23291

مدلسازي گروه شمع در خاك رس اصلاح شده تحت بارگذاري جانبي لرزه اي و شبه استاتيكي توسط روش تير بر روي بستر غيرخطي وينكلر در نرم افزار اپن سيز

كارشناسي ارشد

ژئوتكنيك

1399/9/5

دكتر محمد حسن بازيار

عمران

هدف از اين پژوهش، بررسي قابليت روش تير بر روي بستر غير خطي وينكلر به منظور مدل كردن شمع در خاك اصلاح شده، تحت بارگذاري جانبي شبه استاتيكي و لرزه اي ميباشد. اين روش در مقايسه با روش محيط هاي پيوسته روش پر كاربردتري است زيرا كه زمان تحليل آن كمتر بوده و فرآيند مدلسازي به اين روش نيز نسبتا آسانتر است. در اين تحقيق به نحوه كاليبره كردن پارامترهاي مربوط به مدلسازي گروه شمع در خاك رس اصلاح شده به روش تير بر روي بستر غير خطي وينكلر پرداخته شده است. قابليت مدل عددي مذكور در تخمين رفتار گروه شمع در رس اصلاح شده (و نشده) تحت هر دو نوع بارگذاري جانبي شبه استاتيكي و لرزه اي در مقايسه با تست هاي سانتريفوژ، صحت سنجي شده است. براي مدلسازي لرزه اي گره شمع، ابتدا پاسخ لرزه اي زمين بصورت غير خطي (در برنامه ديپ سويل ) بدست آمده و سپس پاسخ جابجايي - زمان در عمق هاي مختلف به المان هاي وينكلر تغذيه شدند. پاسخ لرزه اي گروه شمع در رس نرم اصلاح شده (و نشده) به صورت پاسخ شتاب و جابجايي كلاهك در برابر شتاب ماكزيمم ورودي و همچنين پاسخ ممان خمشي و جابجايي در امتداد شمع ارائه و بررسي شدند كه تطابق قابل قبولي در مقايسه با نتايج تست هاي سانتريفوژ حاصل شد. انجام مطالعات پارامتريك نشان داد كه هرچه پريود غالب زلزله به پريود اساسي سيستم گروه شمع نزدكتر باشد، پاسخ قدرتمندتري از گروه شمع بدست ميآيد. اصلاح خاك رس باعث كاهش پاسخ شتاب، جابجايي و ماكزيمم خمش شمع در مقايسه با خاك اصلاح نشده شد. اين كاهش براي شتاب ماكزيمم و جابجايي ماكزيمم كلاهك و ماكزيمم لنگر خمشي شمع ميتواند تا 30% ، 17% و 69% نيز باشد. طبق مطالعات انجام گرفته در اين تحقيق، اين كاهش پاسخ به علت كاهش پارامترهاي طيفي (شتاب و جابجايي) خاك اصلاح شده در مقايسه با خاك اصلاح نشده ميباشد. براي پيش بيني دقيق تر پاسخ گروه شمع در خاك اصلاح شده مشاهده شد كه در نظر گرفتن اصلاح خاك در هنگام محاسبه پاسخ غيرخطي زمين ضروري ميباشد. نظر به فرضيات مستتر در مدلسازي به روش تير به روي بستر وينكلر ميتوان ابعاد بكار برده شده براي بلوك سيماني ( D9D 23D 23 ) را ابعاد «نامحدود» در نظر گرفت بطوري كه اصلاح خاك در ابعادي بزرگتر از آن از نظر بهبود پاسخ شمع، فايده اي نخواهد داشت.

1399/12/26

Modeling Seismic Behavior of Pile Groups in Improved Soft Clay Under Seismic and Quasi-Static Lateral Loading Using Beam on Nonlinear Winkler Foundation Method Implemented in OpenSees

11/26/2021 12:00:00 AM

The purpose of this study is to investigate the capability of the Beam on Nonlinear Winkler Foundation (BNWF) method to model pile groups in improved soft clay under lateral quasi-static and seismic loading. The soil profile consisted of four lightly overconsolidated soft clay layers overlaid on dense sand. The pile group included 4 steel pipe-piles in a symmetrical 22 configuration and with a center-to-center spacing of 3D and 7D, where D is the pile diameter. To model the seismic behavior of the pile group, the nonlinear seismic response of the ground was first obtained (in DeepSoil). The obtained displacement-time histories were then fed into the Winkler elements at different depths along the pile. Comparing the predicted and centrifuge-measured results indicated a reasonable agreement for the free-field and pile group response, validating the utilized BNWF model. Parametric studies showed that when the predominant period of an earthquake gets closer to the fundamental period of the pile group system, the response of the pile group becomes stronger. Clay improvement, however, reduced the acceleration, displacement, and the maximum bending moments of the piles compared to those for piles in unimproved clay. Parametric studies indicated that the reduction in acceleration and displacement of the cap and the maximum bending moment of the piles can be up to 30%, 17%, and 69%, respectively. This decrease in response was due to the reduction of spectral parameters (acceleration and displacement) of the improved soil compared to the unimproved soil. To accurately predict the response of the pile group in the improved soil, the nonlinear response of the soil should be estimated considering the soil improvement and using the improved soil parameters. According to the inherent assumptions in modeling by BNWF, the dimensions used for the CDSM block (23D 23D  9D) can be considered as "infinite" dimensions under seismic loading conditions such that soil improvement in larger dimensions may not be further useful in terms of pile response improvement.