تحلیل و مقایسه سه بعدی استاتیکی و دینامیکی گروه شمع قایم با لحاظ کردن اثرات اندرکنش سینماتیک خاک و شمع در نرم افزارهای آباکوس و Plaxis 3D

این مقاله به مدل سازی سه بعدی گروه شمع قایم در لایه خاک با مرز افقی با استفاده از نرم افزارهای المان محدود آباکوس و Plaxis 3D پرداخته شده است. محیط خاک به صورت الاستوپلاستیک با مدل رفتاری دراگر پراگر و خواص فیزیکی متغیر خاک لایه ای مانند: مدول الاستیسیته، زاویه اصطکاک، چسبندگی، چگالی و ضریب پواسون مدل شده است. در هر حالت خاک لایه ای دو لایه خاک به صورت خاک نرم بر سخت و خاک سخت بر نرم در نظر گرفته شده است تا اثر لایه ای بودن خاک و نن خاک با هم در نظر گرفته شود اثر نوع خاک در هر دو لایه با تونه به اندرکنش شمع خاک بررسی می گردد. بار جانبی دینامیکی در کلاهک گروه شمع وارد می گردد و پدیده انتشار امواج در خاک با روش مرز جاذب انرژی انجام گردیده است. با تحلیل های انجام شده مشخص شد که افزایش زاویه اصطکاک داخلی و چگالی در خاک لایه ای نشست و تغییر شکل جانبی و تنش در شمع و خاک لایه ای اطراف آن دستخوش تغییرات قابل ملاحظه ای نمی گردد ولی در مقابل با تغییرات چسبندگی و مدول الاستیسیته و ضریب پواسون در خاک لایه ای مقادیر فوق دستخوش تغییرات قابل ملاحظه ای می گردد که این موضوع اهمیت این پارامترها در خاک لایه ای را بیان می کند. شمع علاوه بر تحمل نیروی محوری، قادر به مقاومت در برابر بار جانبی نیز می باشد. شمع های دارای بارگذاری جانبی در بعضی سازه های ساحلی و نیز پل هایی که پارچه وجود دارند. تحت اثر بار جانبی شمع دچار تغییر شکل جانبی شده و این امر سبب اعمالنیروهای فشاری از طرف خاک احاطه کننده به شمع خواهد شد. از آنجایی که نشست های نسبی تاثیر منفی زیادی روی پی و سازه متکی بر آن دارن، لذا مقدار آنها بایستی به مقادیر مجاز آیین نامه محدود شود. نشست پی متکی بر شمع تحت تاثیر عوامل مختلفی مانند شرایط بارگذاری، شکل پی و سختی نسبی بین پی با شمع و خاک زیر آن می باشد. در مقاله حاضر بدست آوردن ظرفیت باربری نهایی، نمودار نیرو جابه جایی، مقادیر جا به جایی های عمودی در مقطع عرضی از شمع و تنش های برشی در اطراف نوک شمع به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شده اند. نتایج نشان میدهند با افزایش همق نفوذ شمع مقدار ظرفیت باربری نوک آن زیاد می گردد، همچنین تنش در نوک شمع با افزایش قطر آن افزایش می یابد.

کلیدواژه ها:

شمع قایم ، المان محدود ، اصطحکاک ، چسبندگی ، ضریب پواسون ، اندرکنش شمع ، مدول الاستیسیته ، نیروی محوری ، بار جانبی ، سازه ، نیروهای فشار ، تنش برشی