مطالعه پارامتریک شمع در خاک اشباع تحت بارگذاری دینامیکی

انجام طراحی عملکرد-مبنا برای سازه های ساحلی بر روی شمع ها مستلزم تخمین پاسخ دینامیکی سازه برای خطراتی همچون روانگرایی نهشته ی خاک می باشد. در این موارد روش های تجربی که بر اساس مشاهدات شبه استاتیک می باشند و به طور گسترده در عمل برای تحلیل مسائل اندرکنش دینامیکی شمع-خاک به کار می روند، نه می توانند برای بررسی تاثیر عوامل مهمی همچون نرخ بارگذاری و مقاومت پسماند خاک در عملکرد سازه ی ساحلی به کار روند و نه دارای توانایی مدل سازی پدیده ی میرایی برای خاک های روانگرا تحت بارگذاری تابع زمان می باشد. از سویی دیگر نتایج آزمایشگاهی بسیار اندکی در مورد اثرات اندرکنش دینامیکی خاک-شمع در محل هایی با خاک روانگرا برای تحقیق و بررسی عینی این نوع مسائل وجود دارد. امروزه با گسترش روزافزون سازه های ساحلی روی پی های شمعی به دلیل کاربردهای انرژی، اقتصادی و همچنین حمل و نقل از جمله در سکوهای نفتی، اسکله ها و پل ها، و از سوی دیگر وقوع زلزله های بزرگ حتی در سال های اخیر و به دنبال آن ها بروز خسارات ناشی از ایجاد شکست در پی، اهمیت طراحی پی های شمعی با کاربری های مذکور افزایش یافته است. هدف این پژوهش بررسی و تحلیل رفتار پی های شمعی تحت بارگذاری لرزه ای می با شد. مطالعات عددی بر روی پدیده ی غیرخطی انفصال و تاثیر مشخصات شمع و زلزله روی آن انجام شده است. پارامترهای مورد بررسی شامل فرکانس های غالب زلزله ها، قطرهای مختلف شمع، جرم روسازه ی قرار گرفته بر روی شمع و شرایط گیرداری انتهای شمع می باشند. ضمناً مکانیسم های شکست پی شمعی و اندرکنش آن ها برای یک مورد مطالعاتی آسیب دیده در زلزله ی نیگاتای ژاپن با روش شبه استاتیک مورد بررسی قرار گرفته است. تحلیل های یاد شده در نرم افزار تفاضل محدود flac که قابلیت دربر گرفتن عوامل موثر بر اندرکنش دینامیکی خاک و شمع، از جمله میرایی خاک، روانگرایی و افت مقاومت ماسه، رفتارهای غیرخطی در فصل مشترک خاک-شمع، را داراست انجام گرفته است. صحت مدل سازی عددی با استفاده از نتایج گرفته شده از یک آزمایش سانتریفیوژ مورد ارزیابی قرار گرفته است. تحلیل ها نشان داده اند که افزایش فرکانس بارگذاری لرزه ای، جرم روسازه، قطر شمع به علاوه ی گیردار کردن پای شمع در مقابل حرکت جانبی تأثیر شکل گیری انفصال را کاهش می دهد. مطالعه مکانیسم های شکست شمع نشان داده است که افزایش بار محوری شمع نه تنها احتمال شکست شمع را بالا می برد بلکه می تواند موجب سریع تر رخ دادن شکست شود.