بررسی عملکرد شمع های رانده شده در خاک های دانه ای و مقایسه با شمع های کوبیده شده از طریق مدل سازی عددی
چکیده
روش نفوذ استاتیکی شمع در خاک های دانه ای نسبت به روش سنتی آن مزیت های بسیاری دارد که باعث افزایش استفاده از این روش برای اجرای شمع ها در سازه ها گردیده است. در نتیجه مدل سازی و بررسی دقیق این مسئله از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پژوهش روش های مختلف مدل سازی نفوذ استاتیکی شمع لوله ای درون خاک دانه ای که از دسته مسائل با تغییرشکل زیاد است از طریق نرم افزار abaqus به روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفته است. بطور کلی از دو نوع رفتار خاص لاگرانژی و اویلری جهت مدل سازی-ها استفاده شده است. در رفتار لاگرانژی که مصالح شمع و خاک بصورت لاگرانژی معرفی می گردد، مدل سازی ها به دو روش ساده و zipper انجام می گیرد. در این روش ها المان ها به شدت تحت تأثیر تغییرشکل ها قرار گرفته و در مواردی حتی با اعمال دستورات لازم جهت اصلاح المان ها تحلیل کامل مسائل امکان پذیر نیست. در رفتار اویلری مطابقت بسیار زیادی با مسائل با تغییرشکل زیاد از جمله نفوذ شمع در خاک دیده می شود. مزایا و معایب روش های مدل سازی شده به طور کامل مورد ارزیابی قرار گرفته است. پس از انتخاب مناسب ترین روش به مطالعه بر روی پارامترهای مختلف شمع و خاک و تأثیر آن ها بر روی ظرفیت باربری پرداخته و بهینه ترین وضعیت مشخص شده است. پارامترهای مورد بررسی برای مطالعه؛ سرعت نفوذ، قطر، ضخامت، طول و نوع شمع می باشد که برای نفوذ شمع در دو نوع خاک دانه ای مورد ارزیابی قرار گرفته است. پس از تعیین سرعت بهینه ی نفوذ شمع، با مدل سازی یک مسئله ی دیگر از نفوذ استاتیکی شمع در خاک که با شرایط و پارامترهای نمونه واقعی که به صورت دینامیکی وارد خاک شده است، کاملاً مشابه می باشد، به مقایسه ظرفیت باربری شمع در هر دو روش نفوذ پرداخته شده است. نتایج تحلیل ها نشان دهنده ی بهبود بسیار بالای باربری اصطکاکی در شمع های رانده شده در خاک می باشد. این در حالی است که به مقدار جزئی از مقاومت اتکایی اینگونه شمع ها به نسبت شمع های کوبشی کاسته می شود.