26934

بررسي عوامل موثر بر ظرفيت محوري مهارهاي مارپيچي در خاك ماسهاي با مدل فيزيكي

دكتري تخصصي (PhD)

مهندسي عمران- خاك و پي

1394

1401/2/27

علي اكبر حشمتي

حسين صالح زاده

مهندسي عمران

امروزه نياز به روش هاي نوين در صنعت مهندسي ژئوتكنيك بخصوص در مباحث فونداسيون هاي عميق كه معايب روش هاي پيشين را برطرف نموده باشند، بيش از پيش احساس مي شود. يكي از اين نوع فونداسيون ها، شمع/مهار هاي پيچي يا مارپيچي مي باشند كه علاوه بر داشتن باربري قابل توجه نسبت به شمع هاي استوانه اي، نياز به كوبش نيز ندارند. با وجود افزايش توجه به مهار هاي مارپيچي، هنوز مسائل زيادي در رابطه با رفتار اين مهار ها مجهول مانده اند. هدف از اين تحقيق، مشاهده مكانيزم گسيختگي مهار هاي مارپيچي تحت بار يكنواخت كششي با در نظر گرفتن اثر دست خوردگي حين نصب و بررسي تاثير پارامترهاي عمق قرارگيري، نسبت پره و نسبت فاصله صفحات در خاك ماسه اي نيمه متراكم بر مكانيزم گسيختگي توسط مدلسازي سانتريفيوژي بود. بدين منظور پس از طراحي و آماده سازي دستگاه بارگذاري و ثبت كننده اطلاعات، ابتدا 16 آزمايش سانتريفيوژي بر روي مدل هاي كامل و كوچك مقياس مهار مارپيچي به منظور بررسي وجود اثر مقياس بر باربري مهارها انجام شد. در ادامه، 17 آزمايش سانتريفيوژي در مرحله دوم به روشي نوين و با هدف مشاهده مكانيزم گسيختگي مهار مارپيچي و بررسي تاثير پارامترهاي ذكر شده بر آن، انجام گرديد. نتايج بدست آمده از آزمايشهاي مرحله اول نشان داد كه به منظور جلوگيري از تاثير اندازه دانه ها بر باربري خالص صفحات مارپيچي، بايستي نسبت اندازه شعاع موثر به قطر ميانگين ذرات خاك بيشتر از 16 باشد (W/d50>16). نتايج آزمايش هاي مرحله دوم نيز نشان داد كه مكانيزم گسيختگي در حالت سطحي، بصورت مخروط ناقص وارونه است كه بيانگر گسيختگي برشي كلي مي باشد. اما در حالت عميق، مكانيزم گسيختگي بصورت جريان چرخشي در خاك بود كه نشان دهنده گسيختگي برشي موضعي در خاك مي باشد. نسبت عمق بحراني كه در آن تغيير مكانيزم گسيختگي رخ داد، برابر با H/D=4 بود. همچنين افزايش نسبت پره (D/d) منجر به افزايش نيروي باربري نهايي و كاهش فشار باربري نهايي شد. مكانيزم گسيختگي در حالت سطحي با افزايش نسبت پره از حالت گسيختگي برشي كلي به جريان چرخشي خاك تغيير نمود. از سوي ديگر، بررسي ارتباط ضريب شكست بدون بعد Nq با نسبت پره در اين آزمايشها نشان داد كه افزايش نسبت پره در نسبت عمق مدفون يكسان، منجر به كاهش ضريب مذكور مي گردد. بررسي اثر نسبت فاصله صفحات (S/D) بر مكانيزم گسيختگي و بردارهاي تغييرشكل خاك نيز نشان داد كه در صورت رعايت فاصله S/D>=3 بين صفحات مارپيچي مجاور، اندركنش اين صفحات در مهار چندصفحه اي به ميزان بسيار كمي خواهد رسيد و قابل اغماض خواهد بود.

1401/06/08

Investigation of factors affecting the axial capacity of helical piles in sandy soil by physical modeling

5/17/2023 12:00:00 AM

Today, the need for new methods in the geotechnical engineering industry, especially in the deep foundations, which have eliminated the disadvantages of the previous methods, is felt more than ever. One of these types of foundations are screw or spiral piles/piles, which, in addition to having a significant load compared to cylindrical piles, do not need to be hammered. Despite the increasing attention to helical restraints, many issues regarding the behavior of these restraints remain unknown. The purpose of this research was to observe the rupture mechanism of spiral braces under uniform tensile load by considering the effect of handling during installation and to investigate the effect of the parameters of placement depth, blade ratio and plate distance ratio in semi-dense sandy soil on the rupture mechanism by centrifugal modeling. . For this purpose, after designing and preparing the loading and data recording device, first 16 centrifuge tests were performed on the full and small scale models of the spiral harness in order to check the existence of scale effect on the load of the harnesses. In the following, 17 centrifugation tests were performed in the second stage in a new way with the aim of observing the mechanism of spiral restraint breakage and investigating the effect of the mentioned parameters on it. The results obtained from the first stage tests showed that in order to prevent the effect of grain size on the net load of spiral plates, the ratio of the effective radius size to the average diameter of the soil particles should be greater than 16 (W/d50>16). The results of the second stage tests also showed that the breaking mechanism in the surface state is in the form of an incomplete inverted cone, which indicates a general shearing failure. But in the deep state, the rupture mechanism was a rotating flow in the soil, which indicates a local shear rupture in the soil. The ratio of the critical depth in which the rupture mechanism change occurred was equal to H/D=4. Also, increasing the blade ratio (D/d) led to an increase in the final bearing force and a decrease in the final bearing pressure. The rupture mechanism in the surface state changed from the general shear rupture state to the rotating flow of the soil with the increase of the blade ratio. On the other hand, investigating the relationship between the dimensionless refractive index Nq and the vane ratio in these experiments showed that increasing the vane ratio at the same buried depth ratio leads to a decrease in the said coefficient. Investigating the effect of the plate distance ratio (S/D) on the rupture mechanism and soil deformation vectors also showed that if the distance S/D>=3 between the adjacent spiral plates is observed, the interaction of these plates will reach a very low level in the multi-plate restraint. It will be negligible.

مهار مارپيچي , مدلسازي سانتريفيوژي , اثر مقياس , مكانيزم گسيختگي

failure mechanism , scale effects , centrifuge modeling , helical anchor

Hamed noori

Ali akbar Heshmati, Hossein Salehzadeh