تعيين ضرايب ظرفيت باربري شالوده هاي حلقوي به كمك روش خطوط مشخصه تنش

Determination of bearing capacity factors of ring footings using the method of stress characteristics

در اين مقاله، ظرفيت باربري شالوده هاي حلقوي تحت بار قائم مورد مطالعه قرار گرفته است. استفاده از اين نوع شالوده در مقايسه با شالوده دايروي اقتصادي‌تر مي‌باشد. زيرا از مصالح كمتري استفاده مي شود. اين در حاليست كه تحقيقات نظري كمي در خصوص ظرفيت باربري اينگونه شالوده ها در ابيات فني موجود است. روش تحليلي مورد استفاده در اين مقاله، روش خطوط مشخصه از نوع تنش مي‌باشد كه از آن، جهت تعيين ظرفيت باربري شالوده حلقوي بر روي سطح افقي زمين استفاده شده است. در محاسبات، از اصطكاك ميان خاك و سطح زبر شالوده صرف نظرشده است. خاك زير شالوده، از نوع اصطكاكي چسبنده بوده و براي آن، از معيار گسيختگي مور- كولمب استفاده شده است. در اين مقاله، با استفاده از مفهوم اصل رويهم گذاري كه اولين بار توسط ترزاقي براي تعيين ظرفيت باربري شالوده هاي سطحي بكارگرفته شد، ضرايب ظرفيت باربري براي شالوده هاي حلقوي بدست آمده است. هندسه شالوده حلقوي با كمك نسبت شعاع داخلي به شعاع خارجي تعريف شده و ضرايب ظرفيت باربري براي نسبت هاي مختلف صفر (حالت دايروي)، 25/0، 5/0، 7/0 و 9/0 بدست آمده است. جهت ارزيابي روند صحيح مدل سازي، مقادير بدست آمده با مقادير موجود در ادبيات فني مقايسه شده كه نشان‌دهنده تطابق خوبي با نتايج كسب شده مي باشد. مقادير اين ضرايب بصورت جدول، نمودار و رابطه هاي رياضي جهت كاربرد در مهندسي ژئوتكنيك ارايه شده است. در پايان، با درنظرگفتن چندين مثال، نشان داده شده است كه استفاده از معادله ساده شده ظرفيت باربري، نسبت به يك تحليل دقيق خميري، جوابهاي كمتر و درنتيجه محافظه كارانه تري را نتيجه مي دهد و درنتيجه، با اطمينان خاطر مي توان از اين شيوه استفاده كرد.

In this paper, the bearing capacity of ring footing is investigated. Ring footings are more economical in comparison with circular footings since less material is used in their construction. However, less investigation regarding the behavior and the bearing capacity of ring footings exits in the literature. The method of characteristics is applied in the present research in order to find the bearing capacity factors, which have been introduced in the so-called Terzaghi’s bearing capacity equation. The ring footing is assumed to be located on the horizontal ground surface, which carries vertical and centric load. The roughness between the footing base and the ground is ignored. The soil is assumed frictional-cohesive, which obeys Mohr-Coulomb yield criterion. The values of the bearing capacity factors are obtained for a wide range of soil friction angle (0~50 deg) and for different ring geometries in terms of the ratio of internal to outer ring radii (n), where n = 0, 0.2, 05, 0.7, and 0.9. The variations of the factors with n are presented in the forms of tables, graphs, and mathematical equations. The magnitude of the obtained factors is compared with the available data published in the literature. Comparisons show that there is good agreement between the results. In the end, by using some optional examples, it is shown that using the proposed bearing capacity equation for a ring footing is safe and conservative in comparison to applying a direct and rigorous plastic analysis.