مطالعۀ عددی عملکرد شمع‌های غیر‌متصل به کلاهک و شمع‌های معمولی

Abstract

در این پژوهش با استفاده از روش اجزاء محدود و به‌کارگیری نرم­افزار ABAQUS/CAE V۶.۱۳-۱ رفتار شمع­های متصل و غیرمتصل به کلاهک بررسی شده است و شرایط تنش، نشست و بار در خاک و شمع با یک‌دیگر مقایسه شده است. در حالت معمول استفاده از شمع ضمن کاهش مقدار بار انتقالی به خاک سطحی، منجر به کاهش نشست می­شود. در حالی که در شمع­های متصل به کلاهک در صورت وارد کردن یک لایه تغییرشکل‌پذیر بین دال و سرشمع توزیع فشار یک‌نواخت‌تری در قسمت زیرین دال ایجاد می­شود و عکس العمل­های تکیه­گاهی بین دال و سرشمع کاهش می­یابند. در این بررسی با لحاظ کردن خاک زیرین و لایه میانی به‌ترتیب از نوع ماسه و ماسه سیلیسی وضعیت نشست و تنش در خاک و مقدار بار شمع در حالت­های تک و گروه شمع، در دو حالت متصل و غیرمتصل به کلاهک بحث و بررسی شده است. نتایج نشان می­دهد با افزایش تعداد شمع، کاهش نشست در حالت متصل بیش‌تر از حالت غیرمتصل است. هم‌چنین اصطکاک جداری منفی در شمع­های غیرمتصل بر خلاف شمع­های متصل که در تمام طول شمع وجود دارد، در قسمتی از میانه طول شمع ایجاد می‌شود که دلیل آن نابرابر بودن نشست دال، شمع و خاک سطحی است. نیروی سرشمع­ها نیز در حالت متصل بیش‌تر از حالت غیرمتصل است که نشان‌دهندۀ تأثیر مثبت اجرای لایۀ میانی در کاهش بار و مقطع طراحی کوچک‌تر برای شمع است. به‌طورکلی نتایج بررسی­ها نشان می­دهد عملکرد شمع­های غیرمتصل به کلاهک از نظر نشست و باریری بهتر از نوع شمع­های متصل است. هم‌چنین در این تحقیق بررسی پارامتری در سیستم شمع غیرمتصل برای بهینه‌یابی ابعادی انجام شد که در نتیجه آن ضخامت ۱ متر برای لایه میانی، ضخامت ۶/۱ متر برای دال و قطر ۵/۰ متر و طول ۱۹ متر برای شمع به‌صورت بهینه به‌دست آمد.