پایان نامه ها

باربری، اين، اصطکاک، Nγ، PLAXIS، ورودي

ک هستند. این ضرایب از روابط زیر محاسبه می‏شود:
(2-3)
(2-4)
(2-5)
kp ضریب فشار مقاوم خاک می‏باشد.

شکل(2-5)- مکانیزم گسیختگی در نظر گرفته شده توسط ترزاقی
ترزاقی برای محاسبه ظرفیت باربری نهایی شالوده دایره رابطه زیر را پیشنهاد کرد:
(2-6)
که D قطر شالوده دایره می‏باشد.
در رابطه تعیین ظرفیت باربری ترزاقی، مقاومت برشی آن قسمت از سطح گسیختگی که در بالای سطح زیرین شالوده قرار دارد را منظور نمی‏کند. همچنین ظرفیت باربری را فقط برای بارهای قائم محاسبه می‏کند. مایرهوف[8] در سال 1963 شکل گسیختگی زیر یک پی را به صورت شکل(2-6) در نظر گرفت و رابطه زیر را برای محاسبه ظرفیت باربری ارائه کرد:
(2-7)
که در آن:
ضرایب عمق پی
ضرایب شکل پی
ضرایب شیب بار
مایرهوف فرض کرد که زاویه α مساوی 45+φ/2 باشد. ضرایب ظرفیت باربری از روابط زیر محاسیه می‏شود:
(2-8)
(2-9)
(2-10)

شکل(2-6)- مکانیزم گسیختگی در نظر گرفته توسط مایرهوف
هنسن[9] در سال 1970 سطح گسیختگی زیر یک پی را مانند ترزاقی در نظر گرفت. البته فرض کرد که زاویه α مساوی φ باشد. هنسن Nc و Nq را مانند روابط مایرهوف در نظر گرفت و Nγ را به صورت زیر اصلاح کرد:
(2-11)
مانوهاران و دسگوپا[10] در سال 1993 ظرفیت باربری پی دایره‏ای را به روش المان محدود محاسبه کردند. مدل المان محدود مورد استفاده در این روش برای پی به قطر D در شکل(2-7) نشان داده شده است. برای نوشتن الگوریتم المان محدود از المان‏های هشت گره‏ای استفاده شد.
پی صلب در دو حالت مورد بررسی قرار گرفت:
– پی صاف
در این حالت فرض می‏شود که در اثر اعمال بار خاک زیر پی بتواند به صورت افقی جابجا شود. به عبارتی دیگر از اصطکاک بین پی و خاک صرف نظر می‏شود.
– پی زبر
در این حالت فرض می‏شود که در اثر اعمال بار خاک زیر پی نتواند به صورت افقی جابجا شود. به عبارتی دیگر اصطکاک بین پی و خاک بینهایت در نظر گرفته می‏شود.

شکل(2-7)- مدل المان محدود مورد استفاده در روش مانوهاران و دسگوپا

شکل(2-8)- جابجایی در زیر پی صاف

شکل(2-9)- جابجایی در زیر پی زبر
در شکل‏های(2-8) و (2-9) جابجایی در زیر پی صاف و زبر در تحلیل مانوهاران و دسگوپا نشان داده شده است. ضرایب ظرفیت باربری به صورت زیر محاسبه شدند.
– محاسبه Nc
برای محاسبه Nc فرض شد که خاک بدون وزن باشد. همچنین پی سطحی باشد، یعنی فشار سربار(q) صفر باشد. درنتیجه:
(2-12)
نتیجه کار برای محاسبه Nc در شکل(2-10) نشان داده شده است.

شکل(2-10)- تغییرات Nc با زاویه اصطکاک داخلی در روش مانوهاران و دسگوپا
– محاسبه Nq
برای محاسبه Nq فرض شد که خاک بدون چسبندگی و بدون وزن باشد. درنتیجه:
(2-13)
نتیجه کار برای محاسبه Nq در شکل(2-11) نشان داده شده است.
– محاسبه Nγ
برای محاسبه Nγ فرض شد که خاک بدون چسبندگی باشد. همچنین پی سطحی باشد، یعنی فشار سربار(q) صفر باشد. درنتیجه:
(2-14)
نتیجه کار برای محاسبه Nγ در شکل(2-12) نشان داده شده است

شکل(2-11)- تغییرات Nq با زاویه اصطکاک داخلی در روش مانوهاران و دسگوپا
.
شکل(2-12)- تغییرات Nγ با زاویه اصطکاک داخلی در روش مانوهاران و دسگوپا
کومار و گوش[11] مقدار Nγ را برای پی دایره‏ای و حلقوی محاسبه کردند. آنها از روش لغزش-خط برای محاسبه Nγ استفاده کردند. همچنین فرض شد که زاویه اصطکاک بین خاک و پی(δ) از صفر تا زاویه اصطکاک داخلی خاک(φ) تغییر کند. نتایج حاصل از کار کومار و گوش در جدول(2-1) نشان داده شده است.
جدول(2-1)- مقدار Nγ برای اصطکاک مختلف بین خاک و پی
φ
0/31 0/29 0/27 0/21 0 10
0/37 0/35 0/33 0/24 0/25 0/40 0/40 0/38 0/32 0/5 – 2/20 1/96 1/28 0 20
2/87 2/67 2/36 1/6 0/25 3/16 3/02 2/74 1/44 0/5 – 14/99 12/79 7/13 0 30
20/45 18/48 15/56 8/67 0/25 22/92 21/28 18/42 8/2 0/5 هاتف و بوشهریان[12] در سال 2001 رفتار پی حلقوی روی خاک ماسه‏ای را به صورت عددی مورد بررسی قرار دادند. آنها از نرم‏افزار plaxis برای بررسی رفتار پی استفاده کردند. از مدل مور-کولمب برای مدل‏سازی مصالح، شرایط تقارن محوری و المان‏های 15 گره‏ای استفاده شد. مدل هندسی این آنالیز در شکل(2-14) نشان داده شده است. قطر خارجی پی برابر 3 سانتیمتر و قطر داخلی به صورت متغییر در نظر گرفته شد. در شکل(2-15) تغییرات نسبت قطر داخلی به قطر خارجی پی در برابر ظرفیت باربری نشان داده شده است.
همانطور که این شکل نشان می‏دهد در نسبت قطر حدود 4/0 ظرفیت باربری به مقدار حداکثر خود رسیده است. البته این مقدار همیشه ثابت نیست و هاتف و رضوی[13] در سال 2003 این مقدار را بین 2/0 تا 4/0 پیش‏بینی کردند.

شکل(2-13)- مدل در نظر گرفته شده به وسیله هاتف و بوشهریان

شکل(2-14)- ظرفیت باربری محاسبه شده توسط هاتف و بوشهریان
زیو و وانگ[14] در سال 2006 ظرفیت باربری پی حلقوی را روی خاک ماسه‏ای مورد ارزیابی قرار دادند. آنها از روش تفاضل محدود و نرم افزار Flac برای محاسبه ظرفیت باربری استفاده کردند. در شکل(2-15) مدل هندسی این تحلیل نشان داده شده است. قطر خارجی پی برابر 3 متر و قطر داخلی به صورت متغیر در نظر گرفته شد. با توجه به اینکه خاک غیر چسبنده و عمق پی صفر در نظر گرفته شد ظرفیت باربری پی از رابطه زیر محاسبه می‏شود:
(2-15)
که در آن ضریب ظرفیت باربری با در نظر گرفتن ضرایب شکل پی است و مقدار آن را برای پی حلقوی می‏توان از رابطه زیر محاسبه کرد:
(2-16)

شکل(2-15)- مدل تفاضل محدود در نظر گرفته شده توشط زیو و وانگ
نتایج حاصل از تحلیل زیو و وانگ برای پی صاف و زبر در شکل‏های(2-16) و (2-17) ارائه شده است. مقدار با افزایش نسبت قطر داخلی به قطر خارجی پی کاهش می‏یابد. همچنین برای پی‏های زبر به ویژه در زاویه اصطکاک داخلی بالا، مقدار ظرفیت باربری به طور قابل ملاحظه‏ای از ظرفیت باربری پی صاف بیشتر است.

شکل(2-16)- مقدار Nγ برای پی حلقوی در حالت صاف

شکل(2-17)- مقدار Nγ برای پی حلقوی در حالت زبر
2-5- نشست پی‏ها
نشست سازه‏ها در اثر تغییرشکل و تغییر حجم خاک بستر و یا زیر سازه تحت تنش وارد شده اتفاق می‏افتد. مجموعه تغییرشکل‏های فوق در نتیجه تغییر حجم الاستیک و پلاستیک دانه‏ها، تغییر حجم توده خاک در نتیجه خروج آب و هوا از منافذ اتفاق می‏افتد.
2-5-1- نشست آنی
تغییر مکان عمودی زیر یک سطح بارگذاری شده تحت فشار یکنواخت q در یک توده نیم بینهایت، همگن و همسان که در محدوده کشسانی قرار دارد و از قانون هوک تبعیت میکند، برابر است با[15]:
(2-17)
در این رابطه Is ضریب تاثیر است که به هندسه سطح بارگذاریشده بستگی دارد. در رابطه(2-17) فرض شده است که پی سطحی باشد. شرایط فوق، فرضیاتی است که نسبتا مجازی بوده که با شرایط عملی مطابقت ندارد. برای شرایط واقعی جانبو و بیروم[16] در سال1956 تصحیحاتی در رابطه(2-17) به عمل آورد تا عمق استقرار پی و نیز ضخامت محدود لایه نشست پذیر در محاسبات منظور گردد. رابطه زیر برای محاسبه نشست یک پی به طول L و عرض B ارائه گردید:
(2-18)
که درآنμ0 و μ1ضرایب تاثیر هستند که از شکل‏های(2-18) و (2-19) محاسبه می‏شود.

شکل(2-18)- نمودار تعیین محاسبه μ1 [16]

شکل(2-19)- نمودار تعیین محاسبه μo[16]
باولز[17] روابط زیر را برای محاسبه نشست آنی ارائه داد:
(2-19)
(2-20)
که درآن I1 و I2 ضرایب تاثیر هستند که از روابط زیر محاسبه می‏شود:
(2-21)
(2-22)
که درآن
(2-23)
مقدار If نیز از شکل(2-20) محاسبه می‏شود.

شکل(2-20)- مقادیر تصحیح عمق بر اساس D/B و L/B
گازتاز و همکاران[18] در سال‏های 1985 تا 1991 تجدیدنظرهایی در ارتباط با رابطه پایه نشست آنی بعمل آوردند که نظرات آنها به شرح زیر است:
سختی خاک عموما با عمق افزایش می‏یابد و حاصل آن کاهش نشست است().
وجود تنش‏های حاصل از بارگذاری، افزایش تنش‏های احاطه کننده را در محدوده میانی خاک زیر پی را داشته و بنابراین خاک سخت‏تر عمل نموده و این پدیده اثرات عمق استقرار نامیده می‏شود().
بخشی از بار وارده روی پی می‏تواند از طریق دیواره‏های اطراف پی که با آن یکپارچه هستند تحمل گردد. تحمل بخشی از بار توسط اصطکاک جانبی موجب کاهش نشست یا همان تغییر شکل قائم خواهد شد که این پدیده اثرات تماسی جانبی دیوار نامیده می‏شود().
بنابراین:
(2-24)
که مقدار سه ضریب اصلاحی به شرح زیر است:
(2-25)
(2-26)
(2-27)
Ab سطح تماس کف پی با زمین و Aw سطح تماس دیوار به عنوان بخش مدفون پی می‏باشد. برای پی دایره‏ای مقدار ، 785/0 در نظر گرفته می‏شود.
2-5-2- نشست تحکیم
تحکیم در خاک‏های ریزدانه اشباع اتفاق می‏افتد. در اثر ساخت و اعمال بار یا وزن لایه‏های بالایی ابتدا تمام فشار اضافی به آب منتقل شده که به علت نفوذ پذیری پایین خاک امکان زهکشی فراهم نبوده ولی به مرور زمان اختلاف فشار موجود کم شده به طوری که در نهایت تمام فشار اضافی ناشی از بارگذاری به ذرات خاک منتقل می‏شود[19].
اگر یک لایه رسی تحت افزایش تنش قرار گیرد، در صورتی که لایه رس عادی تحکیم یافته باشد میزان نشست آن را می‏توان از رابطه زیر محاسبه کرد:
(2-28)
در صورتی که رس پیش تحکیم یافته باشد و تنش آن بعد از افزایش تنش از فشار پیش‏تحکیمی کمتر باشد میزان نشست آن را می‏توان از رابطه زیر محاسبه کرد:
(2-29)
در صورتی که رس پیش تحکیم یافته باشد و تنش آن بعد از افزایش تنش از فشار پیش‏تحکیمی بیشتر باشد میزان نشست آن را می‏توان از رابطه زیر محاسبه کرد:
(2-30)
در روابط(2-28) تا (2-30) e0 تخلخل اولیه، σ0 تنش اولیه، σc فشار پیش‏تحکیمی،H ضخامت لایه رسی، Cc ضریب فشردگی، Cs ضریب تورم می‏باشد.
روابط ارائه شده برای تحکیم بر اساس آزمایش و فرضیات به عمل آمده در حالت تحکیم یک بعدی است که در عمل و در سایت چنین وضعیتی را نداشته و اصلاحاتی در این خصوص برای فشارهای اطراف صورت گرفته که می‏توان به رابطه پیشنهادی اسکمپتون و بیروم[20] در این خصوص اشاره نمود:
(2-31)
Sact : نشست تحکیمی واقعی
Sc : نشست محاسباتی مربوط به تحکیم یک بعدی
μs : ضریب اصلاح است که می‏توان از شکل(2-21) محاسبه کرد.

شکل(2-21)- ضریب اصلاح نشست تحکیم یک بعدی به مقدار واقعی[20]
فصل سوم
مدل‏سازی
MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Chapter 1 Section 1 SEQ MTEqn r h * MERGEFORMAT SEQ MTSec r 1 h * MERGEFORMAT SEQ MTChap r 1 h * MERGEFORMAT 3-1- مقدمه
توسعه روزافزون نرم‌افزارهاي رايانه‌اي و كاربرد آن‌ها در علوم مختلف، تحولات بزرگي در دقت نتايج حاصل از تحليل‌هاي مربوطه ايجاد نموده است. علم مهندسي ژئوتكنيك نيز از اين قاعده مستثني نبوده و تاكنون نرم‌افزارهاي متعددي در شاخه‌هاي مختلف آن ارائه شده است. يكي از نرم‌افزارهاي مفيد و كاربردي، PLAXIS مي‌باشد. PLAXIS يك برنامه كامپيوتري المان محدود با اهداف به خصوصي است كه براي انجام آناليز پايداري و تغيير شكل در كاربردهاي مختلف ژئوتكنيكي استفاده مي‌شود.
برنامه PLAXIS در محيط ويندوز قابل اجرا بوده و داراي قابليت‌هاي فراوان مي‌باشد و در عين حال استفاده از آن براي كاربر آسان و راحت است. تهيه اين برنامه در سال 1987 در دانشگاه دلف هلند آغاز شد و به تدريج گسترش بيشتري يافت و با همكاري ديگر متخصصين ژئوتكنيك در اروپا همانند متخصصين دانشگاه اشتوتگارت المان ادامه يافت و تكميل اين برنامه همچنان ادامه دارد.
در این فصل ابتدا به معرفی نرم‏افزار PLAXIS و دلایل انتخاب این نرم افزار پرداخته می‏شود. سپس مراحل مدل سازی در نرم افزار به صورت گام به گام ضمن مدلسازی کار حاضر توضیح داده می‏شود.
3-2- دلايل انتخاب نرم‌افزار PLAXIS براي انجام تحقيق
براي تحليل به روش اجزاء محدود از نرم‌افزارهايي مثل انسيس، لوسس، نيسا، كريسپ، پلاكسيس و يا هر نرم‌افزار غيرخطي ديگري كه معيارهاي تسليم مناسب و المان‌هاي مورد نياز براي تحليل را داشته باشد مي‌توان استفاده كرد. در اين پروژه از نرم‌افزار PLAXIS براي انجام كارها استفاده مي‌شود. دلايل عمده انتخاب نرم‌افزار PLAXIS به شرح زير مي‌باشد:
1- نسخه‌هاي مختلف اين نرم‌افزار در دسترس است و از لحاظ نصب، نيازهاي سخت‌افزاري، تحليل و… داراي مشكلي نمي‌باشد
2- انواع مختلف معيارهاي تسليم در اين نرم‌افزار موجود مي‌باشد.
3- قابليت‌هاي اين نرم‌افزار در توليد خطوط، سطوح و همچنين در توليد المان‌ها و مش‌بندي اتوماتيك، بسيار بالا مي‌باشد.
4- فايل ورودي كه اين برنامه مي‌سازد بسيار قابل فهم مي‌باشد، به نحوي كه به راحتي مي‌توان تغييرات مورد نظر را در فايل ورودي وارد كرد و نيازي به مدل كردن مجدد مدل نمي‌باشد.
5- امكانات گرافيكي اين برنامه بسيار مناسب مي‌باشد به نحوي كه علاوه بر مشاهده‌ كانتورهاي تنش و تغيير شكل مي‌توان چگونگي تغييرات آن‌ها را نيز از ابتدا تا انتهاي بارگذاري مورد بررسي قرار داد. اين امر براي بررسي چگونگي گسترش منطقه پلاستيك طي مراحل مختلف بارگذاري و يا چگونگي تغيير شكل‌ سازه در اين مراحل بسيار كاربرد خواهد داشت.
3-3- کلیاتی در مورد PLAXIS
نرم‌افزار PLAXIS داراي چهار زيربرنامه ‌ ورودي، محاسبات، خروجي و منحني مي‌باشد كه در ادامه به طور مختصر در مورد آن‌ها توضيح داده مي‌شود.
3-3-1- معرفي داده‌هاي ورودي
اطلاعات ورودي در برنامه PLAXIS به چهار نوع متمايز زير تقسيم مي‌شود:
1- اطلاعات ورودي مربوط به اجزاء هندسه مدل (مانند ترسيم لايه خاك)
2- اطلاعات ورودي متني (مانند تخصيص نام پروژه)
3- اطلاعات ورودي مربوط به مقادير (تخصيص پارامترهاي مدل)
4- اطلاعات ورودي مربوط به انتخاب‌ها (مانند انتخاب مدل خاك)
به طوركلي زيربرنامه ورودي شامل تمام قابليت‌هاي مربوط به رسم و تغيير مدل هندسي، مش‌بندي المان محدود متناظر آن و ايجاد شرايط اوليه مي‌باشد.
3-3-2- انتخاب نوع مدل
براي آناليز هر پروژه، نخست ايجاد يك مدل هندسي اهميت دارد. يك مدل هندسي، نمايش دوبعدي از نمونه سه‌بعدي واقعي است كه بايد در برگيرنده‌ي نمونه‌اي از خاك بستر متشكل از

متن کامل پایان نامه ها در 40y.ir

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *