۵-۱- مقدمه
با افزایش جمعیت و کاهش دسترسی به ساختگاه‌های مناسب در مناطق شهری، ممکن است با خاکهایی برخورد گردد که چه به شکل طبیعی یا مصنوعی دارای حفره باشد مشکلاتی که در این گونه خاکها وجود دارد: اولاً ظرفیت باربری شالوده‌ها در این نوع خاکها کم بوده، دوماً نشست خاک زیر پی بیشتر از حد مجاز بوده و گاهی ممکن است بر حسب قطر حفره یا محل قرار گیری حفره حتی باعث فرونشست کامل پی شود. بنابراین یکی از راهکارهای مناسب، تسلیح خاک زیر پی میباشد.
( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )
۵-۲- هندسه مدل:
ابتدا هندسه مورد نظر را در نرم افزار plaxis و با فرض بر اینکه اجرای طرح صنعتی بوده و از فضای کافی برای اجرای طرح برخوردار میباشد، مدل شده است. برای اجرای هندسه مدل و تعیین پارامترها، به مطالعات و آزمایشهای صورت گرفته و نتایج حاصل از آنها استناد داده میشود که به طور کامل در فصل سوم به آن اشاره شده است.
در این تحقیق با توجه به مطالعات پیشین در خصوص تمرکز تنش در مدل بواسطه نزدیک بودن مرزها مدل ابعاد در نظر گرفته شده به طول ۷۰متر و ارتفاع۴۰ متر میباشد(]۲۴،۲۳،۲۲ ( [. حفره در نظر گرفته شده به شعاع ۵/۱ متر بوده ، عرض پی گسترده ۱۰ متر و عمق آن ۱ متر میباشد.
پارامترهای متغیر در آن عبارتند از:
u: فاصله لایه اول ژئوگرید تا سطح زیر پی
Lr: طول ژئوگرید
Dsh: فاصله حفره تا سطح زیر پی
N: تعداد لایه های ژئوگرید
h: فاصله بین ژئوگریدها که ثابت و برابر ۵/۰ متر میباشد
d: ارتفاع خاک مورد نظر که ثابت میباشد.
Df:: عمق پی مورد نظر بوده که ثابت و برابر ۱متر میباشد
(شکل ۵-۱): پارامترهای موثر بر ظرفیت باربری پی
در هر فرایند مدل سازی به منظور ایجاد محیطی مشخص و محصور برای انجام عملیات تحلیل می‌بایست شرایط نوار مرزی مدل از نظر مولفه‌های دوران و جابجایی مشخص گردد تا در روند حل مسئله با محدوده مشخصی از محیط اطراف به منظور گستردگی توزیع تنش و نحوه توزیع آن و چگونگی جابجایی نقاط مختلف واضح باشد. بدین منظور در برنامه Plaxis ابزارهایی برای تعریف این شرایط وجود دارد. در مدل‌سازی اغلب مسائل ژئوتکنیکی که شامل تعریف لایه بستر و سایر موارد میباشد لازم است برای این لایه، شرایط هندسی تعریف نمود تا به واسطه آن جابجایی افقی و عمودی در آن محدوده مشخص گردد. از جمله شرایط مرزی هندسی قابل تعریف در لایه بستر (پی صلب)، ابتدا محدود نمودن جابجایی افقی و عمودی در لبه پایینی به منظور در نظر گرفتن جابجایی صفر در این مرز میباشد. همچنین برای اندارهگیری میزان نشست و بررسی رفتار خاک در بارهای وارده، این مرز در دو طرف پی به صورت آزاد در نظر گرفته شده است(شکل۵-۱).گیرداری استاندارد فوق الذکر در plaxis برای آسانتر کردن و دادن اطلاعات سریع در بسیاری از کاربردهای علمی استفاده میشود.
حفره فرض شده دایروی وقطر حفره ثابت و برابر ۳ متر در نظر گرفته شده است .با توجه به اینکه مدل مورد بحث یک پی گسترده در منطقه شهری میباشد و بار اعمالی به خاک دانه ای زیر پی توسط یک ساختمان با ارتفاع متوسط وارد میشود. لذا، با محاسبه تقریبی وزن این ساختمان‌ها، و مراجعه به آییننامههای آبا وASTM، حداکثر بار اعمالی وارده KN/m2180، درنظر گرفته شده است. در این مطالعه روند بارگذاری با اعمال جابجایی فزآینده پیوسته ، شالوده تا رسیدن به جابجایی پیش بینی شده تحلیل شده است.
۵-۳- مشخصات مصالح:
۵-۳-۱- مشخصات خاک
بطور کلی خاک و سنگ تحت اثر بار، رفتاری غیر خطی نشان می‌دهند. این رفتار تنش– کرنش غیر خطی را می‌توان در سطوح مختلفی مدل‌سازی نمود. کاملاً مشخص است که هرچه این مدل واقع بینانه‌تر باشد، تعداد پارامترهای لازم برای مدل‌سازی نیز افزایش می‌یابد. مدل رفتاری موهر- کولمب یکی از معروف‌ترین روش‌های مدل‌سازی اولیه رفتار واقعی خاک است. مدل رفتار موهر- کولمب در واقع مدل الاستو- پلاستیک کامل است. از آنجایی که عموم مهندسین ژنوتکنیک با پارامترهای لازم برای این مدل آشنایی کامل دارند و کمتر به مقادیر دقیق سایر پارامترها دسترسی دارند، عمدتاً از این مدل رفتاری استفاده میشود.
برای به کارگیری این مدل رفتاری، ۶ پارامتر اصلی و پایه‌ای خاک مورد نیاز است که عبارتند از: وزن مخصوص ، مدول الاستیسیته (E)، نسبت پواسون ، چسبندگی خاک ©، زاویه اصطکاک داخلی خاک ، زاویه اتساع خاک . کلیه پارامترهای مربوط به مدل سازی در نرم‌افزار Plaxis در واقع بیانگر رفتار خاک تحت اثر تنش‌های موثر هستند. در Plaxis رفتار مصالح را می‌توان در سه صورت مدل‌سازی کرد که عبارتند از:
- شرایط زهکشی شده
- شرایط زهکشی نشده
- شرایط غیر متخلخل (مخصوص مصالح سازه‌ای، اجزاء حد واسط و غیره)
که در حالت اول هیچگونه فشار آب حفره‌ای اضافی به وجود نمی‌آید و این حالت مخصوص مدل‌سازی رفتار مصالح تحت اثر بارهای اعمالی با نرخ پایین سرعت اعمال بار و یا مصالح خشک است. با توجه به این موضوع که بارهای وارده به خاک زیر شالوده ساختمان‌های مسکونی به مرور زمان تا اتمام عملیات ساختمان افزایش می‌یابد و هم اینکه سطح آب زیر زمینی در پایین عمق تسلیح است، لذا در تحلیل مدل‌ها از مصالح با شرایط زهکشی شده استفاده شده است.
۵-۳-۱-۱- وزن مخصوص خاک
وزن مخصوص اشباع و غیر اشباع خاک مربوط به وزن اسکلت خاک و آب داخل حفرات خاک میباشد. در مدل نرم‌افزار Plaxis، به لایه‌های خاک بالای سطح آب زیرزمینی اختصاص داده میشود و نیز به لایه‌های پایین سطح آب زیرزمینی اختصاص داده میشود. در واقع وزن مخصوص خاک به صورت یک نیروی حجمی برای اجزاء خاک در نظر گرفته میشود. در این تحقیق چون از دو نوع خاک استفاده شده، لذا وزن مخصوص خشک خاک نوع اول KN/m35/ 15 و وزن مخصوص خشک خاک نوع دوم۳ KN/m 17 در نظر گرفته شده است. همچنین وزن مخصوص اشباع خاک نوع اول۳ KNm 5/16 و وزن مخصوص اشباع خاک نوع دوم ۳ KN/m 18
۵-۳-۱-۲- مدول الاستیسته خاک
نرم‌افزار Plaxis از مدول الاستیسته خاک به عنوان مدول سختی پایه در مدل الاستیک و مدل رفتاری موهر- کولمب استفاده میکند. مدول الاستیسته دارای بعدی مشابه تنش است و در تحلیل‌های اجزای محدود از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. زیرا بسیاری از مصالح خاکی از همان ابتدای بارگذاری رفتاری غیر خطی از خود نشان می‌دهند. در این تحقیق چون از دو نوع خاک استفاده شده، لذا مدول الاسیسیته خاک نوع اول KN/m2 ۳۰۰۰۰ و مدول الاسیسیته خاک نوع دوم۲ KN/m 35000 در نظر گرفته شده است.
۵-۳-۱-۳- نسبت پواسون :
آزمایشات سه محوری زهکشی شده استاندارد می‌تواند تغییرات (کاهش) حجم نمونه را در اثر بارگذاری محوری و در نتیجه آن یک مقدار نسبتاً پایین از نسبت پواسون اولیه را در اختیار ما قرار دهد. در برخی موارد مانند مسائل باربرداری ممکن است بکارگیری این مقدار نسبت پواسون واقع بینانه باشد. در استفاده از معیار گسیختگی موهر- کولمب در برنامه Plaxis، استفاده از مقادیر بزرگتری نسبت به نسبت پواسون اولیه توصیه شده است. در بسیاری از کاربردهای عملی مقادیر نسبت پواسون معمولاً بین ۳/۰ تا ۴/۰ انتخاب میشود. لذا با توجه به اینکه خاک از نوع دانه ای میباشد، نسبت پواسون در نظر گرفته برای خاک نوع اول ۳۸/۰ و مقدار نسبت پواسون برای خاک نوع دوم ۳/۰ در نظر گرفته شده است.
۵-۳-۱-۴- چسبندگی © و زاویه اصطکاک
با توجه به اینکه خاک زیر شالوده در نظر گرفته شده در تحلیل‌های پیش رو دانه ای میباشد، لذا می‌توان چسبندگی کمی در حدود ۱۱ برای هر دو نوع خاک در نظر گرفت. زاویه اصطکاک برای خاک نوع اول ۲۳ درجه و برای خاک نوع دوم ۳۳ درجه فرض شده است. جدول (۵-۲) مشخصات خاک مورد استفاده را بیان میکند.
جدول۵-۲- مشخصات خاک زیر پی
| واحد | خاک دانه ای نوع دوم | خاک دانه ای نوع اول | پارامتر |
| - | موهر- کلمب | موهر- کلمب | مدل مصالح |
| - |
