تأثیر میزان تراکم خاک در رفتار لرزه ای شمع در نهشته های مستعد روانگرایی حین زلزله

سازه­ها در مناطق ماسه­ای شل و نیمه­شل اغلب بر روی فونداسیون­های شمعی بنا می­شود. اگر لایه­های ماسه­ای اشباع، باشد، وقوع پدیده روانگرایی بسیار محتمل می­شود. روانگرایی و اثرات آن یکی از اصلی­ترین دلایل خرابی شمع­ها و سازه­های متکی بر آن­ها در زلزله­های اخیر گزارش شده است. یکی از پارامترهای تأثیرگذار در رفتار دینامیکی شمع در مناطق مستعد روانگرایی دانسیته نسبی خاک می­باشد. با افزایش دانسیته نسبی، مدول الاستیسیته، زاویه اصطکاک داخلی، و عدد نفوذ استاندارد خاک افزایش می­یابد. با توجه به روابط موجود در علم مکانیک خاک افزایش دانسیته نسبی موجب افزایش ظرفیت باربری شالوده­ها، بهبود خواص خاک، کاهش نشست نا­مناسب، پایداری شیروانی­ها و کاهش خطر روانگرایی می­شود. می­توان اذعان کرد خاک با دانسیته نسبی بالا از نظر مهندسین خاکی مناسب جهت فعالیت­های ژئوتکنیکی است و شرایط ایده­آلی را حداقل برای طراحی­های استاتیکی فراهم می­کند. در این مقاله با بررسی رفتار شمع­های بتنی و فولادی با قطر­های مختلف در خاک­های ماسه­ای با دانسیته نسبی مختلف تحت پنج زلزله با فرکانس و­ شتاب بیشینه مختلف، اثر دانسیته نسبی بر روی رفتار شمع و خاک و دو مکانیزم مهم خرابی شمع­ها در مناطق مستعد روانگرایی یعنی خمش و کمانش مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور تحلیل تنش- کرنش غیر خطی با استفاده از نرم­افزار تفاضلات محدود flac در حالت کرنش مسطح و در نظر گرفتن مدل رفتاری غیر خطی برای روانگرایی خاک انجام گردید. نتایج نشان دادند که افزایش میزان تراکم خاک اگرچه موجب کاهش عمق روانگرایی و متعاقباً کاهش وقوع کمانش شمع می­شود، اما احتمال وقوع گسیختگی خمشی و برشی را افزایش می­دهد.