با کاهش سختی خاک و درنتیجه کاهش ضریب انعطاف‌پذیری، تغییرشکل‌های دیوار و نشست سطح زمین و همچنین تحدب تغییرشکل‌های دیوار افزایش می‌یابد. نکته قابل‌توجه این است که با تغییر سختی خاک، محل تغییرشکل حداکثر دیوار تغییر نمی‌کند و فقط مقدار آن متغیر است.
جهت بررسی میزان تأثیر سختی دیوار، از شمع‌های نگهبان باممان اینرسی‌های متفاوت استفاده‌شده است و هر یک به‌صورت جداگانه مدل‌سازی شده است.
با افزایش سختی دیوار نگهبان، تغییرشکل‌های دیوار و درنتیجه نشست سطح زمین کاهش می‌یابد. نکته قابل‌توجه این است که با افزایش ضریب انعطاف‌پذیری)کاهشی سختی دیوار( تغییرشکل‌ها در ترازهای بالا و پایین دیوار تغییر محسوسی ندارد و تنها تغییرشکل‌های ترازهای میانی دیوار تغییرات ویژه‌ای دارد. به‌عبارت‌دیگر با کاهش سختی دیوار، تغییرشکل دیوار حالت محدب‌تری به خود بگیرد.
پارامتری به نام نسبت تغییر مکانی بیان نمود که به‌صورت نسبت حداکثر نشست زمین به حداکثر تغییرشکل دیوار تعریف می‌شود. به‌این‌ترتیب، تغییرات نسبت تغییر مکانی با ضریب انعطاف‌پذیری F(log)به‌صورت نشان داده‌شده در ابتدای این پژوهش، به بررسی مدل رفتاری مناسب جهت مدل‌سازی خاک پرداخته شد.

شکل ۲-۱۳ : تغییرات نسبت تغییر مکانی با ضریب انعطاف‌پذیری[۲۱]
مشاهده گردید که جهت مدل‌سازی مناسب خاک نیاز به مدل رفتاری وابسته به سطح تنش با سخت‌شوندگی مناسب خاک است که از این میان، مدل رفتاری دراکر- پراگر توسعه‌یافته انتخاب گردید که در آن اطلاعات آزمایش برش مستقیم اعمال گردید و سخت‌شوندگی مناسب خاک تعریف‌شده بود. مقایسه نتایج مذکور با تحلیل مدل ساده مور کولمب نیز مبین لزوم استفاده از مدل مناسب است. سپس به بررسی اثر سختی خاک و همچنین سختی دیوار در تغییرشکل­های دیوار و نشست سطح زمین پرداخته شد. مشاهده گردید که با افزایش سختی خاک)افزایش ضریب انعطاف‌پذیری( و افزایش سختی دیوار نگهبان)کاهش ضریب انعطاف‌پذیری( تغییرشکل‌های دیوار و نشست سطح زمین کاهش می‌یابد. در ادامه، نسبت تغییر مکانی تعریف گردید. نکته قابل‌توجه این است که با افزایش ضریب انعطاف‌پذیری، نسبت تغییر مکانی به‌صورت خطی کاهش می‌یابد و در تمامی حالات متفاوت سختی خاک، شیب این خط ثابت بوده و عرض از مبدأ آن وابسته به‌سختی خاک است و با افزایش سختی خاک، عرض از مبدأ نیز افزایش می‌یابد]۲۱[.
۲-۱۱ مقایسه تغییرشکل گودهای عمیق به روش میخ‌کوبی و روش مهاری با بلوک بتنی
کردینک و راک با بررسی روش‌های مختلف پایداری گود، تصمیم بر مقایسه دو سیستم میخکوبی و مهاری با بلوک بتنی گرفتند. این دو سیستم در پایداری گودها قابلیت عملکرد خوبی دارند و در مقایسه با سایر روش‌ها، تطابق‌پذیری مناسبی با انواع شرایط گود دارا می­باشند.[۲۲]
برای مقایسه گود قائم بدون برم با ارتفاع۱۰و۱۵و۲۰و۲۵و۳۰ متر در نظر گرفته می‌شود. سپس بر اساس ضوابط طراحی و کنترل تغییرشکل‌ها دو طرح مربوط به میخکوبی و مهاری به دست می‌آید. سپس این دو طرح ازلحاظ عملکرد تغییرشکل‌ها باهم مقایسه می‌شوند.
دانلود پایان نامه
مهارها تاندون‌های پیش‌تنیده می‌باشند که در طول خود توسط سیمان تزریق می‌شوند. در این روش مهاری‌ها پس از قرارگیری در سوراخ‌های حفاری‌شده تا بار طراحی پیش­تنیده می‌شوند تا نیروی مقاومت از زمین به المان سازهای منتقل شود. مهاری شامل طول تزریق، طول آزاد و سرمهاری است. جهت توزیع فشار وارده از کشش مهارها به خاک جدار گود از المان سازهای دیواره شامل بلوک‌های بتنی استفاده می‌شود. سپس شبکه مش فلزی بر روی سطح دیواره قرار داده‌شده و آرماتورهای انتظار بلوک بتنی به آن‌ ها متصل و بر روی آن بتن پاشی انجام می­گیرد.
فرضیات طراحی به‌این‌ترتیب است که ساختمان‌های مجاور قدیمی، بدون زیرزمین و دارای بار۲۰ kpa می‌باشند که در عرضی به طول ۲ برابر عمق گود امتدادیافته‌اند. تحلیل تغییرشکل نیز توسط پلکسیس انجام می‌شود.
طراحی لرزه­ای سازه نگهبان به روش شبه استاتیک استفاده می‌شود و زاویه اصطکاک داخلی خاک برابر ۳۶ درجه، وزن حجمی برابر (kN/m3) 20 ،چسبندگی(kN/m2) 25 است.طراحی بر اساس دو معیار مور-کلمب و معیار سخت‌شوندگی مدل می­گردد.
دو معیار ساده و سخت‌گیرانه برای کنترل جابجایی‌ها لحاظ شده است. معیار سخت‌گیرانه مرتبط با کرنش ساختمان‌های مجاور است، یعنی کرنش قائم و افقی سطح گود باید به‌قدری کم باشد که آسیب بسیار کمی به ساختمان‌های مجاور وارد گردد. در معیار ساده فرض شده است که اطراف گود ساختمانی وجود ندارد و معیار جابجایی بر اساس ۰۰۵/۰ ارتفاع گود است.
شکل ۲-۱۴ : جابجایی افقی دیواره گود برای دو سیستم با عمق‌های مختلف گود در معیار راست- سخت‌گیرانه، چپ- ساده]۲۲[.
شکل ۲-۱۵ : جابجایی راست- افقی، چپ- قائم، سطح زمین برای دو سیستم، با عمق‌های مختلف گود در معیار سخت‌گیرانه]۲۲[.
شکل ۲-۱۶ : جابجایی راست- افقی، چپ- قائم، سطح زمین برای دو سیستم، با عمق‌های مختلف گود در معیار ساده]۲۲[.
در شکل پروفیل جابجایی افقی دیواره گود نسبت به عمق گود برای معیار سخت‌گیرانه و ساده نشان داده‌شده است. نتایج نشان می‌دهند با افزایش عمق گود،جابجایی‌ها بیشتر می‌شوند. شکم‌دادگی درروش میخکوبی بیشتر از روش مهاری با بلوک است. در شکل‌های (۲-۱۴) و (۲-۱۵) پروفیل جابجایی افقی و قائم سطح زمین نشان داده‌شده است. مشاهده می‌شود که با افزایش شکم‌دادگی فرورفتگی سطح زمین نیز بیشتر می‌شود.
لازم به ذکر است که ماکزیمم نشست و جابجایی افقی سطح زمین، در تاج دیوار یا نزدیک به آن رخ می‌دهد. نتایج اختلاف زیادی رابین دو معیار کنترل جابجایی نشان نمی‌دهند ولی جابجایی‌ها درروش مهاری، اندکی کمتر از روش میخکوبی است. اختلاف بیشترین جابجایی سطح زمین در هر دو معیار بعد از گود به عمق ۲۰ متر افزایش‌یافته ولی برای معیار سخت‌گیرانه و در محدوده عمق گود ۲۵ متر این افزایش دیده می‌شود. در معیار سخت‌گیرانه این روند افزایش خطی بوده ولی در معیار ساده این روند از عمق ۲۰ متر به بعد با شیب بیشتری افزایش می‌یابد.
شیب max δh/H در معیار ساده افزایشی بوده ولی درروش مهاری کمتر است. در معیار سخت‌گیرانه روند یکنواختی مشاهده می‌شود ولی درروش میخکوبی و در گود ۲۵ متری شکم‌دادگی دیواره و فرورفتگی سطح زمین دیده می‌شود که با سنگین شدن المان‌های طراحی در گود ۳۰ متری، این جابجایی‌های زیاد حذف می‌شوند. با توجه به شکل ۱۷ مشاهده می‌شود اختلاف نشست و جابجایی درروش مهاری کمتر از میخکوبی بوده و در معیار سخت‌گیرانه کمتر از معیار ساده است. در معیار ساده و برای روش میخکوبی بعد از گود به عمق ۲۰ متر و برای مهاری بعد از ۲۵ متر شیب نمودار افزایش می‌یابد. در معیار سخت‌گیرانه به‌جز گودهای ۱۰ و ۳۰ متر روند نمودار یکنواخت است.
از مقایسه جابجایی‌های به‌دست‌آمده برای دو روش گودبرداری نتایج زیر حاصل می‌شود:
-۱ با افزایش عمق گود جابجایی‌ها بیشتر می‌شوند که این جابجایی‌ها برای روش مهاری کمتر از میخ‌کوبی است.
-۲ شکم‌دادگی دیواره و نشست در سطح زمین درروش میخکوبی بیشتر از روش مهاری است.
-۳ جابجایی‌های بیشینه درروش مهاری اندکی کمتر از روش میخکوبی بوده که البته اختلاف قابل‌توجهی نیست. ولی از گود به عمق ۲۰ متر به بعد این افزایش برای هر دو معیار زیاد می‌شود که در معیار سخت‌گیرانه روند افزایشی از گود به عمق ۲۵ متر به بعد رخ می‌دهد.
۴-روند افزایشی بیشینه جابجایی سطح زمین نسبت به عمق و درنتیجه max δh/H در معیار سخت‌گیرانه یکنواخت بوده ولی در معیار ساده از گود به عمق ۲۰ متر به بعد نمودار شکسته و شیب بیشتری پیدا می‌کند. درنهایت جابجایی روش مهاری کمتر از میخکوبی است]۲۲[.
۲-۱۲ روش ترکیبی میخ­کوبی و انکر
روش ترکیبی روش جدیدی است که در اجرای سازه نگهبان در گودبرداری­های عمیق و هم در پژوهش­های علمی جدید موردتوجه قرارگرفته است. سیستم میخ­کوبی و انکر برای پایداری طبیعی و مهندسی‌شده سازه­ها طراحی می‌شوند و حرکت آن‌ ها را با بهره گرفتن از المان‌های تنش مقاوم مهار می‌کنند. مفهوم طراحی اولیه شامل انتقال نیروهای کششی مقاوم تولیدشده در اجزاء را به زمین از طریق اصطکاک (یا چسبندگی) بسیج شده در اینترفیس است. این سیستم اجازه می‌دهد که مهندس به استفاده مناسب از زمین درجا در ارائه پشتیبانی به سازه نگهبان بپردازد. این روش در حال حاضر مزایای فنی قابل‌توجه دارند و هزینه به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد و دوره ساخت‌وساز کمتر می‌شود. بنابراین، در طول چند دهه گذشته، این روش به‌طور فزاینده در پروژه‌های مهندسی عمران استفاده می‌شود.
استفاده از کابل‌های پیش‌تنیده خاک فشرده‌تر شده و مقاومت برشی خاک افزایش می‌یابد. همچنین با تزریق ملات و قرار دادن انکرهای بلند در توده ایمن خاک پتانسیل انکرها برای تحمل تنش افزایش می‌یابد و استفاده از انکر تاثیر زیادی بر روی افزایش مقاومت در برابر لغزش دارد]۲۳[.
دانگ چن و همکارانش در سال ۲۰۰۹ با مقایسه روش میخ‌کوبی و روش ترکیبی نشان دادند که استفاده از انکر در بالای دیواره مفیدتر و دارای تاثیر بیشتری برسازه ترکیبی است و جا به ­جایی را به میزان زیادی کاهش می‌دهد. ]۲۴[.
گو یانگ چن و همکارانش نشان دادند که در سیستم ترکیبی نسبت به سیستم میخ‌کوبی میزان سطح کشش و نواحی پلاستیک را کاهش می‌دهد که موجب کاهش تغییرشکل ها می‌گردد و نیز استفاده از تیر قائم برای مهار انکر تغییرشکل افقی را به‌شدت کاهش می‌دهد و می‌تواند جابه‌جایی سطح زمین را به شکل موثر کاهش دهد. ]۲۵[.
فصل سوم

معرفی نرم‌افزار PLAXIS و
صحت سنجی
۳-۱ مقدمه
پلکسیس۱ یک برنامه اجزا محدود است که به‌طور خاصی جهت تحلیل تغییرشکل و پایداری در پروژه‌های مهندسی ژئوتکنیک توسعه‌یافته است. روند وارد نمودن داده‌ها به‌صورت گرافیکی ساده این امکان را به وجود می‌آورد که نمونه‌های پیچیده اجزا محدود به‌راحتی و در کمترین زمان تولید و تحلیل شوند. انجام محاسبات به‌صورت خودکار و بر اساس روش قدرتمند اجزاء محدود است. در حقیقت در نرم‌افزار پلکسیس امکان مدل‌سازی مسائل پیچیده ژئوتکنیک نظیر اندرکنش خاک و سازه وجود دارد [۲۶].
پلکسیس مجهز به امکاناتی جهت بررسی جنبه‌های مختلف سازه‌های ژئوتکنیکی پیچیده است. ورودی لایه‌های خاک، سازه‌ها، مراحل ساخت، شرایط بارگذاری و مرزی بر اساس دستورالعمل رسم ساده اتوکد[۲۳] که امکان مدل‌سازی با جزئیات هندسه مقطع عرضی را فراهم می‌کند. از این هندسه مدل، مش بندی اجزاء محدود دوبعدی به‌سادگی ایجاد می‌گردد [۲۶].
درروش المان محدود، زمین اصولاً به‌صورت پیوسته مدل می‌شود و ناپیوستگی‌ها می‌تواند جداگانه مدل شود. محیط مسئله به تعداد محدودی المان تقسیم می‌شود که در نقاط گرهی به هم متصل هستند. هر المان محدود است، یعنی هندسه مشخص و اندازه محدودی دارد. رابطه تنش-کرنش زمین با یک قانون رفتاری مناسب بیان می‌شود. تنش، کرنش و تغییرشکل با تغییر در شرایط زمین به وجود می‌آید. تنش، کرنش و تغییرشکل ایجادشده در یک المان بر رفتار المان‌های مجاورش تأثیر دارد. رابطه پیچیده بین المان‌های متصل‌به‌هم مسئله بسیار پیچیده ریاضی را ایجاد می‌کند. سیستم معادلاتی که مقادیر مجهول را به مقادیر معلوم مرتبط می‌کند برحسب یک ماتریس سختی بیان می‌شود. مدل‌سازی در نرم‌افزار پلکسیس ایجاد یک مدل اجزاء محدود، با ایجاد یک مدل هندسی که جایگزین مسئله مطلوب است، آغاز می‌گردد و یک مدل هندسی از نقاط، خطوط دسته‌ ها و مجموعه‌ها تشکیل‌شده است. نقاط و خطوط توسط کاربر وارد می‌شوند. درحالی‌که دسته‌ ها و مجموعه‌ها توسط برنامه ایجاد می‌شوند. علاوه بر این می‌توان مؤلفه‌های اساسی موضوعات سازه‌ای را جهت شبیه‌سازی پوشش تونل، دیواره‌ها به مدل هندسی اختصاص داد. پس‌ازاینکه مؤلفه‌های مدل هندسی ایجاد شد، باید مجموعه داده‌هایی را برای مدل‌سازی مصالح بسته به مدل رفتاری انتخاب‌شده برای تحلیل اجزا محدود در نرم‌افزار وارد نمود.
۳-۱-۱ صفحات[۲۴]
صفحات اجزای سازه‌ای هستند که جهت مدل‌سازی سازه­های دارای سختی خمشی و سختی محوری به کار می‌روند. صفحات را می‌توان جهت شبیه‌سازی تأثیر دیوارها، صفحات، پوسته‌ها و یا پوشش‌هایی که در راستای Z امتدادیافته‌اند، به کاربرد. در ‏۰ مواردی از کاربرد صفحات در مدل‌سازی مسائل ژئوتکنیکی نمایش داده‌شده است.
شکل ۳-۱ : کاربرد صفحات در مسائل ژئوتکنیکی [۲۶].
صفحات در مدل اجزاء محدود دوبعدی از اجزاء تیر با سه درجه آزادی در هر گره تشکیل‌شده‌اند که شامل دو درجه آزادی انتقالی و یک درجه آزادی دورانی است. هنگامی‌که اجزاء ۶ گره ای خاک به کار گرفته می‌شود، آنگاه هر جزء تیر با ۳ گره تعریف می‌شود. درحالی‌که اجزاء ۵ گره ای تیر با اجزاء ۱۵ گره ای خاک، باهم به کار می‌روند .
شکل ۳-۲ : موقعیت گره‌ها و نقاط تنش در یک جزء ۵گره ای و ۳ گره ای تیر [۲۶].
اجزاء تیر بر اساس نظریه میندلین[۲۵] پایه‌ریزی شده است. این نظریه تغییرشکل‌های ناشی از برش را همانند خمش مجاز می‌داند. به‌علاوه، اجزای تیر می‌توانند هنگامی‌که نیروی محوری به کار می‌رود، تغییر طول بدهند و اگر گشتاور خمشی بیشینه یا نیروی محوری بیشینه به یک مقدار تعریف‌شده معیار برسند، آنگاه اجزاء تیر می‌توانند پلاستیک شوند.
ضخامت معادل برای مدل‌سازی ضخامت عضو سازه‌ای نظیر سازه نگهبان در نظر گرفته می‌شود. این ضخامت وابسته به نسبت است. رابطه ‏۰ برای محاسبه ضخامت معادل در نرم‌افزار پلکسیس استفاده می‌شود.
(۳-۱)
۳-۱-۲ فصل مشترک[۲۶]
در حالت کلی اجزای سطح مشترک برای ایجاد جابجایی‌ها و تغییرات کِشسانی کوچک در محل تماس دو مصالح مختلف نظیر خاک و بتن در نظر گرفته می‌شوند. برای هر سطح مشترک یک ضخامت مجازی در نظر گرفته می‌شود که آن دارای ابعاد مجازی است و برای تعیین خواص مصالح سطح مشترک مورداستفاده قرار می‌گیرد. ضخامت مجازی باید کوچک باشد و از طرف دیگر اگر ضخامت مجازی خیلی کوچک شود، شرایط غیرعادی در تحلیل عددی اتفاق می‌افتد. ضخامت مجازی برحسب عامل ضخامت مجازی[۲۷] در اندازه متوسط اجزاء محاسبه می‌شود. اندازه متوسط اجزا به‌وسیله درشتی کلی که در ایجاد شبکه مورداستفاده قرار می‌گیرد، تعیین خواهد شد. مقدار پیش‌فرض در نرم‌افزار مقدار ۱/۰ است که توصیه راهنمای نرم‌افزار پلکسیس بر عدم‌تغییر مقدار پیش‌فرض است [۲۶].
سطوح مشترک از اجزای سطح مشترک ساخته‌شده‌اند. ‏۰ چگونگی اتصال اجزاء سطح مشترک به خاک را نشان می‌دهد. هنگامی‌که المان ۱۵ گره ای برای مدل‌سازی خاک استفاده می‌شود، اجزاء متناظر با ۵ جفت گره مشخص می‌شود که برای ۶ نقطه از اجزاء خاک، اجزاء سطح مشترک آن‌ ها به‌وسیله ۳ جفت گره مشخص می‌شود.

شکل ۳-۳ : توزیع گره‌ها و نقاط تنشی در اجزای سطوح مشترک و ارتباط آن‌ ها با اجزای خاک [۲۶]
۳-۱-۳ ایجاد شبکه[۲۸]
هنگامی‌که مدل هندسی کاملاً مشخص و خواص مصالح در تمام دسته‌ ها و اجسام ساختاری تعیین شوند، مدل هندسی برای اجرای محاسبات عناصر اجزاء محدود به المان‌های کوچکی تقسیم می‌شود. ترکیب این عناصر محدود شبکه نامیده می‌شود. نوع پایه عنصر در یک شبکه و در نرم‌افزار پلکسیس، المان‌های ۶ و ۱۵ گرهی مثلثی[۲۹] است.

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...