عنوان پایان‌نامه
بررسی ظرفیت باربری سه بعدی پی های سطحی درمجاورت شیروانی به روش اجزاءمحدود
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مکانیک خاک وپی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 45128;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1405
- تاریخ دفاع
- ۱۱ اسفند ۱۳۸۸
- دانشجو
- منا عربشاهی
- استاد راهنما
- علی اصغر میرقاسمی
- چکیده
- ظرفیت باربری پی های سطحی در مسائل مهندسی ژئوتکنیک جایگاه ویژه ای دارد. مسأله انتقال بار از سازه به زمین و برآورد بار قابل تحمل خاک، اهمیت این موضوع را روشن می سازد. بر این اساس، روش اجزاء مجزا به عنوان یکی از روش های توانمند حل مسائل مهندسی ژئوتکنیک، جهت بررسی ظرفیت باربری سه بعدی پی های سطحی در مجاورت شیروانی های خاکی انتخاب شده است. در این شرایط، عملکرد پی و بار حدی آن نمی تواند جدای از مسأله پایداری شیروانی بررسی گردد. به عبارت دیگر، شیب شیروانی در مکانیزم گسیختگی خاک زیر پی مؤثر بوده و از باربری پی می کاهد. روش اجزاء مجزا توده خاک زیر پی را به صورت قطعات مجزا از یکدیگر که توسط فنرهایی موسوم به فنر وینکلر به هم متصل اند، مدل می کند و با تشکیل ماتریس سختی قطعات، بارهای خارجی و تنش های داخلی را به تغییر مکان ها ارتباط میدهد. در این مدلسازی رفتار خاک به فنرهای وینکلر نسبت داده شده واین فنرها با رسیدن به حد مقاومت برشی خاک به گسیختگی می رسند. در تحقیق حاضر، یک مکانیزم گسیختگی متشکل از سه ناحیه در زیر پی فرض می شود. هر یک از این نواحی می توانند به تعداد دلخواه از المان های مجزا تقسیم شوند. با افزایش بار وارد بر پی، نیرو در فنرهای وینکلر به مقدار نهایی خود رسیده و با گسیخته شدن فنرها یک نوع گسیختگی پیش رونده در خاک قابل شبیه سازی است. با کامل شدن هندسه سطح گسیختگی زیر پی و تأثیر شیب شیروانی در کاهش حجم ناحیه مقاوم از توده خاک گسیخته شده زیر پی، کاهش باربری پی برای شرایطی که در مجاورت شیروانی واقع است با حالتی که بر سطح افقی قرار دارد مقایسه شده و نمودارهای مربوطه برای ضرایب ظرفیت باربری ارائه شده است. این نمودارها، برای بررسی اثر شیب شیروانی و فاصله پی از تاج شیروانی تخمین مناسبی را در مسائل مهندسی بدست می دهد. نمودارهای مذکور، به تفکیک نسبت طول به عرض پی و برای شرایط استاتیکی و شبه استاتیکی، هریک از ضرایب ظرفیت باربری را ارائه میدهند. در این نمودارها، اثر شیب شیروانی و نسبت فاصله پی از تاج شیب به عرض پی در باربری پی سطحی قابل بررسی است. بعلاوه در این مجال، مقایسه ای بین روش هایی که ظرفیت باربری پی را در مجاورت شیروانی بدست می دهند صورت گرفته است. مقایسه این روش ها صرف نظر از مزایا و معایب هریک، تخمین مناسبی از محدوده واقعی بار حدی بدست میدهد.
- Abstract
- The bearing capacity of shallow foundations has always been one of the most important problems in geotechnical engineering. Among many different methods to solve such a problem, Discrete Element Method (DEM) is used here to determine the three dimensional bearing capacity of shallow foundations adjacent to slopes. In DEM, the soil mass below the footing is modeled as several discrete blocks connected together with an infinite number of springs called Winkler springs. The soil behavior would be assigned to the Winkler springs. In the current method, external forces will be related to the internal stresses through the stiffness matrix of the system of blocks. The failure mechanism of the soil is defined as three different zones. The first one is an elastic wedge under the footing which is called the active zone. The second is a zone with radial shear stresses, and the third one is the passive zone. Every single zone can be divided into arbitrary number of discrete elements. As the applied load on the footing increases, the stresses in Winkler springs increase, and they would fail as their stress reaches the ultimate shear stress of the soil. Successive yielding of springs as a result of load increasing can be observed to study the progressive failure mechanism. In the current study, the effect of a nearby slope in reducing the bearing capacity of a rectangular foundation is taken into account. The results are presented in graphs presented for different foundation aspect ratios, in static and pseudo-static conditions. Besides, a comparison to other methods is made to verify the results of the current method. The classical methods, Limit analysis methods and finite element are the methods used here for the comparison.
