مدل سازی فیزیکی ارزیابی ظرفیت باربری شیروانی ماسه ای بهسازی شده با لبه

امروزه قرارگرفتن پی در کنار شیروانی­های خاکی همانند استقرار پی در نزدیکی گودبرداری­ها، دیواره­های نگهبان یا پی پل­ها و دکل­های انتقال برق امری اجتناب ناپذیر است. در زمان قرارگیری پی در کنار شیروانی خاکی، ظرفیت باربری نهایی آن بسته به فاصله استقرار از تاج شیروانی به مقدار قابل توجهی کاهش می­یابد. از این رو بهبود ظرفیت باربری و تثبیت شیروانی خاکی یکی از مهمترین چالش­ها به شمار می­آید. استفاده از لبه به عنوان محصورکننده پیوسته یک راه حل مناسب برای این موضوع می­باشد. پی لبه­دار ترکیبی از پی سطحی با لبه­های داخلی یا جانبی از جنس فولاد یا بتن مسلح می­باشد که با ایجاد شرایط محصورکنندگی در خاک زیر پی، تشکیل گوه­ی گسیختگی را به تراز نوک لبه انتقال می­دهد. در این تحقیق، مدل فیزیکی پی نواری بهسازی شده با یک طرف لبه در مجاورت شیروانی ماسه­ای، تحت بارگذاری قائم مورد ارزیابی قرار گرفت. تاثیر پارامتر­های عمق لبه (Hs) و فاصله قرارگیری پی از تاج شیروانی (b) بر ظرفیت باربری و نشست بررسی شد. ارزیابی نتایج نشان داد که، استفاده از لبه موجب بهبود ظرفیت باربری و مقدار نشست می­گردد. با افزایش عمق لبه (Hs=۱, ۲, ۳, ۴B)، بسته به محل قرارگیری پی نسبت به تاج شیروانی، ظرفیت باربری در محدود ۱۰۴ تا ۲۳۲ درصد نسبت به حالت بهسازی نشده افزایش می­یابد. به منظور ارزیابی اثر فاصله قرارگیری پی از تاج شیروانی، سه فاصله ۰، ۱ و ۲ برابر عرض پی به عنوان پارامتر متغیر در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که، افزایش فاصله قرارگیری پی از تاج شیروانی موجب افزایش ظرفیت باربری در حالت بدون بهسازی می­گردد. استفاده از لبه در پی مستقر بر تاج شیروانی ماسه­ای بیشترین تاثیر بر ظرفیت باربری را داشته و با افزایش فاصله قرارگیری پی نسبت به تاج شیروانی تاثیر استفاده از لبه کاهش می­یابد. همچنین استفاده از لبه به عنوان بهسازی موجب کاهش نشست می­گردد. فاکتور کاهش نشست بسته به افزایش عمق لبه و کاهش فاصله قرارگیری پی از تاج شیروانی در محدوده ۴ تا ۷۲ درصد کاهش می­یابد. علاوه بر این، تاثیر استفاده از لبه بر نشست نامتقارن و مکانیسم گسیختگی آن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به خوبی نشان داد که، پی مستقر در مجاورت شیروانی ماسه­ای دارای نشست نامتقارن و در جهت عقربه­های ساعت بوده که با استفاده از لبه جهت نشست نامتقارن تغییر می­یابد. در زمان قرارگیری پی در مجاورت شیروانی و در نشست ۱۵ درصدی عرض پی با افزایش طول لبه (Hs=۱B, ۳B) مقدار کج شدگی نامتقارن پی به ترتیب ۴۶ تا ۲۴ درصد کاهش می­یابد. همچنین، استفاده از لبه موجب تغییر مکانیسم گسیختگی گشته و بسته به ارتفاع لبه و فاصله پی از تاج شیروانی مکانیسم گسیختگی از حالت گسیختگی سطحی و کم عمق به گسیختگی دامنه و پای شیروانی تغییر می­یابد.

کلیدواژه ها:

Sandy slope ، skirted foundation ، physical modeling ، bearing capacity ، settlement ، failure mechanism ، شیروانی ماسه ای ، مدل سازی فیزیکی ، ظرفیت باربری ، نشست ، مکانیسم گسیختگی ، پی لبه دار