عنوان پایان‌نامه
استفاده از روش اجزاء محدود در تحلیل سه بعدی پایداری شیروانی های تحت بار ژی منفرد به روش تحلیل حدی مرز پایین
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مکانیک خاک وپی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1927;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63460
- تاریخ دفاع
- ۱۰ تیر ۱۳۹۳
- دانشجو
- کیوان زارع رامی
- چکیده
- بررسی پایداری پی¬های سطحی مجاور شیروانی¬های خاکی، همواره یکی از مسائل مورد توجه در مهندسی ژئوتکنیک بوده است که توسط محققین مختلف، به کمک روش¬های تحلیلی، عددی و آزمایشگاهی مورد بررسی قرار¬گرفته است. در این میان، روش مرز پایین، به‌عنوان یکی از روش¬های تحلیل حدی، ابزاری قدرتمند برای حل این‌گونه مسائل به شمار می¬آید که منجر به تخمینی محافظه-کارانه از بار حدی نهایی می¬گردد. روش مرز پایین به دلیل پیچیدگی تعریف میدان¬های ناپیوسته تنش در حل مسائل پیچیده، نیاز به استفاده از ابزار عددی در تحلیل دارد. از این رو، پیش از این، در دانشکده فنی، تحلیل عددی مرز پایین به‌منظور بررسی پایداری پی¬های نواری مجاور شیروانی¬ها به کار گرفته‌شده است. با توجه به این‌که ظرفیت باربری پی¬های با طول محدود اساساً یک مسئله¬ی سه‌بعدی است، رساله حاضر به‌منظور توسعه و تکمیل مطالعات پیشین در چارچوب تحلیل سه¬بعدی ظرفیت باربری پی سطحی به روش تحلیل عددی مرز پایین انجام گردید. در این تحقیق، از فرمول¬بندی عددی روش مرز پایین که توسط اسلوان در سال 2002 ارائه شد، استفاده شده است. برای ساخت یک میدان تنش قابل‌قبول استاتیکی که کلید حل مسائل به روش مرز پایین است، از المان¬های چهاروجهی خطی استفاده شده و ناپیوستگی¬های تنش نیز در تمام وجوه مشترک المان¬های مجاور، درنظر گرفته شده است. مجهولات مسئله تنسور تنش گرهی و هدف برنامه، یافتن میدان تنش قابل-قبول استاتیکی¬ای است که به بار حدی نهایی حداکثر منجر می¬شود. میدان تنش قابل‌قبول استاتیکی ، میدانی است که معادلات تعادل المان¬ها، شرایط مرزی تنش، معادلات تعادل در ناپیوستگی¬های تنش و شرط تسلیم را برقرار نماید. در این تحقیق، قانون جریان وابسته فرض شده و خاک نیز از معیار موهر-کولمب تبعیت می¬کند. پس از برقراری تمام شرایط مربوط به میدان تنش قابل‌قبول استاتیکی، یک مسئله بهینه¬یابی برحسب تنش¬های گرهی ایجاد می¬شود که لازم است پاسخ بهینه (ماکزیمم) آن را از طریق روش برنامه¬نویسی غیرخطی به دست آورد. برای صحت¬سنجی برنامه تدوین‌شده، مسئله ظرفیت باربری پی سطحی حل و با نتایج ارائه‌شده توسط محققین دیگر مقایسه شده است. در پایان، ظرفیت باربری پی سطحی مجاور شیروانی به‌صورت تابعی از پارامترهای بی‌بعد در نظر گرفته‌شده و اثر هر یک از آن¬ها بر ظرفیت باربری پی بررسی‌شده است.
- Abstract
- Estimating the bearing capacity of foundations adjacent to slopes remains a classical and important problem for geotechnical engineers. The ultimate bearing capacity of the foundations in these conditions is significantly affected by the presence of the slope. The limit analysis methods (upper bound and lower bound) which are useful to bound the true collapse load are simple and suitable way to analyze these problems. In the lower bound method, any statically admissible stress field leads to the ultimate collapse load which will underestimate the true collapse load. A statically admissible stress field is one which satisfies (a) the stress boundary conditions, (b) equilibrium, and (c) the yield condition (the stresses must lie inside or on the yield surface in stress space). Parallel to two-dimensional (2D) analysis, to account of the three-dimensional (3D) effects on bearing capacity of foundation adjacent to slope, many 3D analysis have been carried out. But, most of 3D studies to date use the upper-bound method only. The aim of this paper is to provide numerical solution to analyze the 3D lower-bound static stability of foundation on slopes. To deal with complex geometry and loading numerical formulation of the lower-bound theorem is used. In this procedure the soil mass is discretized with 4-noded tetrahedral elements with the nodal variables being the unknown stresses. Bearing capacity of foundation defined as an objective function that will be maximized subject to statically admissible stress field constraints. This leads to an expression of the collapse load which is lower than the actual collapse load. Additionally, the results are compared with existing upper-bound and lower-bound results from literature.
