شبیه سازی عددی گروه شمع های مایل و تعیین اندرکنش بین شمع ها

امروزه استفاده از شمع جهت انتقال بار سازه، به خاک مناسب در اعماق پایین تر روبه افزایش است. کاربرد روز افزون شمع ها در سازه هایی نظیر سکو های نفتی، توربین های بادی دریایی و دکل های مخابراتی، افزایش اهمیت چگونگی رفتار شمع ها را در پی دارد. شمع ها غالبا به صورت گروهی به-کار می روند و معمولا در گروه شمع به منظور مقابله با نیروهای جانبی، از شمع های مایل استفاده می شود. در گروه شمع، فاصله بین شمع ها کم بوده و شمع ها در محدوده تاثیر یکدیگر قرار گرفته و اندرکنش بین شمع ها وجود دارد. چگونگی عملکرد شمع ها تحت بارهای دینامیکی و استاتیکی ناشی از بار باد، موج دریا و نیروهای زلزله و تخمین اثرات اندرکنش شمع- خاک- شمع بر عملکرد آن ها یکی از موارد پیچیده در مسایل مدل سازی شمع ها می باشد. در تحقیقات انجام شده در زمینه اندرکنش شمع- خاک - شمع، باتوجه به محدودیت روش های استفاده شده، وجود فرضیات ساده کننده ناگزیر بوده است، بنابراین برای درک صحیح و واقعی از رفتار اندرکنش شمع- خاک- شمع نیاز است تا با روشی قدرتمند از فرضیات ساده کننده بکاهیم. تحقیق حاضر به روش عددی اجزاء محدود انجام گرفته است. در این تحقیق به منظور تعیین ضرایب اندرکنش شمع- خاک- شمع، گروه شمع مایل دوتایی و اصطکاکی، تحت اثر بارگذاری استاتیکی و دینامیکی جانبی و محوری به طور جداگانه تحلیل می شوند. خاک به صورت محیط پیوسته و با مدل رفتاری الاستوپلاستیک موهرکلمب درنظرگرفته شده و شمع ها از جنس بتن و با مدل رفتاری الاستیک فرض شده اند. در این تحقیق پس از بررسی ابعاد مناسب محیط مدل و تعیین نحوه درست المان بندی، با مدل-سازی شمع های مایل در کنار یکدیگر و اعمال بار به سر شمع، به بررسی مقادیر نشست در سر شمع ها و در طول آنها پرداخته شد. در این بررسی، اثر زاویه تمایل و نسبت لاغری شمع ها، تاثیر فاصله مرکز به مرکز سر شمع ها، اثر نسبت سختی شمع به خاک، تاثیر ایجاد جدایش و لغزش بین شمع و خاک و تاثیر پلاستیک شدن خاک بر روی ضرایب اندرکنش، محاسبه شده و در قالب نمودار ارایه شده است. در حالت بارگذاری دینامیکی، با اعمال میرایی مادی، طبق فرمول رایلی و اعمال میرایی تشعشعی با درنظر گرفتن المان نامحدود در اطراف مدل و بارگذاری هارمونیکی سینوسی با فرکانس های مختلف به صورت تاریخچه تنش به سر شمع، اثر فرکانس بارگذاری نیز بر روی ضرایب اندرکنش بررسی شده است. برای صحت سنجی جوابها، بین نتایج بدست آمده از مدل سازی عددی و نتایج حاصل از روابط تحلیلی مقایسه صورت گرفته است.