رفتار شمع های گروهی حاوی شمع های غیرهمسان مستقر شده در بستر شنی Behavior of pile group incorporating dissimilar pile embedded into sand
- نوع فایل : کتاب
- زبان : فارسی
- ناشر : الزویر Elsevier
- چاپ و سال / کشور: 2015
توضیحات
رشته های مرتبط: مهندسی عمران، خاک و پی و سازه
۱- مقدمه غیرهمسان بودن شمع ها بدلیل نامشخص بودن شرایط خاک یا ناقص بودن عملیات ساخت و ساز شمع ها به وقوع می پیوندد. برای مثال در شرایطی که پارامترهای خاک به شکل کامل در دسترس نبوده ،وجود شمع هایی با طول های غیرهمسان در گروه های شمعی تعریف شده برای نواحی مختلف اجتناب ناپذیر خواهد بود. این حالت به وفور در شمع های مستقر شده در خاک های شنی قابل مشاهده بوده که نمونه هایی از آن در مقالات ۱-۳ و ۶ مورد مطالعه قرار گرفته اند. غیرهمسان بودن شمع های گروهی علی الخصوص در حالت شیب دار بودن بستری (استراتوم) که شمع ها روی آن واقع شده اند به کرات در طراحی های انجام گرفته به وقوع می پیوندد. از سوی دیگر استفاده از شمع های غیرهمسان در طراحی شالوده های گسترده به شکل عمدی و هدفمند انجام می گیرد. بازسازی شالوده های شمعی با استفاده از شمع هایی با قطرها، مصالح و طول های غیرهمسان ایجاد گروه های شمعی با مولفه های غیرهمسان را بدنبال خواهد داشت. این موضوع به کرات مورد توجه محققان قرار نگرفته چرا که مشکلات فراوانی مشکلات ساختمانی متعددی را بدنبال داشته و در عین حال فعالان و مدیران پروژه از فرصت کافی برای گزارش دهی و تفسیر نتایج در مطالعات موردی انتشار یافته بی بهره می باشند. با توجه به اهمیت این موضوع روش های ترکیبی برای تحلیل رفتار شمع های گروهی با مولفه های غیرهمسان در مرجع ۴ پیشنهاد شده است. در تحلیل های انجام گرفته در مرجع ۷ شمع هایی با طول- قطر متفاوت غیرهمسان در نظر گرفته شده اند، در این تحلیل ها سیستم ۲ شمعی با دو شمع غیرهمسان مورد ارزیابی و آزمایش قرار گرفته است. ۲- تجهیزات تست برای بررسی رفتار شمع های گروهی حاوی یک شمع غیرهمسان مدفون شده در خاک های شنی از تست های آزمایشگاهی روی شمع های آلومینیومی تهیه شده در مقیاس محدود سود بُرده ایم. شمع های گروهی حاوی ۲ ، ۳ ، ۶ و ۹ شمع مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند. شمع های گروهی به پایه مستقل از سر شمع متصل شده اند. رئوس (سرهای) شمع از جنس صفحات آلومینیومی بوده و در فرایند خودکار تولید شده اند. رئوس از سطحی هموار برخوردار بوده و در عین حال شیاری در مرکز صفحه فوقانی آن قرار گرفته تا حلقه نیروسنج کالیبره شده با حداکثر ظرفیت ۲ کیلونیوتن و دقت ۰٫۰۱ کیلونیوتن از طریق یاتاقان توپی به آن متصل شود. گیج های دو عقربه ای با دقت ۰٫۰۱ میلی متر برای اندازه گیری جابه جایی عمودی و چرخش شمع های گروهی مورد استفاده قرار گرفته اند. گیج های عقربه ای به شکل عمودی به انتهای سطح فوقانی سر شمع متصل شده اند. سیستم آزمایشگاهی مجموعا متشکل از ۹ شمع آلومینیومی مدور به قطر ۱۲ میلی متر و طول ۴۰۰ میلی متر بوده که از شمش های آلومینیومی تولید شده اند.برای تست غیرهمسان بودن شمع ها از نمونه های فولادی، پلاستیکی و چوبی مدور با قطر ۱۲ میلی متر و طول های ۴۰۰- ۳۵۰ ، ۳۰۰ و ۲۰۰ میلی متری استفاده شده است. شمع های مشابه دارای قطرهای ۶ و ۸ میلی متر بوده و جنس مصالح آن ها یکسان می باشد. در مجموع ۳۳ شمع تولید شده اند. ترکیبی از این شمع ها برای ایجاد شمع های گروهی با مولفه های غیرهمسان مورد استفاده قرار گرفته اند. نمای کلی از چیدمان (لیوت) تجهیزات بکار رفته برای اجرای تست های بارگذاری در شکل ۱ نمایش داده شده است. جابه جایی عمودی و چرخش شمع های گروهی از روی مقادیر به ثبت رسیده در گیج های عقربه ای تعیین می شود. بارها به شکل عمودی و هم مرکز به مدل سازی ارائه شده برای رئوس شمع اعمال شده و به شکل دستی بوسیله ماشین آلات بارگذاری کنترل می شوند. مخزن خاک آزمایشگاهی (سویل بین) از دو حلقه فولادی تشکیل شده که دارای ارتفاع ۳۰۰ میلی متر و قطر ۷۵۰ میلی متر می باشند. اتصال این حلقه ها به یکدیگر مخزن خاکی به ارتفاع ۶۰۰ میلی متر را تشکیل می دهد. گوشه های مخزن خاک با استفاده از صفحات فولادی مدور در بالا و پایین تقویت شده تا از هرگونه تغییرشکل جانبی دیواره های کناری جلوگیری شده و در عین حال نصب حلقه های فولادی با استفاده از پیچ و مهره های فولادی تسهیل شود. دنده های فولادی عمودی به هر حلقه اضافه شده و به صفحات جانبی انتهایی هر حلقه جوش داده می شوند. مخزن خاک روی دو تیر فولادی تثبیت شده روی زمین قرار گرفته که این تیرها دقیقاً در جهت عمودی مستقر شده اند.قاب واکنشی پشتیبان سیستم بارگذاری به مخزن خاک متصل می شود. ابعاد مخزن خاک بسیار بزرگ بوده بگونه ای که غلبه بر نیروهای واکنشی شمع ها در شرایط مرزی را ممکن می سازد. در جدول ۱ برنامه تست برای بارگذاری گروه شمعی ۲ شمعه (G1) نمایش داده شده است. در تنظیمات اعمالی شمع آلومینیومی به قطر ۱۲ میلی متر و طول ۴۰۰ میلی متر ثابت نگه داشته شده است. این شمع به عنوان شمع مرجع انتخاب شده و ضریب الاستیسیته آن برابر با ۷۰ گیگاپاسکال می باشد. در این وضعیت نسبت EP/ES برابر خواهد بود با ۱۴۰۰ ، شمع دیگر با توجه به آزمایشات دستخوش تغییر شده تا گروه های مختلف مطابق اطلاعات جدول ۱ ایجاد شوند. تفاوت در مولفه های شمع های گروهی با توجه به جنس شمع ها تعریف شده که به ترتیب برای شمع های فولادی ، چوبی و پلاستیکی برابر خواهند بود با (۲۰۰E=، طول ۳۵۰، ۱۵E= طول ۳۰۰ ، ۳E= ، طول ۲۰۰). تغییرات مرتبط با قطر شمع ها برای دو مقدار ۸ و ۶ میلی متر در جدول ۱ نمایش داده شده اند. گروه دوم G2 شامل چیدمان ۳ شمعی بوده که در ساختار مثلثی مستقر شده و ویژگی های شمع های مختلف با توجه به جنس مصالح دستخوش تغییر می شوند (جدول ۲). یک شمع متفاوت پس از تکمیل آزمایشات گروه نخست G1 در طراحی ها لحاظ شده و دو شمع دیگر با مشخصات شمع پایه در وضعیت ثابت باقی مانده اند. در جدول ۳ برنامه تست سیستم ۶ شمعه نمایش داده شده است (G3). در این مرحله ۶ شمع در ساختار مستطیلی مستقر شده اند و شمع های گوشه ای در هر آزمایش تغییر یافته تا غیرهمسان بودن شمع ها بوسیله آن ها مورد شبیه سازی قرار گرفته ، تمامی شمع ها از ورق آلومینیومی تولید شده و طول- قطر آن ها با توجه به شرایط آزمایشات دستخوش تغییر می شود. در نهایت برای گروه چهارم G4 چیدمان ۹ شمعه تعریف شده که توالی آزمایشات مربوطه در جدول ۴ نمایش داده شده است. در مجموع ۶۰ تست آزمایشگاهی برای مطالعه و بررسی پاسخ شمع های گروهی با مولفه های غیرهمسان مورد استفاده قرار گرفته اند.
۱- مقدمه غیرهمسان بودن شمع ها بدلیل نامشخص بودن شرایط خاک یا ناقص بودن عملیات ساخت و ساز شمع ها به وقوع می پیوندد. برای مثال در شرایطی که پارامترهای خاک به شکل کامل در دسترس نبوده ،وجود شمع هایی با طول های غیرهمسان در گروه های شمعی تعریف شده برای نواحی مختلف اجتناب ناپذیر خواهد بود. این حالت به وفور در شمع های مستقر شده در خاک های شنی قابل مشاهده بوده که نمونه هایی از آن در مقالات ۱-۳ و ۶ مورد مطالعه قرار گرفته اند. غیرهمسان بودن شمع های گروهی علی الخصوص در حالت شیب دار بودن بستری (استراتوم) که شمع ها روی آن واقع شده اند به کرات در طراحی های انجام گرفته به وقوع می پیوندد. از سوی دیگر استفاده از شمع های غیرهمسان در طراحی شالوده های گسترده به شکل عمدی و هدفمند انجام می گیرد. بازسازی شالوده های شمعی با استفاده از شمع هایی با قطرها، مصالح و طول های غیرهمسان ایجاد گروه های شمعی با مولفه های غیرهمسان را بدنبال خواهد داشت. این موضوع به کرات مورد توجه محققان قرار نگرفته چرا که مشکلات فراوانی مشکلات ساختمانی متعددی را بدنبال داشته و در عین حال فعالان و مدیران پروژه از فرصت کافی برای گزارش دهی و تفسیر نتایج در مطالعات موردی انتشار یافته بی بهره می باشند. با توجه به اهمیت این موضوع روش های ترکیبی برای تحلیل رفتار شمع های گروهی با مولفه های غیرهمسان در مرجع ۴ پیشنهاد شده است. در تحلیل های انجام گرفته در مرجع ۷ شمع هایی با طول- قطر متفاوت غیرهمسان در نظر گرفته شده اند، در این تحلیل ها سیستم ۲ شمعی با دو شمع غیرهمسان مورد ارزیابی و آزمایش قرار گرفته است. ۲- تجهیزات تست برای بررسی رفتار شمع های گروهی حاوی یک شمع غیرهمسان مدفون شده در خاک های شنی از تست های آزمایشگاهی روی شمع های آلومینیومی تهیه شده در مقیاس محدود سود بُرده ایم. شمع های گروهی حاوی ۲ ، ۳ ، ۶ و ۹ شمع مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند. شمع های گروهی به پایه مستقل از سر شمع متصل شده اند. رئوس (سرهای) شمع از جنس صفحات آلومینیومی بوده و در فرایند خودکار تولید شده اند. رئوس از سطحی هموار برخوردار بوده و در عین حال شیاری در مرکز صفحه فوقانی آن قرار گرفته تا حلقه نیروسنج کالیبره شده با حداکثر ظرفیت ۲ کیلونیوتن و دقت ۰٫۰۱ کیلونیوتن از طریق یاتاقان توپی به آن متصل شود. گیج های دو عقربه ای با دقت ۰٫۰۱ میلی متر برای اندازه گیری جابه جایی عمودی و چرخش شمع های گروهی مورد استفاده قرار گرفته اند. گیج های عقربه ای به شکل عمودی به انتهای سطح فوقانی سر شمع متصل شده اند. سیستم آزمایشگاهی مجموعا متشکل از ۹ شمع آلومینیومی مدور به قطر ۱۲ میلی متر و طول ۴۰۰ میلی متر بوده که از شمش های آلومینیومی تولید شده اند.برای تست غیرهمسان بودن شمع ها از نمونه های فولادی، پلاستیکی و چوبی مدور با قطر ۱۲ میلی متر و طول های ۴۰۰- ۳۵۰ ، ۳۰۰ و ۲۰۰ میلی متری استفاده شده است. شمع های مشابه دارای قطرهای ۶ و ۸ میلی متر بوده و جنس مصالح آن ها یکسان می باشد. در مجموع ۳۳ شمع تولید شده اند. ترکیبی از این شمع ها برای ایجاد شمع های گروهی با مولفه های غیرهمسان مورد استفاده قرار گرفته اند. نمای کلی از چیدمان (لیوت) تجهیزات بکار رفته برای اجرای تست های بارگذاری در شکل ۱ نمایش داده شده است. جابه جایی عمودی و چرخش شمع های گروهی از روی مقادیر به ثبت رسیده در گیج های عقربه ای تعیین می شود. بارها به شکل عمودی و هم مرکز به مدل سازی ارائه شده برای رئوس شمع اعمال شده و به شکل دستی بوسیله ماشین آلات بارگذاری کنترل می شوند. مخزن خاک آزمایشگاهی (سویل بین) از دو حلقه فولادی تشکیل شده که دارای ارتفاع ۳۰۰ میلی متر و قطر ۷۵۰ میلی متر می باشند. اتصال این حلقه ها به یکدیگر مخزن خاکی به ارتفاع ۶۰۰ میلی متر را تشکیل می دهد. گوشه های مخزن خاک با استفاده از صفحات فولادی مدور در بالا و پایین تقویت شده تا از هرگونه تغییرشکل جانبی دیواره های کناری جلوگیری شده و در عین حال نصب حلقه های فولادی با استفاده از پیچ و مهره های فولادی تسهیل شود. دنده های فولادی عمودی به هر حلقه اضافه شده و به صفحات جانبی انتهایی هر حلقه جوش داده می شوند. مخزن خاک روی دو تیر فولادی تثبیت شده روی زمین قرار گرفته که این تیرها دقیقاً در جهت عمودی مستقر شده اند.قاب واکنشی پشتیبان سیستم بارگذاری به مخزن خاک متصل می شود. ابعاد مخزن خاک بسیار بزرگ بوده بگونه ای که غلبه بر نیروهای واکنشی شمع ها در شرایط مرزی را ممکن می سازد. در جدول ۱ برنامه تست برای بارگذاری گروه شمعی ۲ شمعه (G1) نمایش داده شده است. در تنظیمات اعمالی شمع آلومینیومی به قطر ۱۲ میلی متر و طول ۴۰۰ میلی متر ثابت نگه داشته شده است. این شمع به عنوان شمع مرجع انتخاب شده و ضریب الاستیسیته آن برابر با ۷۰ گیگاپاسکال می باشد. در این وضعیت نسبت EP/ES برابر خواهد بود با ۱۴۰۰ ، شمع دیگر با توجه به آزمایشات دستخوش تغییر شده تا گروه های مختلف مطابق اطلاعات جدول ۱ ایجاد شوند. تفاوت در مولفه های شمع های گروهی با توجه به جنس شمع ها تعریف شده که به ترتیب برای شمع های فولادی ، چوبی و پلاستیکی برابر خواهند بود با (۲۰۰E=، طول ۳۵۰، ۱۵E= طول ۳۰۰ ، ۳E= ، طول ۲۰۰). تغییرات مرتبط با قطر شمع ها برای دو مقدار ۸ و ۶ میلی متر در جدول ۱ نمایش داده شده اند. گروه دوم G2 شامل چیدمان ۳ شمعی بوده که در ساختار مثلثی مستقر شده و ویژگی های شمع های مختلف با توجه به جنس مصالح دستخوش تغییر می شوند (جدول ۲). یک شمع متفاوت پس از تکمیل آزمایشات گروه نخست G1 در طراحی ها لحاظ شده و دو شمع دیگر با مشخصات شمع پایه در وضعیت ثابت باقی مانده اند. در جدول ۳ برنامه تست سیستم ۶ شمعه نمایش داده شده است (G3). در این مرحله ۶ شمع در ساختار مستطیلی مستقر شده اند و شمع های گوشه ای در هر آزمایش تغییر یافته تا غیرهمسان بودن شمع ها بوسیله آن ها مورد شبیه سازی قرار گرفته ، تمامی شمع ها از ورق آلومینیومی تولید شده و طول- قطر آن ها با توجه به شرایط آزمایشات دستخوش تغییر می شود. در نهایت برای گروه چهارم G4 چیدمان ۹ شمعه تعریف شده که توالی آزمایشات مربوطه در جدول ۴ نمایش داده شده است. در مجموع ۶۰ تست آزمایشگاهی برای مطالعه و بررسی پاسخ شمع های گروهی با مولفه های غیرهمسان مورد استفاده قرار گرفته اند.
Description
Dissimilarity in Piles may result due to uncertainties in soil condition or imperfection in pile construction. As an example of the former case the sequence of pile driving produce different soil conditions within the soil zone enclosing the pile group, consequently piles of different length may be constructed. This phenomenon is obvious in case of piles driven in sandy soil, the later case was discussed by [6] and [1,3]. Dissimilarity between piles in a group may happen in case of inclined competent stratum on which pile group are seated. Dissimilarity in pile may be attentionally designed such as raft on piles [5]. Rehabilitation of pile foundations using piles of different diameters, material and lengthes may result dissimilar piles in a group [2]. Pile within a pile group is considered dissimilar, if the pile has different length, different diameter and different material. The problem has not attracted the attention of researchers, may be due to that the problem arises during construction, and usually practicians have no time to report and interpret a case study for publication. Consequently the problem is worth investigated [4] and implemented a hybrid approach to analyze pile groups containing dissimilar piles. Piles of different length, different diameter are considered dissimilar in the analysis [7] analyzed the interaction between two-pile group, one pile dissimilar to the another.
