تحلیل عددی اثر خصوصیات مقاومتی فصل مشترک شمع – خاک بر سختی جانبی منحنی‌های p-y

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 7، دوره 30، شماره 1 - شماره پیاپی 19، بهمن 1396، صفحه 93-112   

نوع مقاله: یادداشت پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/civil.v1i30.42709

نویسندگان

حسن شرفی^{* 1}؛ یزدان شمس ملکی²

¹رازی

²رازی کرمانشاه

چکیده

بررسی ظرفیت باربری جانبی شمع‌های تحت بارجانبی در مجاورت زمین‌های شیب‌دار و همچنین زمین‌های مسطح ازجمله موضوعات موردبحث در زمینۀ مهندسی شالوده‌های عمیق در دهه‌های اخیر می‌باشد. برآورد میزان سختی جانبی لایه‌های خاک، یا به‌شکل دیگر ضریب واکنش بستر جانبی، چالشی قدیمی در زمینۀ تشکیل منحنی‌های p-y تجربی (آزمایشگاهی) و تئوری بوده است. در این مقاله به‌کمک تحلیل‌های عددی صورت‌گرفته در نرم‌افزار تفاضل محدود سه‌بعدی FLAC3D اقدام به برآورد سختی جانبی خاک تابع عمق z در طول شمع‌های بتنی در عمق‌های مختلف در زمین‌های شیب‌دار و مسطح و در انواع خاک‌های چسبنده، اصطکاکی (دانه‌ای) و مختلط از نوع c- شده است. به‌منظور برآورد سختی جانبی خاک در عمق‌های مختلف به‌کمک این روش عددی، منحنی‌های p-y در عمق‌های مختلف در طول شمع بتنی با مقطع دایروی تحت بارگذاری جانبی استاتیکی تا حد تسلیم خاک استخراج شده است. از چندجمله‌ای درجه ششم برای تقریب رابطۀ مابین سختی جانبی خاک و پارامترهای بدون بعد مشخصه های هندسی و مقاومتی خاک، شمع و فصل مشترک شمع-خاک استفاده شده‌است که برای مؤلفۀ چسبندگی خاک به چندجمله‌ای درجه چهار کاهش یافته است. در پایان مقاله به‌منظور صحت‌سنجی روش عددی استخراج منحنی‌های p-y در این تحقیق، تعدادی آزمایش‌های معتبر بارگذاری جانبی شمع باروش تحقیق حاضر، مورد بررسی قرار گرفته‌اند و منحنی‌های بار- تغییرمکان سر شمع برای آنها محاسبه شده است. نتایج صحت‌سنجی، توافق خوبی مابین نتایج آزمایش‌ها و روش عددی تحقیق حاضر به‌دست می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

شمع تحت بار جانبی؛ سختی جانبی خاک؛ منحنی‌های p-y؛ تحلیل سه‌بعدی تفاضل محدود؛ روابط تجربی

مراجع

1. Winkler, E., "Theory of Elasticity and Strength", Prague: Dominicus, (1867).

2. سازمان امور مقررات ملی ساختمان ایران، «مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان: پی و پی‌سازی»، ویرایش سوم، (1392).

3. Itasca, FLAC3D, "Fast Lagrangian Analysis of Continua", version 3.00-261: user’s and theory manuals. Minneapolis: Itasca Consulting Group, Inc., (2002).

4. Reese, L.C., Van Impe, W.F., "Single Piles and Pile Group under Lateral Loading", Rotterdam: A. A. Balkema publishers, (2007).

5. Georgiadis, K.,Georgiadis, M., "Un-drained Lateral Pile Response in Sloping Ground", J Geotech Geoenviron Eng , ASCE, Vol. 136 (11), PP. 1489-500, (2010).

6. Georgiadis, K., and Georgiadis, M., "Development of p-y Curves for Undrained Response of Piles near Slopes", Journal Computer and Geotechnic, Vol. 40, PP. 53-61, (2012).

7. Brinkgreve, R.B.J., Swolfs, W.M., "Plaxis 3D Foundation Version 2 User’s Manual", Plaxis BV, Netherlands, (2007).

8. Comodromos, E. M., Papadopoulou, M. C., "Explicit Extension of the p-y Method to Pile Groups in Cohesive soils", J Computers and Geotechnics, Vol. 47, PP. 28-41, (2013).

9. Comodromos, EM., Papadopoulou, MC., "On the Response Prediction of Laterally Loaded Fixed - head Pile Groups in Sands", Journal Computers and Geotechnics, Vol. 37, PP. 903-41, (2010).

10. Nimityongskul, N., Barker, P., Ashford, SA., "Effects of Soil Slope on Lateral Capacity of Piles in Cohesive and Cohesionless Soils", Final report of a research project funded by Caltrans under facilities contract No. 59A0645, The Kiewit center for infrastructure and transportation ,Oregon state university, USA, March (2012).

11. Poulos, HG., Davis, EH., "Pile Foundation Analysis and Design", John Wiley, New York, (1980).

12. شمس ملکی، یزدان، «بررسی عددی شمع‌های قائم تحت بارجانبی و استخراج منحنی‌های طراحی p-y در حالات خاص»، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشکدۀ فنی مهندسی، دانشگاه رازی کرمانشاه، (مهرماه 1392).

13. Sharafi, H., Shams Maleki, Y., "p-y Curves in Soils by Considering Pile-soil Interface Properties Effects", Electerical Journal of Geotechnical Engineering, EJGE, Vol. 19(D), PP. 955-970, (2014).

14. Sharafi, H., Shams Maleki, Y., Karimpour-Fard, M., "Three Dimensional Finite Difference Modeling of Static Soil-pile Interactions to Calculate p-y Curves in Pile-Supported Slopes", Arab J Geosci, Springer AJGS, DOI 10.1007/s12517-015-2051-9, PP:1-16 (2015).

15. Matlock, H., "Correlations for Design of Laterally Loaded Piles in Soft Clay", Proceedings of 2nd Annual Offshore Technology Conference, Paper No. OTC 1204, Houston, Texas, PP. 577-9, (1970).

16. Reese, LC., Welch, RC., "Lateral Loading of Deep Foundations in Stiff Clay", Journal Geotechnical Engineering Division, ASCE, Vol. 101(7), PP.633-49, (1975).

17. Price, G., Wardle, I. F., "Lateral Load Tests on Large Diameter Bored Piles", Contractor report, Transport and road research laboratory, Department of transport, Crowthorne; Berkshire, England, PP. 45-6, (1987).

18. Ismael, NF., "Behavior of Laterally Loaded Bored Piles in Cemented Sands", Journal Geotech Engrg , ASCE, Vol. 116(11), PP. 1678-99, (1999).

19. Bhushan, K., Haley, SC, Fong, PT., "Lateral Load Tests on Drilled Piers in Stiff Clays", Journal Geotech Engrg Div, Vol.105, No, 8, PP. 969-85, (1979).

20. Stevens, J. B., Audibert, J. M. E., "Re-examination of p-y Curve Formulation", Proceedings of the 11th Offshore Technology Conf, OTC, Houston , PP. 397-403, OTC 3402, (1980).

21. O’Neil, M. W., Gazioglu, S. M., "An Evaluation of p-y Relationships in Clays", Report Prepared for the American Petroleum Institute (API), University of Houston, Tex, (1984).