مدلسازی عددی اندرکنش شمع و خاک روانگرا با استفاده از روش فنر غیرخطی

Abstract

کاهش مقاومت و سختی خاک در اثر روانگرایی باعث ایجاد لنگرهای خمشی و تغییرشکل‌های جانبی زیادی در شمع‌های واقع در خاک روانگرا می‌شود. در این تحقیق برای بررسی رفتار شمع در محیط روانگرا از آنالیز دینامیکی همبسته اندرکنش خاک-شمع-سازه (SPSI) استفاده شده است. اندرکنش شمع-خاک با استفاده از روش فنر غیرخطی دینامیکی p-y شبیه‌سازی شده است. تاثیرات روانگرایی با استفاده از یک ضریب کاهنده به مقاومت جانبی شمع اعمال می‌گردد. رفتار خاک روانگرا با استفاده از مدل چند تسلیمی وابسته به فشار مدلسازی می‌شود. برای شبیه‌سازی اندرکنش فازهای جامد و سیال خاک اشباع بر مبنای تئوری محیط متخلخل اشباع از فرمولاسیون همبسته u-p استفاده شده است. به‌منظور تایید صحت مدل عددی، نتایج مدل عددی با داده‌های دو آزمایش سانتریفیوژ مقایسه شده است. پس از صحت‌سنجی مدل عددی، برای بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر پاسخ دینامیکی شمع و فشار جانبی وارد بر شمع، آنالیز پارامتریک انجام شده است. پارامترهای مورد بررسی شامل ضخامت لایه روانگرا، فرکانس تحریک ورودی، گیرداری سر شمع، سختی شمع، شتاب ماکزیمم ورودی و دانسیته نسبی خاک روانگرا می‌باشند. نتایج مطالعه پارامتریک نشان داد که فشار جانبی وارد بر شمع تقریباً در عمق لایه روانگرا شده ثایت بوده و حدود 7 الی 10 درصد فشار سربار کل در پایه لایه روانگرا می‌باشد.