مدل‌سازی دیوارهای خاکی مسلح‌شده با نوارهای فلزی به‌روش اجزاء مجزا

Abstract

روش اجزاء مجزا در سال ۱۹۷۱ در مدل‌سازی جابه‌جایی توده‌های سنگی، و در دهه‌یٓ۹۰ در مدل‌سازی مسائل مکانیک خاک و پی به کار گرفته شد. در این تحقیق، از این روش برای مدل‌سازیِ دیوارهای خاکیِ مسلح توسط نوارهای فلزی استفاده شده است. بدین‌منظور، مجموعه‌ی خاک و مسلح کننده به تعدادی عضوهای ذوزنقه‌یی تقسیم‌بندی شده‌اند که هر عضو شامل یک نوار تقویت است. در وجوهی که خاک با خاک در تماس است، اتصال عضوها با استفاده از دو فنر برشی و قائم صورت می‌گیرد . رفتار این فنرها به‌صورت کشسانی ـ خمیری بوده و خصوصیات آنها با توجه به پارامترهای خاک تعیین می‌شود. در وجه تماس عضو با سطح گسیختگی، چهار فنر قرار داده می‌شود. دو فنر اضافه به‌منظور اعمال اثر نیروی کشش و برش مسلح‌کننده‌ها پیش‌بینی شده‌اند. سختی فنر کششی مسلح‌کننده‌ها با توجه به رفتار اصطکاک خاک و نوار، و سختی فنر برشی با استفاده از نظریه‌ی تیر بر بستر ارتجاعی در طول مقاوم مسلح‌کننده‌ها محاسبه شده است. با استفاده از محاسباتِ ماتریسیِ نیروها در وجوه هر عضو، ماتریس سختی عضوها تعیین و از ترکیب آن‌ها ماتریس سختی کل سازه حاصل می‌شود. با اعمال نیروها به مجموعه، دستگاه ماتریسی تحلیل گردیده و تغییر طول فنرها با استفاده از تغییر مکان نسبی دو ضلع مجاور تعیین می‌شود. محاسبه‌ی نیروها از حاصل‌ضرب سختی فنرها در تغییر طول آن‌ها به دست می‌آید. به‌منظور کنترل نتایج مدل‌سازی و ارائه‌ی قابلیت‌ها و کارایی آن یک برنامه‌ی رایانه‌یی به‌زبان فرترن نوشته شده و مثال‌های متعددی مورد تحلیل قرار گرفته‌اند. تحلیل استاتیک و دینامیک سازه‌های خاک مسلح که در روش‌های تحلیل سنتی با کاستی‌ها و معایب زیادی همراه‌اند به‌راحتی و با اطمینان کافی در حالات مختلف بارگذاری بررسی شده‌اند.