عنوان پایان‌نامه
تحلیل ظرفیت باربری پی های نواری واقع در بالای شیروانی خاکی به روش آنالیز حدی مرز پایین
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مکانیک خاک وپی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1676;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 54564
- تاریخ دفاع
- ۰۳ مهر ۱۳۹۱
- دانشجو
- جواد مفیدی روچی
- چکیده
- بررسی پایداری پی¬های نواری واقع در مجاورت شیروانی¬های خاکی، یکی از مسائل مهم و پیچیده در مهندسی ژئوتکنیک است که توسط محققین مختلف، به کمک روش¬های تحلیلی خطوط مشخصه، تعادل حدی، تحلیل حدی و روش¬های عددی اجزاء محدود و اجزاء مجزا مورد تحلیل قرار گرفته است. در میان این روش¬ها، تحلیل حدی مرز پایین کمتر مورد توجه قرار گرفته و تنها تعداد معدودی تحلیل به این روش در ادبیات فنی موجود است. به این دلیل و با توجه به این¬که در سال¬های اخیر در دانشکده مهندسی عمران پردیس دانشکده¬های فنی، مسئله پی نواری مجاور شیروانی¬های خاکی به¬عنوان حالت خاص مسئله پایداری سه بعدی شیروانی¬ها، به روش مرز بالای تحلیل حدی به کمک الگوریتم¬های مختلف و مکانیزم¬های انتقالی و دورانی مورد بررسی قرار گرفته است، تحقیق حاضر به عنوان توسعه و تکمیل این مطالعات در چارچوب روش مرز پایین تعریف گردید. در این تحقیق، از روش تحلیل حدی مرز پایین که با روش عددی اجزاء محدود ترکیب شده و فرمول¬بندی آن را اسلوان در سال 1988 ارائه کرده، استفاده شده است. برای ساخت یک میدان تنش استاتیکی قابل قبول که کلید حل مسائل به روش مرز پایین است، از المان¬های مثلثی خطی سه گرهی استفاده شده و ناپیوستگی¬های تنش نیز در تمام اضلاع مشترک المان¬های مجاور در نظر گرفته شده است. مجهولات مسئله نیز تنش¬های گرهی (نرمال و برشی) می¬باشند. میدان تنش استاتیکی قابل قبول، میدانی است که معادلات تعادل المان¬ها، شرایط مرزی تنش، معادلات تعادل در ناپیوستگی¬های تنش و شرط تسلیم را ارضاء نماید. در این تحقیق، قانون جریان وابسته فرض شده و خاک نیز از معیار موهر-کولمب تبعیت می¬کند. همچنین، به منظور حل مسئله به روش برنامه ریزی خطی، معیار موهر-کولمب خطی سازی شده است. پس از ارضای تمام شرایط مربوط به میدان تنش استاتیکی قابل قبول با استفاده از راه حل عددی و ماتریسی، یک مسئله مقید خطی بر حسب تنش¬های گرهی ایجاد می¬شود که باید پاسخ بهینه (ماکزیمم) آن¬را از طریق تکنیک برنامه‌ریزی خطی به عنوان پاسخ مسئله به دست آورد. برای صحت سنجی برنامه تدوین شده، مسائل متنوعی حل و با نتایج ارائه شده توسط محققین دیگر مقایسه شده است. در پایان، ظرفیت باربری پی نواری مجاور شیروانی به صورت تابعی از پارامترهای بی‌بعد در نظر گرفته شده و نمودارهای کاربردی بی‌بعد برای طیف وسیعی از تغییرات پارامترها ارائه شده¬اند. دستاورد خاص تحقیق حاضر را می¬توان ارائه نمودارهای بدون¬بعد مرز پایین ظرفیت باربری پی¬های مجاور شیروانی¬ها در حالت زهکشی‌شده دانست.
- Abstract
- Stability of strip footings near slopes is one of the important and complicated problems in geotechnical engineering which has been investigated by numerous researchers and various methods such as analytical methods (slip-line method, limit equilibrium method and limit analysis method) and numerical methods (finite element method and discrete element method). Among these solutions, lower bound limit analysis has been used less than others and there are only a few lower bound solutions in literature. Moreover, In recent years, the stability of strip footings near slopes has been investigated as a special case of 3D slope stability problem in engineering faculty of university of Tehran with upper bound limit analysis and various algorithms and mechanisms. So, this research has been defined as development of previous works, based on lower bound limit analysis. In current study, the finite element lower bound limit analysis formulation has been used which has been developed by sloan (1988). For construction of a statically admissible stress field which is the key of lower bound limit analysis solution, three-noded triangular stress elements have been used and stress discontinuities have been considered at all shared edges of adjacent elements. The unknowns of the problem are nodal stresses (normal and shear stresses). A statically admissible stress field is one which satisfies elements equilibrium, stress discontinuities equilibrium, the boundary conditions and the yield criterion. Associated flow rule and Mohr-Coulomb yield criterion have been adopted for soil behavior. In order to use linear programming technique, Mohr-Coulomb yield function has been linearized. While all conditions of the statically admissible stress field have been satisfied through discretized numerical method, lower bound limit analysis leads to a linear constrained problem which should be solved by linear programming technique. So, the lower bound limit load is obtained through an optimization (maximization) process. For verification of the prepared computer based software, various problems have been solved and the results have been compared with those of other investigators. Bearing capacity of strip footings near slopes has been considered as a function of dimensionless parameters and dimensionless design charts have been offered for wide variation of these parameters. The special outcome of current research are lower bound design charts for bearing capacity of strip footings adjacent to slopes in drained condition.
