رفتار کمانشی شمع‌ها در خاک‌های روانگرا

Abstract

شمع‌ها در واقع ستون‌های لاغری هستند که به صورت جانبی متکی به خاک پیرامون خود می‌باشند. شمع‌هایی که از لایه‌های خاک روانگرا عبور می‌کنند، در اثر روانگرایی حاصل از زلزله، تکیه‌گاه جانبی خود را تا حد زیادی از دست می‌دهند. در این حالت شمع می‌تواند همانند ستون حمایت نشده، آمادگی برای ناپایداری محوری داشته باشد. این ناپایداری می‌تواند به کمانش جانبی شمع در جهت ضعیف‌تر و ایجاد مفصل مومسان بیانجامد. در سالیان گذشته موردهای زیادی از گسیختگی پی شمعی پل‌ها و ساختمان‌ها در اثر روانگرایی لایه‌های خاک پس از زلزله گزارش شده که فروریزش سازه‌های متکی به آنها را به همراه داشته است، در حالی که این شمع‌ها بیشتر بر مبنای آیین‌نامه‌های معتبری همچونJRA وNEHRP طراحی شده بودند. بنابراین، به نظر می‌رسد رفتار این گونه شمع‌ها و روش تحلیل آن‌ها به طور کامل شناخته شده نیست. در این پژوهش برای محاسبه ظرفیت کمانشی شمع‌ها در خاک‌های لایه‌ای روانگرا، از کمینه کردن کارمایه گرفته کل به روش عددی با در نظر گرفتن تغییر شکل مناسب برای شمع به روش ریلی- ریتز (Rayleigh-Ritz) استفاده شده است. همچنین با ارائه یک روش کاربردی برای ارزیابی کمانشی شمع‌ها در خاک‌های لایه‌ای، رابطه‌هایی برای محاسبه طول مؤثر شمع در خاک‌های روانگرا ارائه شده که به وسیله آن می‌توان با در اختیار داشتن سختی شمع و خاک و نیز ضخامت لایه روانگرا، نیروی‌کمانشی شمع را به‌دست آورد. این روش برای شمع‌های امتداد یافته که بیشتر در پایه پل‌ها به کار می‌رود نیز به کار می‌رود.