بررسی رفتار جانبی پی تقویت شده با ریزشمع تحت اثر توام بارگذاری قائم و افقی

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 4، دوره 36، شماره 4، دی 1402، صفحه 55-76   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jfcei.2023.79201.1184

نویسندگان

شادان عابدینی؛ جعفر بلوری بزاز^*

گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

ریزشمع‌ها یکی از اجزا پرکاربرد در مهندسی عمران به جهت تقویت پی‌ها و یا بهسازی خاک هستند. از این عناصر در پی توربین‌های بادی نیز بهره جسته می‌شود. پی این سازه‌های بلند علاوه بر نیروی قائم حاصل از وزن توربین، تحت اثر نیروی قابل توجه جانبی نیز قرار دارند. در این تحقیق نیز سعی شده است تا با مدل‌سازی پی تقویت شده با استفاده از ریزشمع به بررسی رفتار این پی مربعی با بعد 20 سانتی‌متر تحت بار جانبی پرداخته شود. بدین منظور پی تقویت شده با تعداد 2، 4 و 8 ریزشمع به طول‌های 40 و 60 سانتی‌متری در داخل خاک ماسه‌ای و به‌صورت آزمایشگاهی مدل‌سازی شده و تحت بار جانبی استاتیکی قرار گرفته است. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که این تقویت در مواردی تا 6 برابر ظرفیت باربری را بهبود داده است. از طرفی با بررسی رفتار گروهی ریزشمع مشاهده شد هنگامی که بار وارد شده از بار گسیختگی فاصله داشته باشد، طول ریزشمع‌ها تأثیر چندانی بر نقش هر ریزشمع در تأمین مقاومت جانبی ندارد و در بیشترین حالت (8 ریزشمع سربار قائم 15%) این اختلاف 30 درصد بوده است. همچنین در این تحقیق مشخص شد افزایش تعداد ریزشمع در حالات مختلف، باعث ایجاد دو رفتار متفاوت می‌شود. افزایش تعداد ریزشمع در حالت نزدیک به گسیختگی باعث افزایش نقش ریزشمع‌ها و در حالت دور از گسیختگی باعث کاهش نقش شده است. مهم‌ترین پارامتر تأثیرگذار این حالات، تعداد ریزشمع بوده است که در بیشترین حالت باعث افزایش 200 درصدی نقش ریزشمع در رفتار گروهی آن گشته است.

کلیدواژه‌ها

ظرفیت باربری جانبی؛ پی سطحی؛ ریزشمع؛ بار قائم؛ ماسه

مراجع

1.  

1. A. Bruce, A. F. DiMillio, I. Juran, “Introduction to micropiles: an international perspective,” InProceedings of the Conference of the Geotechnical Engineering Division of the ASCE in Conjunction with the ASCE Convention, pp. 1-26, ASCE, 1995.
2. Elsawwaf, A. Nazir, W. Azzam, “The behavior of micropiled raft foundations subjected to combined vertical and lateral loading: numerical study,” Arabian Journal of Geosciences, vol. 16, no. 3, pp 187, 2023.
3. Hussain, B. Sharma, T. Rahman, “ Micropile group behaviour subjected to lateral loading,” Innovative Infrastructure Solutions, 2019.
4. Wen, G. Kong, Q. Li, Z. Zhang, “Equivalent diameter of grouted micropile embedded in marine soft clay under lateral load,” Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Geotechnical Engineering, vol. ???, pp.3-12, Feb, 2020.
5. A. Malik, M. Y. Shah, V. A. Sawant, “ Influence of micropile parameters on bearing capacity of footings,” Environmental Science and Pollution Research, vol. 28, no. 35, pp 74-83, 2021.
6. El Kamash, J. Han, “ Numerical analysis of existing foundations underpinned by micropiles,” International Journal of Geomechanics, vol. 28, no. 6, 2017.
7. N. Rao, V. G. Ramakrishna, M. B. Rao, “ Influence of rigidity on laterally loaded pile groups in marine clay,” Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, vol. 124, no. 6, pp. 542-549, 1998.
8. Elsawwaf, M. El. Sawwaf, A. Farouk, F. Aamer, H. El. Naggar, “ Restoration of tilted buildings via micropile underpinning: a case study of a multistory building supported by a raft foundation,”Buildings, vol.12, no. 2, pp.422, 2023.
9. Kershaw, R. Luna, “ Scale model investigation of the effect of vertical load on the lateral response of micropiles in sand,” DFI Journal-The Journal of the Deep Foundations Institute, vol. 12, no. 1, pp. 3-15, 2018.
10. M. Alnuaim, M. H. El. Naggar, H. El. Naggar, “ Performance of micropiled rafts in clay: Numerical investigation,” Computers and Geotechnics, vol. 99, pp. 42-54, 2018.
11. Borthakur, A. K. Dey, “ Experimental investigation on load carrying capacity of micropiles in soft clay,” Arabian Journal for Science and Engineering, vol. 43, no. 4, pp. 1969-1981, 2018.
12. A. Kershaw, R. Luna, “ Full-scale field testing of micropiles in stiff clay subjected to combined axial and lateral loads,” Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineerin, vol. 140, no. 1, pp. 255-261, 2014.
13. Y. Abd Elaziz, M. H. El. Naggar, “ Performance of hollow bar micropiles under monotonic and cyclic lateral loads,” Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, vol. 141, no. 5, 2015.
14. Sharma, S. Sarkar, Z. Hussain, “ A study of parameters influencing efficiency of micropile groups,” InGround Improvement Techniques and Geosynthetics: IGC, Singapore, pp.11-18, 2016.
15. H. Lee, I. J. Chul, C. Kim, “ A method for reinforcing the ground adjacent to the footing using micropiles,” Marine Georesources & Geotechnology, vol. 34, no. 4, pp. 341-355, 2016.
16. Bhattacharjee, S. Mittal, A. Krishna, “ Bearing capacity improvement of square footing by micropiles,” International Journal of Geotechnical Engineering, vol. 5, no. 1, pp. 113-118, 2011.
17. Unnikrishnan, P. Sachin, “ Influence of confining micro piles on the bearing capacity of sand,” InContemporary topics in deep foundations, pp. 367-374, 2009.
18. M. Alnuaim, H. El. Naggar, M. H. El. Naggar, “ Performance of micropiled raft in sand subjected to vertical concentrated load: Centrifuge modeling,” Canadian Geotechnical Journal, vol. 52, no. 1, pp. 33-45, 2015.
19. N. Jha, S. K. Shukla, “ Bearing capacity and settlement characteristics of sand subgrades with vertical reinforcement supporting a square footing,” International Journal of Geosynthetics and Ground Engineering, vol. 1, pp. 1-3, 2015.
20. E. Elsaied, “ Performance of footing with single side micro-piles adjacent to slopes,” Alexandria Engineering Journal, vol. 53, no. 4, pp.903-910, 2014.
21. Sharma, “ A model study of micropiles subjected to lateral loading and oblique pull,”Indian Geotechnical Journal, vol. 41, no. 4, pp. 196-205, 2011.
22. E. Bowles, Foundation analysis and design, 1^st ed. Reading, 1988. [E-book] Available: Google e-book.
23. Kazemi, J. Bolouri Bazaz, “ Reconstruction of a Large Scale Sand Specimen Using a Sand Curtain Rainer System,” Journal of Engineering Geology, vol. 11, no. 2, pp. 277-298, 2017.
24. M. Wood, A. Crewe, C. Taylor, “ Shaking table testing of geotechnical models,” International Journal of Physical Modelling in Geotechnics, vol. 2, no.1, pp. 01-13, 2002.
25. Farouk, “ Behavior of micropiles under vertical tension and compression loads,” InProceedings of the 17th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, pp. 1243-1246, 2009.
26. L. Pastor, J. M. Ortega, M. A. Climent, I. Sánchez, “ Skin friction coefficient change on cement grouts for micropiles due to sulfate attack,” Construction and Building Materials, vol. 28, pp. 80-86, 2018.
27. Abedini, J. Bolouri Bazaz, “ Improving the bearing capacity of shallow foundations using inclined micropiles. Twelfth International Congress on Civil Engineering,”  12^th  International Congress on Civil Engineering, Iran, Ferdowsi University of Mashhad, July 21-23, 2021.