توصيفگر ها :
خاكريز متكي بر شمع , بهسازي , المان محدود , شمع پيچي , مكانيزم انتقال بار , ظرفيت باربري
چكيده فارسي :
خاكريزها اغلب براي ساخت‌وساز در پروژه‌هاي عمراني و توسعه مسير‌هاي بزرگ‌راه و راه‌آهن استفاده مي‌شوند. محدوديت دسترسي به زمين مناسب براي ساخت خاكريزها در بسياري از كشورها موجب شده است تا اغلب اين پروژه‌ها بر روي زمين‌هاي نرم اجرا شوند. با‌اين‌حال ساخت خاكريز بر روي زمين‌هاي نرم به دليل ويژگي‌هاي نامطلوب مانند ناپايداري، ظرفيت باربري پايين و نشست‌پذيري بالا در مدت‌زمان بهره‌برداري، يك كار چالش‌برانگيز است. اين مشكلات در بلندمدت هزينه‌هاي تعمير و نگهداري بالا و تأخير در زمان ساخت را به‌دنبال خواهد داشت. روش‌هاي مرسوم بهسازي زمين به‌دليل اينكه پروژه بايد در مدت‌زمان كوتاهي تكميل شود از لحاظ زماني مناسب نمي‌باشند. در اين شرايط خاكريزهاي متكي بر شمع به دليل زمان ساخت كوتاه‌تر و كنترل نشست بهتر نسبت به ساير روش‌هاي بهسازي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. انواع مختلفي از شمع‌هاي بتني، چوبي، فولادي با مقاطع هندسي متفاوت به‌منظور استفاده در سيستم خاكريز متكي بر شمع مورد استفاده قرار گرفته است. يكي از انواع شمع‌ها، شمع‌هاي پيچي است. در دهه‌هاي گذشته استفاده از شمع‌هاي پيچي به‌دليل مزيت‌هايي كه نسبت به شمع‌هاي پيش‌ساخته و درجا دارد، بسيار رايج شده است و در بسياري از پروژه‌هاي مسكوني، صنايع نفت و گاز و لوله‌هاي مدفون استفاده مي‌شوند. اگرچه مطالعات گوناگوني بر روي خاكريزهاي متكي بر شمع انجام شده است ولي رفتار دقيق اين خاكريزها هنگام استفاده از شمع‌هاي پيچي درك نشده است. هدف در اين پايان‌نامه بررسي و شناخت رفتار خاكريزهاي متكي بر شمع پيچي است كه به‌همين منظور يك مطالعه عددي سه‌بعدي با استفاده از نرم‌افزار آباكوس توسعه داده شد. صحت‌سنجي با‌توجه به گزارش‌هاي ميداني و آزمايشگاهي گزارش شده توسط ديگر محققان انجام شد و در ادامه مدل‌هاي عددي سه‌بعدي به‌منظور بررسي اثرات هندسه شمع پيچي، ارتفاع خاكريز و بارگذاري ترافيكي قطار توسعه داده شد. نتايج مدل‌سازي عددي نشان مي‌دهد كه استفاده از شمع‌هاي پيچي باعث بهبود در عملكرد سيستم خاكريزي مي‌شود. به‌دليل رفتار اصطكاكي شمع پيچي در سيستم خاكريزي، با تغيير طول و قطر بدنه شمع عملكرد سيستم بهبود پيدا مي‌كند و اضافه كرده پره به بدنه شمع در فواصل مختلف، تأثير چشمگيري در بهبود عملكرد سيستم خاكريزهاي متكي بر شمع نمي‌گذارد و حتي ممكن است باعث افزايش نشست و پايين آمدن مكانيزم انتقال بار شود. همچنين نتايج نشان مي‌دهد افزايش ارتفاع خاكريزي و بارگذاري ترافيكي باعث افزايش تنش وارد بر خاك و شمع مي‌شود كه به‌سبب آن نشست افزايش مي‌يابد و درصد بار اعمالي به شمع را نيز افزايش مي‌دهد، به‌طوريكه نشست‌ها با اعمال بار ترافيكي به ميزان 28 درصد افزايش مي‌يابد، اما افزايش سرعت در بارگذاري ترافيكي تنها 8/2 درصد ميزان نشست‌ها را افزايش مي‌دهد. همچنين اثر كلاهك در ابعاد مختلف به‌منظور تأثير در درصد باربري پره و بدنه شمع و همچنين اثري كه در كاهش ميزان نشست‌ها دارد مورد بررسي قرار گرفت. در تمامي مطالعات پارامتريك بدنه شمع در راستاي عمق مدفون آن بيشترين سهم در ظرفيت باربري را دارد و سهم پره شمع به طور متوسط كمتر از 20 درصد از باربري كل شمع را شامل مي‌شود كه اين ميزان به عوامل مختلفي بستگي دارد كه در طول مطالعه بررسي شده است.
چكيده انگليسي :
Embankments are often used for construction in civil projects and the development of highways and railways. Due to the limitation of land availability for infrastructure projects in many countries, a large number of projects are now being carried out on soft ground. However, embankment construction over soft ground is a challenging task due to several undesirable characteristics associated with soft soils such as local instability, inadequate bearing capacity and large settlements, which can occur over a long period of time. These problems can generally result in expensive remedial measures and long construction delays. The conventional soft ground improvement methods are not economically and time-wise when projects have to be completed within a short period of time. In such situations, pile-supported embankments are used due to shorter construction time and better settlement control than other improvement methods. Different types of concrete, wooden and steel piles with different geometrical section have been used in the pile-supported embankments. One of the types of piles is helical piles. In the past decades, helical piles have become very popular due to its advantages over precast and in site piles, and has been used in many residential, petroleum and buried pipe projects. Despite various research on embankments, embankments’ behavior using helical has received relatively less attention. The aim of this thesis is to explore the behavior of embankments while it is supported by helical piles; hence, a 3D numerical analysis was developed using Abaqus software. Previous field and experimental studies were adopted for the models’ validation, and 3D numerical models were developed to study the impact of parameters including helical pile geometry, embankment height, and railway traffic load. Results show performance improvement in the embankment system thanks to applying helical piles. Changes in (what changes). The higher the length and diameter (radius) of the pile is, the higher performance of the embankment system is achieved thanks to the frictional behavior of helical piles. More, adding the blade to the pile body at different distances does not have a significant effect on improving the performance of the pile-supported embankment system while it could lead to embankment settlement and lower load transmission. َMoreover, the results reveal that although the increase in the height of the embankment and the traffic load could improve the parameters indicating the load transfer mechanism, they lead to higher stress on subsoil and pile, and consequently, a higher embankment settlement. So that the settlements increase by 28% with the application of traffic load, but increasing the speed of traffic loading only increases the amount of settlemets by 2.8%. Besides, the impact of cap-pile with different dimensions was studied on increasing load share of the blade and pile, and reducing the settlements. The whole analysis shows the largest portion of loading on the deeper parts of the pile, while the blade bears less than 20% of the total load by average, which varies based on different conditions studied in this research.
