توصيفگر ها :
راديه شمع , شمع مخروطي , ظرفيت باربري , اجزاء محدود , انتقال بار , باربري جداري
چكيده فارسي :
راديه شمع با تركيب دو سيستم پي عميق و سطحي به وجود آمده است. به كارگيري پيهاي عميق در شرايطي اهميت پيدا ميكند كه ظرفيت باربري لايهي سطحي خاك قادر به تحمل تمام نيروي وارد شده را ندارد و لذا با استفاده از پيهاي عميق بخشي از بار، به لايههاي زيرين خاك ميرسد. به كار رفتن همزمان شمع و راديه ممكن است به سبب انتقال بخشي از بار از راديه، باعث نشستهاي بيشتري نسبت به گروه شمع شود اما با كاهش تعداد شمعهاي مورد نياز و همچنين بهرهگيري از كلاهك شمعها به عنوان عضو انتقال دهندهي بار، سبب كاهش هزينههاي ساخت خواهد شد. شمعهاي مخروطي به عنوان يكي از قديميترين انواع پيهاي عميق، از گذشته براي خاكهايي كه لايهي سطحي از مقاومت كافي برخوردار نبود به صورت شمعهاي چوبي به كار رفته است. شمعهاي مخروطي با اعمال زاويهي مخروطي به طول شمع سبب تغيير هندسهي شمع و در پي آن موجب تغيير در ظرفيت باربري شمع ميشود. مطالعات مختلفي بر روي تك شمعهاي مخروطي انجام شده است كه بيشتر اين تحقيقات بر بهبود ظرفيت باربري جداري شمع مخروطي نسبت به شمع استوانهاي تاكيد كردهاند. هرچند عملكرد گروهي اين شمعها مورد توجه تعدادي از محققين قرار گرفته اما كمبود اطلاعات موجود حول شمعهاي گروهي مخروطي به خصوص راديه شمعهاي مخروطي، نياز به پرداخت بيشتر به اين موضوع را دوچندان ميكند. در پژوهش حاضر راديه شمعي با شمعهاي مخروطي و استوانهاي با طولها و آرايش مختلف در خاك ماسهاي مورد بررسي قرار گرفت. نرمافزار اجزاء محدود پلكسيس سه بعدي براي مدلسازي انتخاب شد و از مدلهاي موهر-كلمب و الاستيك خطي براي مدل رفتاري خاك و بتن استفاده شد. اعتبارسنجي در سه مرحله و براي اطمينان از تطابق رفتاري پي با نمونههاي آزمايشگاهي انجام شد. اعتبار سنجي ابتدا براي تك شمع مخروطي و استوانهاي براي اطمينان از رفتار صحيح زاويهي مخروطي انجام گرفت و سپس براي اطمينان از عملكرد گروهي، يك مورد گروه شمع مخروطي و استوانهاي و يك مورد راديه شمع نيز مدلسازي شد. مدلهاي ساخته شده در پژوهش حاضر شامل راديه با تعداد شمعهاي 4، 9، 16 و 25 شمع است كه در سه نسبت طول به قطر شمع 12، 18 و 24 در دو نوع مخروطي با زاويهي 1.2 درجه و استوانهاي (با زاويهي مخروطي 0 درجه) ساخته شده است. همچنين راديه مدل شده به ابعاد 15×15 متر و با ضخامت 0.7 متر در نظر گرفته شده است تا عملكردي نسبتا منعطف از خود نشان دهد. نتايج بدست آمده نشان ميدهد كه ظرفيت باربري راديه شمعهاي مخروطي كمتر از راديه شمعهاي استوانهاي (با حجم برابر شمعها در خاك) است كه با نتايج بدست آمده از پژوهشهاي مشابه تفاوت دارد. همچنين، نتايج بدست آمده از برتري ظرفيت باربري جداري شمعهاي مخروطي نسبت به شمعهاي استوانهاي خبر ميدهد. همچنين از نتايج مشاهده ميشود كه با افزايش طول و تعداد شمعها، ظرفيت باربري راديه شمع نيز افزايش مييابد و با افزايش طول و تعداد شمعها ضريب راديه شمع نيز افزايش مييابد. همچنين اثر مثبت ديگري كه مشاهده شده است مربوط به نشست تفاضلي راديه شمعها بود كه در غالب موارد نشست تفاضلي راديه شمعهاي مخروطي كمتر از راديه شمعهاي استوانهاي بود. موارد ديگري نيز مانند مقايسهي ظرفيت باربري شمعها با توجه جايگاه آنها در راديه ظرفيت باربري جداري و نيروي جذب شده توسط شمعهاي وسط، كنار و گوشه و همچنين ضريب عكس العمل براي خاك زير راديه نيز بررسي شد.
چكيده انگليسي :
Combined pile-raft foundations are created by combining the deep and shallow foundation systems. Deep foundations become important when the bearing capacity of the soil's surface layer cannot support the entire applied load, and thus, a portion of the load is transferred to the underlying soil layers using deep foundations. The simultaneous use of piles and a raft may result in larger settlements compared to a pile group due to the transfer of a portion of the load from the raft. However, by reducing the required number of piles and utilizing pile caps as load-transferring members, construction costs can be reduced. Tapered piles, as one of the oldest types of deep foundations, have been used in the past for soils with insufficient surface layer strength in the form of wooden piles. Tapered piles, by applying a tapered angle to the pile length, change the geometry of the pile and consequently change the pile's bearing capacity. Various studies have been conducted on single tapered piles, with most of these studies focusing on improving the side resistance capacity of tapered piles compared to cylindrical piles. Although the group behavior of these piles has been considered by some researchers, the lack of available information about groups of tapered piles, especially combined pile-raft foundations with tapered piles, highlights the need for further research in this area. In this study, a combined pile-raft foundation with tapered and cylindrical piles of different lengths and arrangements was investigated in sandy soil. The three-dimensional finite element software PLAXIS was selected for modeling, and Mohr-Coulomb and linear elasticity models were used for the soil and concrete behavior, respectively. Verification was performed in three stages to ensure the consistency of the foundation's behavior with laboratory specimens. The verification was first performed for single tapered and cylindrical piles to ensure the correct behavior of the tapered angle and then for a group of tapered and cylindrical piles and a combined pile-raft foundation to ensure the group behavior. The models created in this study include rafts with 4, 9, 16, and 25 piles, which were constructed in three length-to-diameter ratios of 12, 18, and 24 in both tapered types with an angle of 1.2 degrees and cylindrical (with a tapered angle of 0 degrees). Also, the modeled raft was considered to be 15x15 meters in size and 0.7 meters thick to exhibit a relatively flexible behavior. The results obtained indicate the superiority of the side bearing capacity of tapered piles compared to cylindrical piles, although the load-settlement curve of the center of the raft shows more settlement for the tapered pile raft compared to a similar raft with cylindrical piles. The results also show that by increasing the length and number of piles, the bearing capacity of the combined pile-raft foundation also increases, in fact, with an increase in the length and number of piles, the combined pile-raft foundation factor also increases. Another positive effect that was observed was related to the differential settlement of the combined pile-raft foundations, which in most cases, the differential settlement of the tapered pile rafts was less than that of the cylindrical pile rafts. Other items such as the comparison of the bearing capacity of piles considering their position in the raft, the side bearing capacity and the force absorbed by the center, edge, and corner piles, and the spring coefficient for the soil under the raft were also investigated
