عنوان پایان‌نامه
توسعه روش المان مجزا با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی برای بررسی پایداری پی های سطحی
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مکانیک خاک وپی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1314;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 43213
- تاریخ دفاع
- ۱۱ مهر ۱۳۸۸
- دانشجو
- مهدی اژدرنژاد
- استاد راهنما
- علی اصغر میرقاسمی
- چکیده
- تعیین پایداری پی سطحی یکی از مهم¬ترین مسائلی است که در مکانیک خاک و پی مطرح است. در این تحقیق با استفاده از روش اجزای مجزا (Discrete Element Method) ظرفیت باربری پی های سطحی به صورت سه¬بعدی مورد بررسی قرار می¬گیرد. از روش اجزای مجزا درگذشته برای مدلسازی حرکات قطعات سنگی استفاده شده است. از روش المان مجزا و به مفهوم جدید نیز، چانگ برای اولین بار در بررسی ظرفیت باربری پی، پایداری شیروانی¬ها و فشار جانبی خاکها استفاده نموده است. یکی از مهمترین مزایای این روش نسبت به اغلب روشهای کلاسیک، توانایی اعمال اکثرشرایط محیطی، هندسی ومقاومتی خاک و پی به طور هم¬زمان به مسأله است. مسأله قابل توجه در انجام این پایان نامه بهینه سازی حل سه بعدی مسأله پایداری پی به روش (DEM)، به کمک الگوریتم ژنتیک است. در این روش توده خاک همانند بلوکهای سه بعدی مجزا از یکدیگر در نظر گرفته شده، که با اتصال این بلوکها توسط فنرهای وینکلر، حجم گسیختگی مفروض زیر پی به صورت یکپارچه تشکیل می گردد. معادلات مربوط به این روش با توجه به مدل رفتاری ارتجاعی- خمیری فنرها، شرایط تعادل نیروها و لنگرها را به طور کامل ارضا می کند. شکل هندسی توده خاک گسیخته شده زیر پی توسط 5 زاویه مستقل از یکدیگر مشخص می شود. از بین تمام سطوح گسیختگی ممکن برای توده خاک زیر پی، سطح گسیختگی بحرانی،که به ازای آن کمترین ظرفیت باربری پی بدست می¬آید، به کمک الگوریتم بهینه¬سازی انتخاب می شود. به¬کمک این روش روند حل مسأله کاهش می یابد که باعث کاهش قابل توجه زمان اجرای برنامه شده و همچنین سطوح گسیختگی و ظرفیت باربری دقیق¬تری بدست می¬آید. در نهایت ضرایب ظرفیت باربری پی مربوط در قالب جداول و نمودارهایی ارائه و با روش¬های دیگر مقایسه شده است.
- Abstract
- Abstract The analysis of shallow foundations stability is considered as a major geotechnical engineering problem. In this research the 3-D bearing capacity of shallow foundations is studied using Discrete Element Method (DEM) and Genetic Algorithm (GA). The DEM is used for soil modeling and the GA is used as an optimization tool to find the critical failure mechanism. There are many research results for 2-D solutions of this problem but, numerical solutions, including finite element and finite difference methods for 3-D solution show some limitations. In DEM, soil is considered as discrete three dimensional blocks connected with Winkler springs. The blocks are rigid in terms of deformation but they can move as a result of occurred failure mechanism. The geometry of the failure surface under the foundation is not fixed and can be altered due to all factors affecting the problem. The most critical failure mechanism corresponds to the situation with minimum bearing capacity, then, it will be selected among all possible failure mechanisms using genetic algorithm. In this method, choosing the proper parameters for problem definition has important role in convergence toward the optimum solution. The bearing capacity is studied in different cases of foundation dimensions and soil properties, and results are presented in the form of bearing capacity coefficients charts, The accuracy and time of calculations are also investigated. Furthermore, the results are compared with results from other methods. It is shown that not only the failure surfaces will be obtained more precisely, but also, the solution time will be decreased significantly.
