بررسی ظرفیت باربری عمودی و افقی از پی سطلی در خاک رس Evaluation of vertical and horizontal bearing capacities of bucket foundations in clay
- نوع فایل : کتاب
- زبان : فارسی
- ناشر : الزویر Elsevier
- چاپ و سال / کشور: 2012
توضیحات
رشته های مرتبط: مهندسی عمران، سازه، خاک و پی
: مقاله حاضر ،نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل المان محدود سه بعدی ازپی سطلی که به طور طبیعی خاک رس یکنواخت ،تحت شرایط زهکشی نشده تحکیم شده است را ارائه میکند. پاسخ تنش- کرنش از خاک رس با استفاده از معیارTresca شبیه سازی شده است. . ظرفیت باربری عمدتا وابسته به نسبت ابعاد شالوده سطلی محاسبه و یافت می شود. بر اساس نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل، معادلات جدیدی برای محاسبه ظرفیت باربری عمودی و افقی پیشنهاد شد. در معادلات پیشنهادی، ظرفیت عمودی شامل مقاومت باربری نهایی و مقاومت در برابر اصطکاک پوست ، در حالی که ظرفیت افقی شامل مقاومت نرمال، مقاومت برشی محوری، و مقاومت برشی شالوده است. مقایسه نتایج عددی نشان می دهد که معادلات ارائه شده ی ظرفیت های پی سطلی در خاک رس یکنواخت یا غیریکنواخت به درستی پیش بینی شده است. ۱٫مقدمه : شالوده سطلی یک پی سطحی دایره ای با محیط اطراف دامنه است. پی سطلی شده به طور گسترده درامکانات دریایی استفاده میشود، از جمله سکوها، توربین های بادی، برای سازه های ژاکتی (Tjelta و Haaland، ۱۹۹۳؛ Bransby و رندولف، ۱۹۹۸؛ Houlsby etal.، ۲۰۰۵؛ لوقا etal.، ۲۰۰۵) . دامنه های یک پی سطلی برای اولین بار به بستر اقیانوسها توسط وزن خود نفوذ کرده است . علاوه بر نفوذ بدست آمده توسط پمپاژ آب از شالوده سطلی ، مکش فشار در داخل آن را ایجاد میکند. هنگامی که صفحه- بالا از اعضای سطل در می آید نفوذ متوقف میشود که در ارتباط با بستر دریا و فشار مکش خاک مسدود شده در دامنه محدود میشود . مطالعات متعددی بر روی پی سطلی در خاک رس انجام شده بوده اند .در مطالعات عددی قبلی فرض شده است که هر دو بنیان یک پی نواری محدود شده در المان محدود (FE) دو بعدی (۲D) تجزیه و تحلیل شده بود (Bransby و راندولف، ۱۹۹۸، ۱۹۹۹؛ یون و Bransby، ۲۰۰۷a، ب. Gourvenec، ۲۰۰۸؛ Bransby و یون،۲۰۰۹) و یا سطح معادل شالوده مدور سه بعدی(۳D) FE با مدل سازی جایگزینی از پی تجزیه و تحلیل میشود . (Taani و کریگ، ۱۹۹۵؛ Bransby و راندولف،۱۹۹۸). چند مطالعات عددی ۳D FE برای تجزیه و تحلیل برای توربین های بادی (ژانگ و لیو، ۲۰۱۰)، و موارد لنگر مکش (Sukumaran و همکاران، ۱۹۹۹؛. منجمی و رازک، ۲۰۰۹) بر روی پی سطلی انجام شده است .ظرفیت باربری پی سطلی به طور قابل توجهی توسط عمق جایگزینی دامنه برای شکل ۳D تحت تاثیر قرارمی گیرد . جایگزینی عمیق تر شالوده سطلی ،ظرفیت عمودی و افقی بیشتری را نسبت به بسیج اصطکاک جانبی و مقاومت جانبی در امتداد دامنه را باعث میشود . هندسه یک شالوده ۳Dباید با در نظر گرفتن اثر شکل و تعامل خاک-سطلی مدلسازی شده. علاوه بر این، معادلات طراحی قبلی بر اساس نتایج عددی که دارای محدودیت های فوق الذکر است توسعه یافته اند بنابراین، توسعه معادلات طراحی بر اساس نتایج عددی دقیق، که بر روی تعاملات ۳D خاک-ساختار وشکل دقیق شالوده سطلی درنظر گرفته میشود لازم است. در مطالعه حاضر، مجموعه ای از تجزیه و تحلیل ۳DFE به منظور بررسی اثر نسبت ابعاد شالوده سطلی نرم، L / D، که در آن L طول دامنه و D قطر شالوده است، بر روی ظرفیت باربری سطلی پی برای توربین های بادی عمودی (V0) و افقی (H0) انجام شد . نسبت L / D معمولا کمتر از۱ است، همانطور که در شکل ۱نشان داده شده است. به طور معمول شرایط خاک رس یکنواخت ،تحکیم یافته در نظر گرفته شد .حال، بارگذاری عمودی و افقی اعمال شده و اثر نسبت L / D بر روی ظرفیت با دقت مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. سوالات طراحی ساده بوده اند که بر اساس نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل ارزیابی ظرفیت های عمودی و افقی توسعه یافته اند.
: مقاله حاضر ،نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل المان محدود سه بعدی ازپی سطلی که به طور طبیعی خاک رس یکنواخت ،تحت شرایط زهکشی نشده تحکیم شده است را ارائه میکند. پاسخ تنش- کرنش از خاک رس با استفاده از معیارTresca شبیه سازی شده است. . ظرفیت باربری عمدتا وابسته به نسبت ابعاد شالوده سطلی محاسبه و یافت می شود. بر اساس نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل، معادلات جدیدی برای محاسبه ظرفیت باربری عمودی و افقی پیشنهاد شد. در معادلات پیشنهادی، ظرفیت عمودی شامل مقاومت باربری نهایی و مقاومت در برابر اصطکاک پوست ، در حالی که ظرفیت افقی شامل مقاومت نرمال، مقاومت برشی محوری، و مقاومت برشی شالوده است. مقایسه نتایج عددی نشان می دهد که معادلات ارائه شده ی ظرفیت های پی سطلی در خاک رس یکنواخت یا غیریکنواخت به درستی پیش بینی شده است. ۱٫مقدمه : شالوده سطلی یک پی سطحی دایره ای با محیط اطراف دامنه است. پی سطلی شده به طور گسترده درامکانات دریایی استفاده میشود، از جمله سکوها، توربین های بادی، برای سازه های ژاکتی (Tjelta و Haaland، ۱۹۹۳؛ Bransby و رندولف، ۱۹۹۸؛ Houlsby etal.، ۲۰۰۵؛ لوقا etal.، ۲۰۰۵) . دامنه های یک پی سطلی برای اولین بار به بستر اقیانوسها توسط وزن خود نفوذ کرده است . علاوه بر نفوذ بدست آمده توسط پمپاژ آب از شالوده سطلی ، مکش فشار در داخل آن را ایجاد میکند. هنگامی که صفحه- بالا از اعضای سطل در می آید نفوذ متوقف میشود که در ارتباط با بستر دریا و فشار مکش خاک مسدود شده در دامنه محدود میشود . مطالعات متعددی بر روی پی سطلی در خاک رس انجام شده بوده اند .در مطالعات عددی قبلی فرض شده است که هر دو بنیان یک پی نواری محدود شده در المان محدود (FE) دو بعدی (۲D) تجزیه و تحلیل شده بود (Bransby و راندولف، ۱۹۹۸، ۱۹۹۹؛ یون و Bransby، ۲۰۰۷a، ب. Gourvenec، ۲۰۰۸؛ Bransby و یون،۲۰۰۹) و یا سطح معادل شالوده مدور سه بعدی(۳D) FE با مدل سازی جایگزینی از پی تجزیه و تحلیل میشود . (Taani و کریگ، ۱۹۹۵؛ Bransby و راندولف،۱۹۹۸). چند مطالعات عددی ۳D FE برای تجزیه و تحلیل برای توربین های بادی (ژانگ و لیو، ۲۰۱۰)، و موارد لنگر مکش (Sukumaran و همکاران، ۱۹۹۹؛. منجمی و رازک، ۲۰۰۹) بر روی پی سطلی انجام شده است .ظرفیت باربری پی سطلی به طور قابل توجهی توسط عمق جایگزینی دامنه برای شکل ۳D تحت تاثیر قرارمی گیرد . جایگزینی عمیق تر شالوده سطلی ،ظرفیت عمودی و افقی بیشتری را نسبت به بسیج اصطکاک جانبی و مقاومت جانبی در امتداد دامنه را باعث میشود . هندسه یک شالوده ۳Dباید با در نظر گرفتن اثر شکل و تعامل خاک-سطلی مدلسازی شده. علاوه بر این، معادلات طراحی قبلی بر اساس نتایج عددی که دارای محدودیت های فوق الذکر است توسعه یافته اند بنابراین، توسعه معادلات طراحی بر اساس نتایج عددی دقیق، که بر روی تعاملات ۳D خاک-ساختار وشکل دقیق شالوده سطلی درنظر گرفته میشود لازم است. در مطالعه حاضر، مجموعه ای از تجزیه و تحلیل ۳DFE به منظور بررسی اثر نسبت ابعاد شالوده سطلی نرم، L / D، که در آن L طول دامنه و D قطر شالوده است، بر روی ظرفیت باربری سطلی پی برای توربین های بادی عمودی (V0) و افقی (H0) انجام شد . نسبت L / D معمولا کمتر از۱ است، همانطور که در شکل ۱نشان داده شده است. به طور معمول شرایط خاک رس یکنواخت ،تحکیم یافته در نظر گرفته شد .حال، بارگذاری عمودی و افقی اعمال شده و اثر نسبت L / D بر روی ظرفیت با دقت مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. سوالات طراحی ساده بوده اند که بر اساس نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل ارزیابی ظرفیت های عمودی و افقی توسعه یافته اند.
Description
The present paper presents the results of three-dimensional finite element analyses of bucket foundations in normally consolidated uniform clay under undrained conditions. The stress–strain response of clay was simulated using the Tresca criterion. The bearing capacities were calculated and found to be largely dependent on the aspect ratio of the bucket foundation. Based on the results of the analyses, new equations were proposed for calculating vertical and horizontal bearing capacities. In the proposed equations, the vertical capacity consisted of an end-bearing resistance and a skin friction resistance, whereas the horizontal capacity consisted of a normal resistance, a radial shear resistance, and a base shear resistance. Comparison of the numerical results showed that the proposed equations properly predicted the capacities of the bucket foundations in uniform or non-uniform clays.
