استفاده از ریزشمع در بهبود ظرفیت باربری خاک و طراحی بهینه آن

یکی از روشهای موثردر بهبود ظرفیت باربری خاک و کاهش نشست پی ها ، اجرای ریزشمع در زیر فونداسیون می باشد. روشهای متداول اجرای شمعهای بتنی در جا و یا کوبیدن شمعهای پیش ساخته توأم با دست خوردن خاک اطراف شمع می باشد، لیکن ریز شمع ها به دلیل قطر کوچک و نحوه خاص اجرا کمترین دست خورد گی را در خاک زیر پی ایجاد کرده و بعلاوه سرعت اجرای بالاتر و هزینه کمتری را نیز به همراه دارند. از اینرو در دو دهه اخیر استفاده از ریز شمع به عنوان یک گزینه مناسب و آسان نسبت به استفاده از شمع و یا سایر روشهای بهبود ظرفیت باربری خاک همچون تراکم دینامیکی مطرح شده و در بسیاری از پروژه ها به کار برده شده است. مسئله کمینه سازی هزینه های ساخت همواره یکی از چالش های پیمانکاران و مهندسین ژئوتکنیک بوده است. در مورد ریز شمعها، تحلیل هزینه ای بسیارکمی درزمینه کاهش هزینه های اجرایی با رویکرد تغییر چیدمان ریز شمع ها در پی و کاهش تعداد آنها با استفاده از روش های بهینه سازی انجام گرفته است. در این تحقیق ضمن بررسی روشهای متداول طراحی ریز شمع ها، به ارائه یک الگوریتم طراحی برای تعیین چیدمان ، قطر میلگرد تقویتی و طول بهینه ریز شمع ها، مبتنی بر یک الگوریتم ژنتیک پرداخته شده است. تابع هدف شامل کلیه هزینه های اجرائی ریز شمعها بوده و قیود طراحی حاکم بر مسئله بهینه سازی نیز با توجه به محدودیت های اجرایی فواصل ریز شمع ها از یکدیگر ، تنشها و تغییر مکانهای مجاز زیر پی تعریف شده اند. در انتها برای نشان دادن قابلیت و عملکرد برنامه نوشته شده،یک مثال عددی از طراحی ریز شمع ها در زیر یک مجموعه فونداسیون بر اساس روش مرسوم طراحی ارائه و سپس طرح مزبوربا استفاده از برنامه نوشته شده در محیط ویژوال بیسیک بهینه سازی شده و با طرح غیر بهینه مقایسه شده است. به کمک مثال مزبور اثر پارامترهای موثر بر روی طراحی ریز شمعها بصورت عددی بررسی شده است.