بررسي آزمايشگاهي و تحليلي رفتار پي راديه شمع متصل و غيرمتصل

Experimental and Analytical Study of connected and non-connected piled raft foundations

در پي راديه شمع برخلاف گروه شمع، پي و شمع­‌ها هم‌زمان در انتقال بار به خاك نقش بازي مي­‌كنند. تمركز تنش برشي و لنگر خمشي در محل اتصال شمع به پي در پي راديه شمع مي­تواند موجب گسيختگي سازه‌­اي گردد حال ‌آن كه هنوز ظرفيت باربري ژئوتكنيكي شمع‌­ها كاملاً بسيج نشده است. اين مشكل مي­‌تواند با جداسازي شمع­‌ها از پي و قرار دادن يك ‌لايه­ خاك بين سر شمع‌ها و كف پي و استفاده از پي راديه شمع غيرمتصل مرتفع شود. اين لايه خاك در پي­‌هاي راديه شمع غيرمتصل لايه مياني ناميده مي­‌شود. در پي راديه شمع غيرمتصل لايه مياني نقش مهمي در بسيج كردن ظرفيت باربري خاك بستر، تنظيم مكانيزم انتقال بار و تغيير سختي كل سيستم بازي مي­‌كند. به دليل رفتار بسيار پيچيده پي راديه شمع متصل و غيرمتصل، تخمين سختي و نسبت تقسيم بار در اين سيستم­‌ها براي طراحي اوليه مشكل مي‌­باشد. در پژوهش حاضر، روشي تحليلي جهت محاسبه سهم باربري شمع‌­ها از كل بار وارده و سختي در پي راديه شمع متصل و غيرمتصل بر اساس نتايج آزمايش بر روي پي سطحي و گروه شمع ارائه‌ شده است. اين مدل با انجام 21 آزمايش بر روي پي بدون شمع، گروه شمع، پي راديه شمع غيرمتصل و متصل مورد صحت سنجي قرار گرفته است. با توجه به نتايج به ‌دست ‌آمده، افزايش تعداد و طول شمع­ها موجب بهبود ظرفيت باربري مي­گردد؛ در پي راديه شمع غيرمتصل با افزايش ضخامت لايه مياني سهم باربري شمع­‌ها، سختي و ظرفيت باربري سيستم كاهش مي­‌يابد.

In the piled raft foundation, in contrast to the pile group, both raft and piles transfer the imposed load to the foundation soil. The concentration of shear stresses and bending moments at the connection point of the pile and raft in the piled raft may cause a structural collapse in the pile while the geotechnical bearing capacity of the pile has not fully mobilized. This problem may be solved by disconnecting the piles from raft and inserting a soil layer between the piles and the raft. This layer in non-connected piled rafts is called cushion. In a non-connected piled raft, the cushion plays an important role to mobilize the bearing capacity of the foundation soil, adjusting the load transfer mechanism, and changing the system stiffness. The behavior of a connected and non-connected piled raft is too complicated to easily estimate the load sharing ratio and stiffness for the preliminary design. In the present research, based on the test results of the pile group and the unpiled raft, an analytical approach is introduced to calculate the load sharing ratio and the stiffness of the connected and non-connected piled rafts. To verify the proposed analytical model accuracy, 21 small scale tests on the unpiled raft, pile group, connected and non-connected piled rafts were conducted. According to the results increasing the number and length of piles, increases the bearing capacity. In a non-connected piled raft, increasing the cushion thickness decreases the load sharing ratio of piles, stiffness, and bearing capacity of the system.