مدلسازی عددی اندرکنش خاک – نیل (nail) و تحلیل نیروی بیرون کشیدگی نیل برای خاک های مختلف به روش شبکه عصبی مصنوعی

امروزه از سیستم میخ کوبی به منظور مسلح نمودن گودبرداری های موجود و یا گودهای ایجاد شده در فونداسیون ساختمان ها استفاده می شود. کاربرد این تکنیک بطور گسترده ای در سطح شهر تهران گسترش یافته و علت این امر را می توان تمایل روز افزون افراد به زندگی شهرنشینی و نبود فضای کافی دانست که منجر به ایجاد ساخت وساز های بلند شده است. پژوهش حاضر به بررسی رفتار بیرون کشیدگی خاک میخ ها می پردازد. برآورد نیروی بیرون کشیدگی خاک میخ از مسائلی است که همواره مورد توجه بسیاری از محققین بوده است. خاک میخ ها عموما دو مکانیزم محتمل را دنبال می نمایند: یکی بیرون کشیدگی ناشی از طول و پیوستگی ناکافی و دیگری گسیختگی کششی میلگرد. در گام اول این پژوهش نتایج مربوط به آزمایشات کشش میلگرد که در پروژه های سطح شهر تهران انجام شده است، گردآوری و مبنای تحلیل قرار گرفت. هر دو مکانیزم گسیختگی کششی میلگرد و بیرون کشیدگی در نتایج آزمایشات میدانی وجود دارند. به منظور برآورد نیروی بیرون کشیدگی از روش شبکه عصبی مصنوعی با رویکرد مدل پرسپترون چند لایه استفاده شده و نیروی بیرون کشیدگی و نوع گسیختگی محتمل خاک میخ با استفاده از نرم افزار neuro solution v5.0 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از کارایی روش ann در برآورد نیروی بیرون کشیدگی نهایی خاک میخ است. از سوی دیگر مدل های مورد استفاده در پیش بینی مکانیزم گسیختگی نیز دقت بالای این روش را به اثبات می رسانند. به منظور یافتن ارتباط منطقی بین داده های آزمایش از روش رگرسیون خطی با رویکرد حداقل مربعات معمولی استفاده شده و نرم افزار spss v.20 در تعیین همبستگی پارامترهای موثر بر نیروی بیرون کشیدگی بکار گرفته شد. ضریب همبستگی پیرسون محاسبه شده نشان از همبستگی ناقص و مثبت پارامترهای طول خاک میخ، فشار سربار و زاویه اصطکاک داخلی داشته و نشان از تاثیر قابل توجه طول خاک میخ در مقدار این نیرو دارد. در ادامه رابطه تحلیلی heymann et al. (1992) به عنوان مدل پایه انتخاب و تحلیل آماری روی داده های بیرون کشیدگی بر پایه مدل مورد نظر انجام شد. جهت کالیبره نمودن مدل انتخاب شده با داده های میدانی از یک ضریب رگرسیونی استفاده شده و تعیین این ضریب به روش های مختلف در دستور کار قرار گرفت. در نهایت با استفاده از روش رگرسیون خطی در دو حالت گذرنده از مبدا و وجود عرض از مبدا تحلیل رگرسیونی انجام شد. نتایج حاکی از آن است که رگرسیون گذرنده از مبدا در حالت استفاده از داده های نرمال شده و رگرسیون خطی در حالت وجود عرض از مبدا با استفاده از داده های خام آزمایش می توانند با دقت بالایی نیروی بیرون کشیدگی را برآورد نمایند. مقادیر نیروی بیرون کشیدگی نهایی حاصل از آزمایشات میدانی با رابطه ارائه شده در دستورالعمل fhwa مقایسه و مشخص گردید که این دستورالعمل مقاومت پیوستگی را محافظه کارانه پیش بینی می نماید. با توجه به استفاده از آیین نامه fhwa در کشور ایران منطقی است اصلاحاتی در استفاده از ضرایب مذکور صورت گیرد تا حتی الامکان ضریب اطمینان برآورد نیروی بیرون کشیدگی کاهش یابد. در ادامه با استفاده از مدلسازی 3بعدی اجزاء محدود، رفتار بیرون کشیدگی خاک میخ شبیه سازی شده است. چگونگی گسیختگی خاک پیرامون خاک میخ، گسترش تنش برشی در فصل مشترک خاک- دوغاب و نیز نیروی بیرون کشیدگی نهایی مورد ارزیابی قرار گرفت.