بررسی رفتار کمانشی شمع بتنی تحت بارگذاری محوری درخاک های ماسه ای به روش آنالیز اجزاء محدود

بررسی رفتار کمانشی شمع ها تحت بارگذاری محوری، پدیده نسبتأ پیچیده ای می باشد که با توجه به گستردگی کاربرد شمع در سال های اخیر لازم است در جهت تأمین ایمنی کافی شمع و سازه به روش دقیقی مورد بررسی قرار گیرد. شمع های کاملاً مدفون در خاک های سست و ضعیف و شمع های نیمه مدفون که بخشی از طول آنها به صورت محافظت نشده بالای سطح زمین قرار دارند و امروزه به طور فزاینده ای در سازه های دریایی و پل ها مورد استفاده قرار می گیرند، بیشتر در معرض خطرکمانش قرار دارند. در تحقیق حاضر مجموعه تحلیل هایی بر اساس روش عددی با استفاده از یک نرم افزار المان محدود، بر روی شمع های بتنی کاملاً مدفون و نیمه مدفون در انواع خاک های ماسه ای تحت بارگذاری قائم با کمک مدل سازی الاستوپلاستیک و سه بعدی انجام شده است. همچنین جهت اعتبارسنجی، نتایج تحلیل عددی با نتایج مطالعات آزمایشگاهی پیشین مقایسه شد و ملاحظه گردید تطابق خوب و قابل قبولی بین نتایج برقرار است. پس از کالیبره کردن نتایج و اطمینان از صحت عملکرد نرم افزار، آنالیز حساسیتی با تغییر پارامترهای طول کلی و آزاد (محافظت نشده) شمع، قطر شمع، خصوصیات ژئوتکنیکی خاک از قبیل چسبندگی، زاویه اصطکاک، وزن مخصوص و مدول الاستیسیته خاک انجام شد و تأثیر پارامترهای مذکور بر بار کمانشی شمع مورد بررسی قرار گرفت و مشخص گردید شمع در حالت نیمه مدفون همانند یک ستون یکسر گیردار عمل کرده و طول آزاد شمع در مقایسه با بقیه پارامترها بیشترین تأثیر را بر باربری کمانشی شمع دارد. از طرف دیگر ظرفیت باربری ژئوتکنیکی نمونه های شمع مورد مطالعه با کمک روابط تئوری محاسبه و با بارهای بحرانی کمانشی مقایسه گردید بر اساس نتایج بدست آمده در حالت کاملاً مدفون برای شمع پدیده کمانش مسئله نگران کننده ای نمی باشد لکن برای حالت نیمه مدفون با افزایش طول آزاد شمع کم کم مسئله کمانش حائز اهمیت می شود لذا در تحلیل و طراحی چنین شمع هایی، بار کمانشی تعیین کننده خواهد بود.