تحليل عددي اثر خصوصيات مقاومتي فصل مشترك شمع – خاك بر سختي جانبي منحني هاي p-y

Numerical Analysis of Pile-Soil Interface Strength Properties Effects on the Lateral Stiffness of p-y Curves (Text in Persian)

بررسي ظرفيت باربري جانبي شمع هاي تحت بارجانبي در مجاورت زمين هاي شيب دار و همچنين زمين هاي مسطح ازجمله موضوعات موردبحث در زمينه مهندسي شالوده هاي عميق در دهه هاي اخير مي باشد. برآورد ميزان سختي جانبي لايه هاي خاك، يا به شكل ديگر ضريب واكنش بستر جانبي، چالشي قديمي در زمينه تشكيل منحني هاي p-y تجربي (آزمايشگاهي) و تئوري بوده است. در اين مقاله به كمك تحليل هاي عددي صورت گرفته در نرم افزار تفاضل محدود سه بعدي FLAC3D اقدام به برآورد سختي جانبي خاك تابع عمق z در طول شمع هاي بتني در عمق هاي مختلف در زمين هاي شيب دار و مسطح و در انواع خاك هاي چسبنده، اصطكاكي (دانه اي) و مختلط از نوع c- شده است. به منظور برآورد سختي جانبي خاك در عمق هاي مختلف به كمك اين روش عددي، منحني هاي p-y در عمق هاي مختلف در طول شمع بتني با مقطع دايروي تحت بارگذاري جانبي استاتيكي تا حد تسليم خاك استخراج شده است. از چندجمله اي درجه ششم براي تقريب رابطه مابين سختي جانبي خاك و پارامترهاي بدون بعد مشخصه هاي هندسي و مقاومتي خاك، شمع و فصل مشترك شمع-خاك استفاده شده است كه براي مولفه چسبندگي خاك به چندجمله اي درجه چهار كاهش يافته است. در پايان مقاله به منظور صحت سنجي روش عددي استخراج منحني هاي p-y در اين تحقيق، تعدادي آزمايش هاي معتبر بارگذاري جانبي شمع باروش تحقيق حاضر، مورد بررسي قرار گرفته اند و منحني هاي بار- تغييرمكان سر شمع براي آنها محاسبه شده است. نتايج صحت سنجي، توافق خوبي مابين نتايج آزمايش ها و روش عددي تحقيق حاضر به دست مي دهد.

Investigation of lateral bearing capacity of piles under lateral loading in the vicinity of soil slopes and level ground is one of the interesting issues in the engineering of the deep foundations in recent decades. In the meantime، the estimation of lateral stiffness of soil layers، coefficient of soil reaction، ks، is an old challenge on the basis of the creation of empirical (testing) and theoretical p-y curves. In this paper، we attempt to estimate lateral soil stiffness in the length of concrete piles in various depths in sloped ground and level ground and in the all type of soils، including cohesive soil، frictional (granular) soil and mixed soil، i.e. c-φ soil with the aid of numerical analysis in three dimensional finite difference software، Flac3D. For the purpose of estimating lateral soil stiffness، Ki، in different depths by means of this numerical method، the p-y curves have been derived in several depths in the length of concrete pile with circular section under static lateral loading up to the threshold of the yielding of soil materials. The empirical relationship established between soil lateral stiffness Ki and the effective dimensionless parameters on the Ki in general is calculated as a six order polynomial، and this six order polynomial reduces to a fourth order polynomial for the cohesion component of the soil. At the end of the paper، some well documented lateral loading tests by the present numerical method have been investigated for validation of the numerical method of derivation of the p-y curves and pile-head load deflection curves، H-y curves have been calculated and are compared with other results obtained by other researchers and methods. There are good agreements between test results and the results obtained from the numerical method presented in this paper.