بررسی عددی گسیختگی شمع ها ناشی از روانگرایی

کاربرد شمع در سازه ها، دارای طیف گسترده ای است که از موارد استفاده آن ها می توان به پی پل ها، پی ساختمان های بلند، پی اسکله ها، پایداری سازی سازه در برابر روانگرایی و ... اشاره کرد. با وجود آنکه شمع ها عملکرد خوبی در حالت استاتیکی دارند، ولی ملاحظه گردیده که در شرایط لرزه ای و بخصوص در محیط هایی که پتانسیل روانگرایی دارند دچار ناپایداری شده اند. سوال مطرح شده در این زمینه این است که چه مکانیزم هایی باعث گسیختگی و ناپایداری شمع ها در خاک روانگرا می شود. مطالعات صورت گرفته بر عملکرد شمع های قرار گرفته در معرض روانگرایی طی زلزله های مشهور و مخرب نشان داد، گسیختگی شمع ها در مواجهه با این لرزه ها، تقریبا از الگوی خاص و مشخصی پیروی می کند. محققین برای درک بهتر این موضوع و بررسی رفتار شمع ها علاوه بر مطالعات موردی بر روی زلزله های واقع شده، دست به انجام آزمایش های دینامیکی سانتریفیوژ نیز زدند که نتیجه آن منجر به آشکار شدن الگوی گسیختگی شمع ها، در محیط روانگرا شده است. در این پایان نامه شمع های بتنی و فولادی در خاک های دولایه، شامل لایه خاک روانگرا و لایه خاک متراکم غیر روانگرا، تحت اثر دو زلزله با فرکانس غالب مختلف مورد مطالعه قرار گرفت و اثر پارامترهای مختلف شمع، خاک و زلزله بر روی دو مکانیزم مهم خرابی شمع ها در مناطق مستعد روانگرایی یعنی ناپایداری کمانشی و گسیختگی خمشی بررسی شد. جهت انجام این پژوهش از نرم افزار تفاضل محدود flac2d استفاده شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که افزایش دانسیته نسبی در خاک روانگرا، موجب کاهش عمق روانگرایی و کاهش احتمال ناپایداری کمانشی می شود. علاوه بر این افزایش دانسیته نسبی در خاک روانگرا احتمال ناپایداری خمشی را افزایش می دهد. همچنین حداکثر لنگر خمشی ایجاد شده در شمع با افزایش فرکانس غالب زلزله کاهش می یابد