تحلیل شمع مخروطی در خاک ماسه ای

تحقیقاتی که تاکنون بر روی شمع های مخروطی صورت گرفته، نشان دهنده برتری این شمع ها نسبت به شمع های استوانه ای در میزان ظرفیت باربری است. در این پایان نامه با استفاده از روش تفاضل محدود عملکرد شمع های مخروطی در خاک ماسه ای مورد بررسی قرار می گیرد. نرم افزار مورد استفاده در این سری از تحلیل ها flac3d است. برای واسنجی نتایج تحلیل عددی توسط نرم افزار، از نتایج تجربی بارگذاری صحرایی و آزمایشگاهی استفاده شده است. بارگذاری ها در دو حالت بارگذاری قائم و بارگذاری افقی صورت گرفته است. شمع های مورد استفاده در این تحلیل ها در سه گروه مختلف با ارتفاع های متفاوت قرار دارد. هر گروه از شمع ها نیز به نوبه خود دارای دو دسته شمع با میانگین قطر یکسان هستند. در هر دسته شمع برای مقایسه نتایج، یک شمع استوانه ای نیز قرار دارد. تحلیل های صورت گرفته حاکی از برتری نسبی شمع های مخروطی نسبت به شمع های استوانه ای در بارگذاری قائم در خاک یکنواخت است. برای حالتی که شمع در خاک ماسه ای سست و نوک شمع بر روی خاک ماسه ای متراکم است، ظرفیت باربری شمع مخروطی از نمونه استوانه ای کمتر است. در همه حالات بارگذاری جانبی، شمع مخروطی عملکرد بهتری نسبت به شمع استوانه ای از خود نشان می دهد. در بارگذاری جانبی، ماکزیمم لنگر خمشی در یک سوم ارتفاع بالای شمع رخ می دهد که در این مکان شمع مخروطی دارای سطح مقطع بزرگتری نسبت به شمع استوانه ای است. همچنین ماکزیمم نیروی برشی در سرشمع رخ می دهد که برای این حالت نیز نمونه شمع مخروطی دارای توزیع مصالح بهتری است. در آخر اثر پارامترهای مختلف خاک بر روی ظرفیت باربری جانبی شمع مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحلیل ها افزایش پارامترهای مختلف خاک باعث افزایش ظرفیت باربری شمع می شود که از این میان تاثیر زاویه اصطکاک داخلی خاک از بقیه پارامترها بیشتر است و نسبت پوآسون خاک دارای کمترین میزان تاثیر است.