ارزیابی اثر مشخصات هندسی شمع ها با مقطع متغیر بر ظرفیت باربری به کمک روش اجزای محدود

در مواقعی که پی های سطحی نمی توانند ظرفیت باربری مورد نیاز را فراهم کنند و یا نشست یک نگرانی عمده محسوب می شود از پی های شمعی به منظور تحمل بارهای سازه ای استفاده می شود. در این راستا شمع های استوانه ای از رایج ترین پی های عمیق به شمار می روند. با این حال شمع های مخروطی که درآنها مقاطع عرضی بالای شمع نسبت به مقاطع عرضی پایین شمع بزرگتر است، از مزایای بیشتری نسبت به شمع های استوانه ای برخوردار هستند. همچنین مصالح تشکیل دهنده شمع های مخروطی نسبت به شمع های استوانه ای از توزیع کارآمدتری برخوردار هستند. مطالعه ظرفیت باربری شمع ها بدلیل اهمیت بالای سازه هایی که بار خود را از طریق شمع ها به زمین منتقل می کنند ضرورت پیدا می کند. یکی از اقداماتی که به منظور افزایش ظرفیت باربری شمع ها انجام شده است تغییر هندسه شمع ها یا به عبارتی مخروطی کردن شمع هاست. شمع های آنالیز شده در این تحقیق به دو سری تقسیم شده اند. شمع های سری اول و شمع های سری دوم. شمع های سری اول خود به 15 گروه تقسیم شده اند که هر گروه مبین شمع هایی هست که همزمان با کوچک شدن قطر نوک شمع، قطر سر شمع نیز افزایش می یابد و این در حالیست که طول و حجم شمع ها در هر گروه تغییری نمی کند. سری دوم مبین شمع هایی هست که تنها قطر سر شمع افزایش می یابد و قطر نوک شمع ثابت در نظر گرفته شده است. در این تحقیق ظرفیت باربری محوری فشاری شمع های مخروطی تحت بار قائم بررسی شده است تا در نهایت بتوانیم مقایسه ای بین ظرفیت باربری شمع های استوانه ای و شمع های مخروطی داشته باشیم. بدین منظور با استفاده از مدلسازی عددی و به کمک روش المان محدود، ظرفیت باربری محوری شمع های مخروطی با زوایای مخروط مختلف بررسی و در نهایت با ظرفیت باربری شمع های استوانه ای معادل مقایسه شده اند. نتایج نشان دادند که شمع های سری اول بسته به ابعاد شمع رفتار متفاوتی دارند ولی در شمع های سری دوم، شمع های مخروطی دارای ظرفیت باربری بیشتری نسبت به شمع های استوانه ای با حجم و طول یکسان هستند.