مطالعه‌ی آزمایشگاهی و عددی رفتار باربری و نشست پی‌های دایره‌ای لبه‌دار نسبت به انواع پی‌ها

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 6، دوره 33، شماره 3 - شماره پیاپی 31، آبان 1399، صفحه 85-104   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jfcei.2021.61489.0

نویسندگان

مسعود مکارچیان^{* 1}؛ سجاد قلی پور²

¹استادیار گروه عمران، دانشکده‌ی مهندسی، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان.

²گروه عمران، دانشکده‌ی مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان.

چکیده

پی‌های لبه‌دار در حال گسترش به‌عنوان نوع جدیدی از پی‌ها، جایگزین انواع پی‌های متداول در سازه‌های ساحلی و فراساحلی هستند. مطالعه‌ی عملکرد پی‌های لبه‌دار، با تمرکز بر ارزیابی تأثیر هندسه‌ی پی و مشخصات خاک ضروری است. در این پژوهش، ظرفیت باربری و نشست پی‌های دایره‌ای لبه‌دار واقع بر ماسه، تحت بارگذاری قائم فشاری توسط مدل‌سازی فیزیکی و تحلیل عددی با بررسی تأثیر پارامترهای مختلف شامل عمق لبه، قطر پی، چگالی ماسه و زبری سطوح پی مطالعه شد. عملکرد پی‌های لبه‌دار با سایر انواع پی‌های متداول سطحی، نیمه‌عمیق و سطحی مدفون مقایسه شد. تحلیل نتایج مدل‌سازی‌ها نشان داد که رفتار مدل‌های پی لبه‌دار نسبت به پی‌های سطحی، به‌لحاظ افزایش مقادیر ظرفیت باربری و ضریب واکنش بستر و هم‌چنین کاهش میزان نشست، بهبود قابل‌توجهی داشته‌است. مقادیر بهبود عملکرد پی‌های لبه‌دار با افزایش میزان عمق لبه و زبری سطوح مدل‌ها و هم‌چنین کاهش چگالی نسبی ماسه، افزایش یافت. مقایسه‌ی نتایج ظرفیت باربری پی‌های لبه‌دار با مقادیر متناظر پی‌های نیمه‌عمیق نشان داد که رفتار باربری پی‌های لبه‌دار نزدیک به مقادیر متناظر پی‌های نیمه‌عمیق با عمق و قطر یکسان است. مقایسه‌ی عملکرد پی‌های لبه‌دار نسبت به پی‌های سطحی مدفون، بیانگر کاهش بیشتر میزان نشست پی‌های سطحی به‌علت وجود لبه‌ در زیر پی به‌جای مدفون کردن پی و هم‌چنین بهبود بیشتر ظرفیت باربری با افزایش میزان زبری سطوح لبه است.

کلیدواژه‌ها

پی‌ لبه‌دار؛ مدل‌سازی فیزیکی؛ ظرفیت باربری؛ پی‌ نیمه‌عمیق

سایر فایل های مرتبط با مقاله

6-makarchian-Revised-2.pdf

مراجع

1. Binquet, J., and Lee, K. L., "Bearing Capacity Aanalysis of Reinforced Earth Slabs", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 101, Pp. 201–224, (1975).
2. Consoli, N.C., Prietto, P.D., and Ulbrich, L.A., "Influence of Fiber and Cement Addition on Behavior of Sandy Soil", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 124, No. 12, Pp. 1211-1214, (1998).
3. Dash, S., Rajagopal, K., and Krishnaswamy, N., "Performance of Different Geosynthetic Reinforcement Materials in Sand Foundations", Geosynthetics International, Vol. 11, No. 1, Pp. 35-42, (2004).
4. Mayne, P.W., Jones, J.S., and Dumas, J.C., "Ground Response to Dynamic Compaction", Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 110, No. 6, Pp. 757-774, (1984).
5. Zadroga, B., "Bearing Capacity of Shallow Foundations on Noncohesive Soils", Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 120, No. 11, Pp. 1991-2008, (1994).
6. Eslami, A., and Fellenius, B.H., "Pile Capacity by Direct CPT and CPTu Methods Applied to 102 Case Histories", Canadian Geotechnical Journal, Vol. 34, No. 6, Pp. 886-904, (1997).
7. Eslami, A., Valikhah, F., Veiskarami, M., and Salehi, M., "CPT-Based Investigation for Pile Toe and Shaft Resistances Distribution", Geotechnical and Geological Engineering, Vol. 35, No. 6, Pp. 2891-2905, (2017).
8. Meyerhof, G. G., "Some Recent Research on the Bearing Capacity of Foundations", Canadian Geotechnical Journal, Vol. 1, No. 1, Pp. 16-26, (1963).
9. Vesic, A. B., "Bearing Capacity of Deep Foundations in Sand", Highway Research Record, Vol. 39, Pp. 112-53, (1963).
10. Gourvenec, S., and Randolph, M. F., "Consolidation Beneath Circular Skirted Foundations", International Journal of Geomechanics, Vol. 10, No. 1, Pp. 22-29, (2010).
11. Rezazadeh, S., and Eslami, A., "Bearing Capacity of Semi-deep Skirted Foundations on Clay Using Stress Characteristics and Finite Element Analyses", Marine Georesources & Geotechnology, Vol. 36, No. 6, Pp. 625-639, (2018).
12. Esmaeili, K., Eslami, A., and Rezazadeh, S., "Semi-deep Skirted Foundations and Numerical Solution to Evaluate Bearing Capacity", Open Journal of Geology, Vol. 8, Pp. 623-640, (2018).
13. Yun, G., and Bransby, M., "The Undrained Vertical Bearing Capacity of Skirted Foundations", Soils and Foundations, Vol. 47, No. 3, Pp. 493-505, (2007).
14. Al-Aghbari, M., and Dutta, R., "Performance of Square Footing with Structural Skirt Resting on Sand", Geomechanics and Geoengineering: An International Journal, Vol. 3, No. 4, Pp. 271-277, (2008).
15. Al-Aghbari, M., and Mohamedzein, Y. E., "Bearing Capacity of Strip Foundations with Structural Skirts", Geotechnical & Geological Engineering, Vol. 22, No. 1, Pp. 43–57, (2004).
16. Al-Aghbari, M., and Mohamedzein, Y. E., "Improving the Performance of Circular Foundations Using Structural Skirts", Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Ground Improvement, Vol. 10, No. 3, Pp. 125-132, (2006).
17. Villalobos, F., "Bearing Capacity of Skirted Foundations in Sand", in: VI Congreso Chileno de Geotecnia, SOCHIGE,Valparaiso, Pp. 1-14, (2007) .
18. El Sawwaf, M., and Nazer, A., "Behavior of Circular Footings Resting on Confined Granular Soil", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 131, No. 3, Pp. 359-366, (2005).
19. Golmoghani-Ebrahimi, S., and Rowshanzamir, M., "Experimental Evaluation of Bearing Capacity of Skirted Footings", Civil Engineering and Architecture, Vol. 1, No. 4, Pp. 103-108, (2013).
20. Elsaied, A.E., Saleh, N. M., and Elmashad, M.E., "Behavior of Circular Footing Resting on Laterally Confined Granular Reinforced Soil", HBRC Journal, Vol. 11, No. 2, Pp. 240-245, (2015).
21. Eid, H. T., "Bearing Capacity and Settlement of Skirted Shallow Foundations on Sand", International Journal of Geomechanics, Vol. 13, No. 5, Pp. 645-652, (2012).
22. Eid, H. T., Alansari, O. A., Odeh, A. M., Nasr, M. N., and Sadek, H.A., "Comparative Study on the Behavior of Square Foundations Resting on Confined Sand", Canadian Geotechnical Journal, Vol. 46, No. 4, Pp. 438-453, (2009).
23. Gholipour, S., and Makarchian, M., "Study of the Behaviour of Skirted Shallow Foundations Resting on Sand", International Journal of Physical Modelling in Geotechnics, Vol. 18, No. 3, Pp. 117-130, (2018).
24. Azzam, W., and Farouk, A., "Experimental and Numerical Studies of Sand Slopes Loaded with Skirted Strip Footing", Electronic Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 15, No. 1, Pp. 795-812, (2010).
25. Bransby, M., and Yun, G. J., "The Undrained Capacity of Skirted Strip Foundations under Combined Loading", Géotechnique, Vol. 59, No. 2, Pp. 115-125, (2009).
26. Mana, D. S.,  Gourvenec, S., and Martin, C. M., "Critical Skirt Spacing for Shallow Foundations under General Loading", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 139, No. 9, Pp. 1554-1566, (2009).
27. Das, B. M., "Principles of Foundation Engineering", 6th Edition, Thomson, Canada, 445P. (2007).
28. Dean, E. T. R., "Offshore Geotechnical Engineering: Principles and Practice", Published by Thomas Telford Limited, London, UK, (2010).
29. Cerato, A., and Lutenegger, A., "Bearing Capacity of Square and Circular Footings on a Finite Layer of Granular Soil Underlain by a Rigid Base", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 132, No. 11, Pp. 1496-1501, (2006).
30. Pfeifle, T. W., and Das, B. M., "Model Tests for Bearing Capacity in Sand", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 105, Pp. 1112-1116, (1979).
31. Chen, Q., "An Experimental Study on Characteristics and Behavior of Reinforced Soil Foundation", PHD Thesis, Louisiana State University, (2007).
32. ASTM Standard, D2487, "Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System)", ASTM International, West Conshohocken, PA, (2006).
33. Butterfield, R., and Andrawes, K., "An Air Activated Sand Spreader for Forming Uniform Sand Beds", Geotechnique, Vol. 20, No. 1, Pp. 97-100, (1970).
34. Rad, N. S., and Tumay, M. T., "Factors Affecting Sand Specimen Preparation by Raining", Geotechnical Testing Journal, Vol. 10, No. 1, Pp. 31-37, (1987).
35. Walker, B., and Whitaker, T., "An Apparatus for Forming Uniform Beds of Sand for Model Foundation Tests", Geotechnique, Vol. 17, No. 2, Pp. 161-167, (1987).
36. Fellenius, B. H., "The Analysis of Results from Routine Pile Load Tests", Ground Engineering, Vol. 13, No. 6, Pp. 19-31, (1980).
37. Winterkorn, H. F., and Fang, H. Y., "Foundation Engineering Handbook", New York Van Nostrand Reinhold, Edition 1, Chapter 3, Pp. 121-147, (1975).
38. Terzaghi, K., "Theoretical Soil Mechanics", John Wiley & Sons, New York, 510P., (1943).
39. Hansen, J. B., "A Revised and Extended Formula for Bearing Capacity", Danish Geotechnical Institute, Bulletin No. 28, Copenhagen, pp. 5–11, (1970).
40. Janbu, N., "Static Bearing Capacity of Friction Piles", in: 6th European Conference on SMFE, Vol.. 1.2, Pp. 479-88, (1976).
41. Poulos, H. G., and Davis, E. H., "Elastic Solutions for Soil and Rock Mechanics", John Wiley & Sons, New York, 411P., (1974).
42. Fox, L., "The Mean Elastic Settlement of a Uniformly Loaded Area at a Depth Below the Ground Surface", in: Proceedings of 2nd International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering,Vol.1, Pp. 129-132, (1948).
43. Nishida, Y., "Vertical Stress and Vertical Deformation of Ground under a Deep Circular Uniform Pressure in the Semi-infinite", in: 1st ISRM Congress, (1966).