بررسی با لحاظ کردن خاک زیرین و لایه میانی به‌ترتیب از نوع ماسه و ماسه سیلیسی وضعیت نشست و تنش در خاک و مقدار بار شمع در حالت­های تک و گروه شمع، در دو حالت متصل و غیرمتصل به کلاهک بحث و بررسی شده است. نتایج نشان می­دهد با افزایش تعداد شمع، کاهش نشست در حالت متصل بیش‌تر از حالت غیرمتصل است. هم‌چنین اصطکاک جداری منفی در شمع­های غیرمتصل بر خلاف شمع­های متصل که در تمام طول شمع وجود دارد، در قسمتی از میانه طول شمع ایجاد می‌شود که دلیل آن نابرابر بودن نشست دال، شمع و خاک سطحی است. نیروی سرشمع­ها نیز در حالت متصل بیش‌تر از حالت غیرمتصل است که نشان‌دهندۀ تأثیر مثبت اجرای لایۀ میانی در کاهش بار و مقطع طراحی کوچک‌تر برای شمع است. به‌طورکلی نتایج بررسی­ها نشان می­دهد عملکرد شمع­های غیرمتصل به کلاهک از نظر نشست و باریری بهتر از نوع شمع­های متصل است. هم‌چنین در این تحقیق بررسی پارامتری در سیستم شمع غیرمتصل برای بهینه‌یابی ابعادی انجام شد که در نتیجه آن ضخامت ۱ متر برای لایه میانی، ضخامت ۶/۱ متر برای دال و قطر ۵/۰ متر و طول ۱۹ متر برای شمع به‌صورت بهینه به‌دست آمد.
کلیدواژه‌ها

1. Fioravante V., Giretti D., "Contact versus noncontact piled raft foundations", Can. Geotech. J. 47 (2010) 1271-1287. 2. Giretti D., "Modelling of Piled Raft Foundations in Sand", thesis document, Settore Scientifico Disciplinare ICAR (2009). 3. Eslami A., Veiskarami M., "Study on optimized piled-raft foundations (PRF) performance with connected and non-connected piles-three case histories", International Journal of Civil Engineering, Vol. 10, No. 2 (2012) 100-111. 4. Eslami A., Salehi S., "Analysis of non-connected piled raft foundations (NCPRF) with cushion by finite element method", Comp. Meth. Civil Eng., Vol. 2 (2011) 153-168. 5. Saeedi A., Baziar M., "Centrifuge Modeling of Non-Connected Piled Raft System", EJGE 228 (2013). 6. Fioravante V., "Load transfer from a raft to a pile with an interposed layer", Geotechnique 61, No. 2 (2011) 121-132. 7. Ata A., "Numerical analysis of unconnected piled raft with cushion", Ain Shams Engineering Journal 6 (2015) 421-428. 8. Sharma V.J., "Composite piled raft foundation with intermediate cushion in layered soil under seismic forces", Comp. Meth. Civil Eng., Vol. 3 (2012) 15-28. 9. ABAQUSCAE Program V 6.13-1. 10. Saba H., "Verification of nonlinear condition of anchored walls in various loading", Thesis document of Amirkabir University of Tehran, Iran (2003). 11. Dastani H., Shariati M., "Numerical and experimental analysis of controlling of crack propagation route in a plane under cyclic uniaxial loading by creating openness", Thesis document of Shahrood Industrial University of Shahrood, Iran (2014). 12. Randolph M. F., Wroth C. P., "Application of the failure state in undrained simple shear to the shaft capacity of driven piles", Geotechnique, Vol. 31 (1981) 143-157. 13. Mottaghi A., "3Dstatic and dynamic analysis of pile group with considering soil - pile interaction", 6th congress of civil engineering, Iran, Semnan, (2012). 14. Poulos H. G., Small J. C., Ta L. D., Sinha J., Chen L., "Comparison of some methods for analysis of piled rafts", Proc. 14th Int. Conf. Soil Mech. Found. Engng, Hamburg, Balkema, Rotterdam, Vol. 2 (1997) 1119-1124. 15. Hadad H., Seyedi S. E., "Verification of simplified computational methods of analyzing pile foundation systems", 10th international congress of civil engineering, Tabriz, Iran (2015). 16. Siegel T. C., "Simplified Settlement Model for a Shallow Foundation on Composite Ground with Rigid Piles", The Journal of the Deep Foundations Institute (DFI), Vol. 5, No. 1 (2011). 17. Garhy B. E., "Behavior of raft on settlement reducing piles: Experimental model study Basuony", Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 5 (2013) 389-399. 18. Wong I. H., Chang M. F., Cao X. D., "Raft foundation with disconnected settlement-reducing piles", google book, 469-486. 19. ABAQUS user's manual, ABAQUS/CAE User's Manual. ABAQUS Online Documentation: Version 6.13-1. 20. Jendele L., "On the choice between discrete or smeared approach in practical structural FE analyses of concrete structures", University of Colorado at Boulder, U.S.A. 21. Mirzaee H., "Verification of two fracture criteria base on stress concentration factors and stress components for predicting direction of crack propagation in", Iranian Journal of Mining Engineering (IRJME), Vol. 4, No. 8 (2010)1-12. 22. Chow C. M., Fong F. S., "Design of disconnected piled foundation for 6m high inlet structure", The 17th Southeast Asian Geotechnical Conference, Taipei, Taiwan (2010).