مطالعه آزمایشگاهی رفتار ستون های سنگی متشکل از مخلوط سنگدانه ها و خرده های لاستیک

یک مطالعه آزمایشگاهی بر روی رفتار ستون های سنگی منفرد در خاکهای رسی نرم از طریق تغییر فراسنج هایی مثل نسبت جایگزینی، قطر و طول ستون های سنگی، اتکایی یا شناور بودن ستون های سنگی، سطح بارگذاری و همچنین با در نظر گرفتن نسبت های ترکیبی مختلف از سنگدانه ها وخرده لاستیک ها برای ساخت ستون های سنگی انجام گرفته است. در این پژوهش، ظرفیت باربری بستر رسی مسلح شده با ستون سنگی منفرد و همچنین ظرفیت باربری محوری ستون سنگی منفرد در حالات مختلف بررسی شده و پیشنهاد گردیده از زباله های خرده لاستیکی به عنوان مواد جایگزین سنگدانه در ساخت ستون های سنگی استفاده شود. در این راستا ابتدا نسبت بهینه درصد حجمی ترکیب مصالح سنگدانه و خرده لاستیک ازطریق انجام آزمایش های برش مستقیم و بار-نشست بدست آمده وسپس با این ترکیب بهینه درآزمایش های مختلف بار-نشست، اثرات فراسنج های مذکور برروی ظرفیت باربری مورد بررسی قرارگرفته است و همچنین مقادیرحاصل از آزمایش های بار-نشست با روابط تئوری مقایسه شده است. نتایج برش نشان می دهد، بیشترین مقاومت برشی ناشی از فراسنج های زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی مربوط به ترکیب 50 % حجمی ماسه و50 % حجمی خرده لاستیک می باشد که مقاومت برشی در این ترکیب به ازای تنش های نرمال kg/cm2 25/0، kg/cm2 50/0و kg/cm2 00/1 به ترتیب 130 %، 76 % و 47 % نسبت به حالت ماسه تنها افزایش یافته است. مکانیزم برش بستگی به میزان خرده لاستیک موجود در ترکیب دارد که با افزایش خرده لاستیک در ترکیب، مقدار کرنش افقی در لحظه گسیختگی افزایش می یابد. نتایج آزمایش های بار-نشست نشان می دهد که در نسبت ترکیبی بهینه مذکور برای مصالح ستون سنگی، ظرفیت باربری محوری ستون سنگی منفرد اتکایی با سطح بارگذاری معادل سطح ستون سنگی و ظرفیت باربری زمین تسلیح یافته با سطح بارگذاری معادل دو برابر سطح همان ستون سنگی، نسبت به ستون متشکل از ماسه تنها، به ترتیب حدود 20 % و 25 % افزایش یافته است.برای ستون سنگی منفرد اتکایی متشکل از ترکیب بهینه مذکور، ظرفیت باربری زمین مسلح به ستون سنگی منفرد با قطرهای 7/5 ، 10/0و 12/5 سانتیمتر، به ترتیب 3/31 ، 2/48 و 2/18 برابر ظرفیت باربری زمین غیر مسلح و برای ستون سنگی منفرد شناور، ظرفیت باربری زمین مسلح به ستون سنگی منفرد با قطرهای مذکور، به ترتیب 1/37 ، 1/60 و 1/67برابر ظرفیت باربری زمین غیرمسلح میباشد که ملاحظه میگردد در شرایط یکسان آزمایشگاهی، درصد بهسازی (بهبود سختی) برای زمین مسلح به ستون سنگی منفرد اتکایی بیشتر از زمین مسلح به ستون سنگی منفرد شناور است.در شرایط بارگذاری معادل سطح ستون سنگی متشکل از ترکیب بهینه مذکور، افزایش نسبت جایگزینی، بار نهایی قابل تحمل و ظرفیت باربری محوری ستون سنگی را افزایش می دهد به طوری که در حالات اتکایی با افزایش قطر از 7/5 به 12/5سانتیمتر، میزان بار محوری ستون سنگی به میزان 2/93 برابر افزایش یافته و در حالات شناوری به میزان 4/67 برابر افزایش می یابد. در شرایط بارگذاری معادل دو برابر سطح ستون سنگی متشکل از ترکیب بهینه مذکور، در حالات اتکایی، افزایش نسبت جایگزینی منجر به افزایش بار نهایی قابل تحمل وکاهش ظرفیت باربری زمین تسلیح یافته می گردد به طوری که افزایش قطر از 7/5 به 12/5سانتیمتر، میزان بار قابل تحمل زمین تسلیح یافته را به میزان 1/83 برابر افزایش می دهد. برای حالات شناور نیز، افزایش نسبت جایگزینی منجر به افزایش بار نهایی قابل تحمل و ظرفیت باربری زمین تسلیح یافته می گردد به طوری که افزایش قطر از 7/5 به 12/5سانتیمتر، میزان بار قابل تحمل زمین تسلیح یافته را به میزان 3/39 برابر افزایش می دهد. در هر یک از قطرهای در نظر گرفته شده برای ستون های سنگی متشکل از ترکیب بهینه مذکور، که شامل مقادیر 7/5 ، 10/0 و 12/5 سانتیمتر است، در صورت تغییر حالت شناوری به اتکایی، مقدار بار نهایی و ظرفیت باربری افزایش می یابد به طوری که بار نهایی محوری قابل تحمل ستون سنگی در شرایط بارگذاری معادل سطح ستون به ترتیب به میزان 2/14، 1/49 و 1/34 برابر افزایش می یابد و همچنین مقدار بار نهایی قابل تحمل زمین تسلیح یافته در شرایط بارگذاری معادل دو برابر سطح ستون به ترتیب به میزان 2/42، 1/55 و 1/31برابر افزایش می یابد که تقریبا مشابه مقادیر حالت قبل است. برای ستون های سنگی منفرد متشکل از ترکیب بهینه مذکور، با قطرهای 7/5 ، 10/0 و 12/5 سانتی متر، افزایش سطح بارگذاری از حالت معادل سطح ستون به حالت معادل دو برابر سطح ستون، منجر به افزایش بار نهایی قابل تحمل وکاهش ظرفیت باربری میشود به طوری که مقدار بار نهایی قابل تحمل در حالات اتکایی به ترتیب به میزان 3/31 ، 2/40 و 2/07 برابر افزایش یافته و در حالات شناور نیز به ترتیب به میزان 2/93 ، 2/31 و 2/13 برابر افزایش می یابد که تقریبا مشابه مقادیر حالات اتکایی است. تورم ستون سنگی در حالت بارگذاری سطح ستون در عمق حدود 2/3 برابر قطرستون سنگی از سطح بالای آن اتفاق افتاده و میزان حداکثر قطر ستون سنگی متورم در حدود 1/2 برابر قطر ستون سنگی میباشد. در حالت بارگذاری سطح ستون و خاک اطراف، تورم خاصی مشاهده نشده است.

کلیدواژه ها:

ستون سنگی ، ظرفیت باربری ، بار نهایی ، درصد خرده لاستیک ، ترکیب خرده لاستیک و ماسه ، مواد جایگزین ، نسبت جایگزینی ، اتکایی ، شناور ، برش مستقیم ، بار-نشست ، تورم.