Analysis of non-connected piled raft foundations (NCPRF) with cushion by finite element method

به منظور طراحي بهينه فونداسيونهاي راديه مركب (PRF) مفهوم شمعهاي كاهنده نشست بكارگرفته شده است. هنگاميكه، اين شمعها به راديه متصل باشند، ممكن است تنش بالايي در اين تعداد نسبتاً كم شمعها ايجاد گردد. بنابراين يك آلترناتيو انفصال شمعها از راديه ميباشد كه اين سيستم، فونداسيون راديه مركب با شمعهاي منفصل ناميده ميشود (NCPRF يا DCPRF). به منظور تسهيل مكانيزم انتقال بار از راديه به خاكهاي نرم تا متوسط، از بالشتك خاك درشت دانه متراكم، زير راديه استفاده ميشود. در اين تحقيق از نرم افزار ABAQUS به منظور مدلسازي سه بعدي موارد مطالعاتي و نيز جنبه هاي عملي شامل ساختمانهاي ابزارگذاري شده استفاده شده است.تحليلها شامل بررسي پارامترهايي مانند انفصال شمعها، بالشتك، ضخامت راديه و آرايش شمعها در عملكرد سيستم NCPRF ميباشد. نتايج نشان ميدهد كه با بكارگيري شمعهاي منفصل، ماكزيمم تنش محوري شمعها كاهش يافته و محل صفحه خنثي به اعماق پايينتر انتقال مييابد. همچنين ارتفاع و سختي بالشتك تاًثير بسزايي در توزيع نسبت تنش شمعها به بار كلي وارد شده به راديه دارد. همچنين افزايش ضخامت راديه و تمركز شمعهاي بلندتر در مركز فونداسيون تاًثير بسزايي در كاهش نشستها، مخصوصاً نشست تفاضلي دارد.

For the optimum design of Piled Raft Foundations (PRF), the concept of settlement reducer piles has been applied. However, when these piles are connected to the raft, a high stress may develop in the relatively small number of piles. Therefore, an alternative approach is to disconnect the piles from the raft forming a new system called a non-connected or disconnected piled-raft foundation (NCPRF or DCPRF). To facilitate load transfer mechanism from the raft to the soft to medium subsoil, a cushion, which is a compacted coarse grained soil layer beneath the raft, has been used. In this study, three dimensional finite element analyses via ABAQUS software is performed and applied to a few PRF cases including those reported in the literature and some cases of monitored and instrumented high rise buildings. The analysis consists of an investigation on factors such as: pile disconnection, cushion, raft thickness, and pile arrangement on the performance of NCPRF. Results indicate that when the non-connected piles are used, the maximum axial stress decreases in the piles and the neutral plane lowers down its location. Cushion height and stiffness have a major influence on the stress ratio of piles to the total external load applied to the mat. Also, increasing the raft thickness and concentrating longer piles in the central raft area affect significantly on the reduction of settlements particularly the differential settlement.