نشریۀ زمین شناسی مهندسی، جلد هشتم، شمارۀ 2 تابستان 9313 7902

بررسی تأثیر عوامل مختلف بر ظرفیت باربری پی های مجاور هم

مریم حق بین؛ دانشگاه آزاد اسلامی واحد اسلامشهر، گروه عمران تاريخ: دريافت 22/8/19 پذيرش 91/1/12چکیده
انتخاب ظرفیت باربری خاک مسئلۀ مهمی است که در شرایط مختلف باید بررسی شود.
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:36 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:36 IRST on Saturday October 28th 2017

در این مقاله، روش تحلیلی برای ارزیابی ظرفیت باربری نهایی پی های اجرا شده در مجاورت یک دیگر در فواصل مختلف پی ها از هم ارائه شده است. ظرفیت باربری پی های نزدیک هم بر اساس روش دیوار حائل مجازی و معادل قرار دادن نیروهای فعال و مقاوم وارد بر دیوار به دست آمده است. نتایج نشان می دهد که ظرفیت باربری نهایی هر پی در نتیجه تداخل سطوح گسیختگی ایجاد شده زیر پی ها که به فاصلۀ آن ها بستگی دارد، تغییر می کند. در تحقیق حاضر ،تأثیر نوع خاک، عمق پی های اجرا شده در مجاورت هم و خاک مسلح شده بر ظرفیت باربری پی های مجاور هم بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که ظرفیت باربری پی های اجرا شده در مجاورت هم نسبت به پی های منفرد با توجه به شرایط، افزایش یا کاهش می یابد. هم چنین خاک مسلح شده، ظرفیت باربری پی های اجرا شده در مجاورت هم را نسبت به پی های منفرد واقع شده روی خاک های غیرمسلح افزایش می دهد و میزان افزایش به فاصلۀ پی ها از هم بستگی دارد. در پایان، نتایج به دست آمده با نتایج تحلیلی، آزمایشگاهی و عددی که محققان دیگر ارائه کرده اند مقایسه شده و نتایج قابل قبولی به دست می آید.

1981454209527

واژه های کلیدی: روش تحلیلی، عمق پی های مجاور هم، فاصلۀ پی ها، خاک مسلح، تداخل سطوح گسیختگی
[email protected] نویسنده مسئول *

7902
مقدمه
در نهایت زمین همۀ سازه های اجرا شده را در مجاورت یک دیگر نگه می دارد. و بارهای سازه از طریق پی ها به زمین منتقل می شوند. بنا بر این مهندس پی بر دو مطلب متمرکز می شود که عبارت است از ارزیابی توانایی زمین برای انتقال بارها و طراحی دقیق پی برای انتقال بارهای سازه به زمین، ظرفیت باربری پی از روش های مختلف تحلیلی، عددی و آزمایشگاهی تعیین می شود. ویژگی های خاک، موقعیت سطح آب زیرزمینی، نوع پی و موقعیت پی عواملی هستند که بر ظرفیت باربری پی تأثیر می گذارند. در شرایطی که پی ها در نزدیکی هم اجرا شوند، تداخل حباب فشار و سطوح گسیختگی خاک واقع زیر پی های اجرا شده در مجاورت هم بر ظرفیت باربری و نشست پی ها تأثیر می گذارد.
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:36 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:36 IRST on Saturday October 28th 2017

برخی تحقیقات نشان دادند که در اثر نزدیکی پی ساختمان ها به هم دیگر با شرایط خاک یک سان، ظرفیت باربری نهایی هر پی در اثر تداخل سطوح گسیختگی ممکن است کاهش پیدا کند. استوارت در سال 9112 در نتایجی که ارائه کرد نشان داد که ظرفیت باربری پی های نزدیک هم با کم شدن فاصلۀ آن ها تا 5/9 برابر عرض پی افزایش می یابد ]9[. هندسۀ سطح گسیختگی فرض شده به وسیلۀ استوارت مشابه سطح گسیختگی فرض شده توسط ترزاقی است. به همین ترتیب ماندل در سال 9113 از روش تحلیلی نتایجی مشابه استوارت به دست آورد ]2[. ساران و همکاران در سال 9191 آزمایش هایی برای تعیین ظرفیت باربری پی های نزدیک هم واقع شده بر خاک ماسه ای انجام دادند و نتیجه گرفتند که با افزایش فاصلۀ پی ها تا 5/1 برابر عرض پی، ظرفیت باربری پی های نزدیک هم کاهش می یابد و به ظرفیت باربری پی های منفرد نزدیک می شود]3[. داس و همکاران در سال 9183 مدل های آزمایشگاهی برای تعیین تأثیر تداخل سطوح گسیختگی زیر پی های واقع بر خاک های ماسه ای ارائه دادند و نتایج با نمودارهای کاربردی ارائه شدند ]1[. نتایج نشان می دهد که با وجود این که روند تغییرات ضرایب آزمایشگاهی و تحلیلی مشابه اند، مقادیر ضرایب آزمایشگاهی و تئوری تفاوت زیادی با هم دارند. قضاوی و همکاران در سال 2292 روش آزمایشگاهی برای ارزیابی ظرفیت باربری نهایی و نشست دو نوع پی اجرا شده در مجاورت هم در خاک های مسلح و غیرمسلح ارائه دادند ]5[، ]1[. نتایج آن ها نشان داد که ظرفیت باربری نهایی پی های اجرا شده در مجاورت
7900
هم نسبت به پی های منفرد 25 تا 12 درصد افزایش می یابد و نشست پی های اجرا شده در مجاورت هم 12 تا 922 درصد افزایش می یابد. کومار و همکاران در سال 2292 از روش حد پایین آنالیز حدی و المان محدود برای تعیین ظرفیت باربری پی های اجرا شده در مجاورت هم استفاده کردند ]9[-]92[. طبق گزارش آن ها عامل مؤثر که در نتیجۀ مؤلفۀ وزن مخصوص خاک بهدست می آید و با توجه به رابطۀ کلی ظرفیت باربری پی،qu cNc DNq 

BN، نسبتN در شرایط پی های مجاور هم بهN در شرایط پی های منفرد است، با کاهش فاصلۀ پیها از هم افزایش مییابد. محققان دیگر نیز تحقیقات چشمگیری بر تأثیر تداخل پیهای مجاور هم بر ظرفیت باربری انجام دادند ]93[- ]91[. در عمل اکثر پی ها بهصورت انفرادی رفتار نمیکنند و پیهای مجاور بر ظرفیت باربری و نشست پیها تأثیر می گذارند. مهمترین عوامل مؤثر بر ظرفیت باربری پی های نزدیک هم عبارت است از فاصلۀ مرکز به مرکز پی ها، نوع خاک، عمق پیهای نزدیک هم که در این مقاله بررسی میشود.
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:36 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:36 IRST on Saturday October 28th 2017

در تحقیق حاضر، روش تحلیلی برای تعیین ظرفیت باربری پیهای اجرا شده در مجاورت هم در فواصل مختلف پی ها ارائه شده است. ظرفیت باربری پی های نزدیک هم بر اساس روش دیوار حائل مجازی و معادل قرار دادن نیروهای فعال و مقاوم وارد بر دیوار به دست آمده است. در این تحقیق تأثیر نوع خاک )چسبنده و غیرچسبنده(، عمق پی های اجرا شده در مجاورت هم، مسلح کردن خاک و هم چنین فاصلۀ پی ها بر ظرفیت باربری پی های اجرا شده در مجاورت هم بررسی می شود. در پایان نتایج به دست آمده با نتایج تحلیلی، آزمایشگاهی و عددی ارائه شده در گذشته مقایسه میشود. در واقع در مقالۀ حاضر به این سوال پاسخ داده میشود، که ظرفیت باربری پیهای اجرا شده در مجاورت هم نسبت به پیهای منفرد در شرایط مختلف چگونه تغییر می کند؟

روش تحقیق
در روش تحلیلی ارائه شده در تحقیق حاضر ،برای تعیین ظرفیت باربری پی منفرد، چنان که در شکل 9 دیده می شود، یک دیوار حائل مجازی از لبۀ پی مورد نظر می گذرد. این دیوار نیروی فعال Pa را در نتیجۀ بارگذاری پی و خاک زیر پی تحمل می کند. همچنین خاک 7099
اطراف دیوار در شرایط مقاوم قرار گرفته و نیروی Pp را به دیوار وارد می کند. نیروهای فعال و مقاوم با روش فشار جانبی کولمب تعیین میشود. هم چنین رفتار خاک بر اساس معیار موهر- کولمب در نظر گرفته شده است. در این روش برای تعیین ظرفیت باربری، نیروهای فعال و مقاوم با هم برابر قرار داده می شوند. با توجه به روش دیوار حائل مجازی ظرفیت باربری پی منفرد مطابق با این رابطه محاسبه می شود:
q =i 1 (0/5γH (K ( -k )-K ( -k ))+(K ( -k )H)γD+2 p 1 v a 1 v p 1 v K Ha
c(K H+K H)+pcaclactiverein(c+γHtan(2))+lpassiverein(c+γHtan(2))) )9(
33
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:36 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:36 IRST on Saturday October 28th 2017

کهqu : ظرفیت باربری پی و H ارتفاع دیوار حائل مجازی و B عرض پی مورد نظر و مطابق شکل 9 ارتفاع دیوار حائل مجازی معادل (Btan(ae است وKa ,K p : ضریب مقاوم و رانش )روش کولمب( وlactiverein: طول مسلح کننده در منطقۀ فعال خاک وl passiverein : طول مسلح کننده در منطقۀ مقاوم خاک وD : عمق پی مورد نظر وkv : ضریب لرزهای عمودی وKpc,Kac : ضریب مقاوم و رانش چسبندگی خاک )روش کولمب( و : زاویۀ اصطکاک خاک وc : چسبندگی خاک و: وزن مخصوص خاک وae: زاویۀ منطقه رانش با جهت افقی )روش کولمب، شکل 9( و pe: زاویۀ منطقۀ مقاوم با جهت افقی )روش کولمب، شکل 9(. لازم به ذکر است که با توجه به رابطۀ کولمب مقدار دو زاویهpe وae به زاویۀ اصطکاک خاک بستگی دارند.
رابطۀ 9 را بدین صورت نیز می توان نوشت:
)2(
q =cN +icγDN +q 0/5γBN +(lγpassiverein +lactiverien )(c+γHtan(

))/ K Ha
1572664102436

. N =c

KpcKaKac وN =q Kp(K1a kv) وN =

tan(Kaae)(1k Kv)( p Ka) که

7090

شکل 0. مدل تعیین ظرفیت باربری پی از روش ديوار حائل مجازی
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:36 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:36 IRST on Saturday October 28th 2017

ذکر این نکته لازم است که در اثر تداخل سطوح گسیختگی ناحیۀ مقاوم و فعال ایجاد شده زیر پی های مجاور هم، نیروهای فعال و مقاوم مربوط به هر پی نسبت به شرایط پی های منفرد ،با کسر نواحی تداخل با سطوح گسیختگی پی های مجاور، با توجه به فاصله پی ها از هم تعیین می شوند )شکل 2(. نیروهای فعال و مقاوم به فاصله و عمق و عرض پی های نزدیک هم، نوع خاک و ضریب لرزه ای بستگی دارد. هم چنین وقتی که خاک مسلح شود، با توجه به طول مسلح کننده در منطقه مقاوم و فعال و مقاومت خاک، نیروی رانش کاهش و نیروی مقاوم افزایش پیدا می کند. چنان که در شکل 2 دیده می شود، با توجه به این که سطح گسیختگی پی مجاور از ناحیۀ فعال پی مورد نظر عبور کند یا نه، دو حالت برای محاسبۀ ظرفیت باربری وجود دارد.
در این قسمت تأثیر وزن خاک، سربار ناشی از عمق پی، چسبندگی خاک و مسلح کننده خاک برنیروی فعال و مقاوم وارد بر دیوار حائل مجازی و در نتیجه ظرفیت باربری پی های نزدیک هم بررسی می شود:
0. تأثیر وزن خاک بر نیروی فعال و مقاوم وارد بر ديوار حائل مجازی
در شرایطی که پی منفرد بررسی می شود، برای محاسبۀ نیروی فعال ناشی از وزن خاک تعادلناحیۀ فعال با استفاده از قانون سینوس ها )مثلث حاصل از 3 نیرو( مطابق این روابط تعیینمی شود.
7097
Wpa
41131041379



قیمت: تومان

دسته بندی : زمین شناسی

دیدگاهتان را بنویسید