محاسبه‌ی نیرو‌ی جانبی استاتیکی وارد بر دیوارهای حائل و محل اثر آن در خاک‌های لایه‌ای

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 9، دوره 25، شماره 2، آبان 1393، صفحه 135-146   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/civil.v25i2.40653

نویسندگان

محمود قضاوی^* ؛ مسعود مشفق یگانه

دانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسی

چکیده

در این مقاله با استفاده از معادلات مبتنی بر نظریه‌ی پلاستیسیته‌ی مواد و بر پایه‌ی روش‌های تعادل حدی، روابطی به‌منظور تخمین نیروی برآیند محرک وارد بر دیوارهای حائل صلب ناشی از خاکریزهای لایه‌ای ارائه می‌گردد. به این منظور با استفاده از معادلات پلاستیسیته‌ی حاکم بر سطوح گسیختگی (معادلات کوتر) و با در نظر گرفتن اثر نیروهای استاتیک فشار عکس‌العمل، نیروی عکس‌العمل خاک ثابت بر روی گوه خاک محاسبه می‌گردد. علاوه بر روش تحلیلی حل، فرم خلاصه جواب برای زاویه‌ی شکست گوه خاک پشت دیوار حائل و در نتیجه فرم خلاصه برای محاسبه‌ی نیروی کل محرک به‌دست آمده است. نتایج به‌دست آمده در این مقاله برای خاکریزهای لایه‌ای نیز بسط داده شده است. با توجه به ایجاد رابطه‌ای برای محاسبه‌ی فشار ناشی از عکس‌العمل خاک از نیروهای ناشی از گوه، به‌صورت ویژه به توضیح قابلیت ویژه‌ی این روش در محاسبه‌ی بازوی نیروی جانبی برآیند به‌صورت تحلیلی در خاکریزهای چندلایه و تک‌لایه بدون در نظر گرفتن فرضیات هندسی پرداخته شده است. نتایج به‌دست آمده از روش حاضر برابری مقدار نیروی برآیند جانبی به‌دست آمده از روش حاضر را با مقدار به‌دست آمده از روش کولمب نشان می دهد. هم‌چنین ارتفاع نقطه‌ی اثر نیروی برآیند، وابسته به خصوصیات خاک خاکریز می‌باشد. علاوه بر این نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد که در حالت استاتیکی و با فرض مد حرکت چرخش حول پاشنه برای دیوار حائل، مقادیر لنگر به‌دست آمده از روش کولمب در جهت اطمینان و برای طراحی دیوارهای حائل مناسب می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

دیوار حائل؛ سطح شکست؛ حالت فعال؛ پلاستیسیته؛ روش تعادل حدی؛ خاک لایه‌ای

مراجع

1. Caquot, A., Kerisel, F, "Tables for the Calculation of Passive Pressure, Active Pressure and Bearing Capacity of Foundations", Gauthier-Villars, Paris, ( 1948)

2. Dubrova, G. A., "Interaction of soil and structures", Izd. Rechnoy Transport, Moscow, [Mentioned in Harr], (2007).

3. Sokolovskii, V.V, Statics of Granular Media. Pergamon Press, New York, (1965)

4. Zarrabi-Kashani, K., "Sliding of gravity retaining wall during earthquake: Considering vertical acceleration and changing inclination of failure surface", MS thesis, Department of Civil Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, (1979).

5. Greco V. R., "Active earth thrust on cantilever walls in general conditions", Soils and Foundations, Vol.39, NO.6, 65-78. (1999)

6. Janssen, H. A., Versucheubergetreidedruck in silozellen. Zeitschrift, Verein Deutscher Ingenieure 39, 1045–1049, (partial English translation in Proc. Inst. Civ. Engrs, )1986.(

7. Spangler, M. G. and Handy, R. L., "Soil engineering", NewYork; Harper & Row, (1984).

8. Wang, Y.Z., "Distribution of earth pressure on a retaining wall", Ge´otechnique, Vol. 50, No. 1, pp. 83–88, (2000).

9. Shahgholi, M., Fakher, A., Jones, C. J. F. P., "Horizontal slice method of analysis", Geotechnique 51 (10), pp.881–885, (2001).

10. Ahmadabadi, M. and Ghanbari, A., "New procedure for active earth pressure calculation in retaining walls with reinforced cohesive-frictional backfill", Geotextiles and Geomembranes, No. 27, pp. 456-463, (2009).

11. Matsuo, M., Kenmochi, S., Yagi, H., "Experimental study on earthpressure of retaining wall by field test", Soil Mechanics and Foundation Eng, Vol. 18, No. 3, pp. 27-41, (1978).

12. Sherif, M. A., Ishibashi, I., and Lee, C. D., "Earth pressure against rigid retaining walls", Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol. 108(GT5), pp. 679-693, (1982).

13. Sherif, M. A., and Fang, Y. S., "Ka and Ko behind rotating and non-yielding walls", Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol. 110, No. 1, 41-56, (1984).

14. Kötter, F., "Die Bestimmung des Drucks an gekru¨mmten Gleitfla¨chen, eine Aufgabeaus der Lehrevom Erddruck", Sitzungsberichte der Akademieder Wissenschaften, Berlin, pp. 229–233, (1903).

15. Tsagareli, Z. V, "Experimental investigation of the pressure of a loose medium on retaining walls with a vertical back faceand horizontal backfill surface", J. Soil Mech. Found. Eng, ASCE 91, No. 4, pp. 197–200, (1965).