ارزیابی تئوری رانکین در طراحی سازه های نگهبان خرپایی: یک مطالعه عددی بر توزیع فشار جانبی

طراحی متداول سازه های نگهبان خرپایی در عمل مهندسی، عمدتا بر اساس تئوری فشار جانبی رانکین استوار است که اندرکنش واقعی خاک و سازه را در نظر نمی گیرد. این پژوهش با بهره گیری از مدل سازی عددی سه بعدی پیشرفته در نرم افزار FLAC۳D، به مقایسه توزیع فشار جانبی واقعی با تئوری رانکین و ارزیابی پیامدهای آن بر طراحی اعضای سازه می پردازد. نتایج تحلیل های پارامتریک نشان می دهد که توزیع فشار جانبی به دلیل پدیده قوس زدگی (Arching) کاملا غیرخطی بوده و در محل اتصالات خرپا متمرکز می شود. نیروی جانبی کل در گودهای کم عمق به مراتب بیشتر از پیش بینی تئوری رانکین است، اما این اختلاف با افزایش عمق کاهش می یابد. مهم تر آنکه، محل اثر نیروی برآیند به طور میانگین در ۴۲/۰ ارتفاع گود از کف گود قرار دارد که به شکل قابل توجهی بالاتر از فرض یک سوم ارتفاع گود در تئوری رانکین است. این یافته ها آشکار می سازد که طراحی سنتی منجر به طراحی غیراقتصادی برای شمع قائم و درعین حال، طراحی بالقوه غیر محافظه کارانه برای عضو کلیدی پشت بند می شود که این امر بر ضرورت بازنگری در رویکردهای طراحی فعلی تاکید دارد.

کلیدواژه ها:

سازه نگهبان خرپایی ، فشار جانبی خاک ، اندرکنش خاک و سازه ، پدیده قوس زدگی ، تئوری رانکین