بررسی عددی رفتار شمع تحت بار دینامیکی زلزله

اگر ظرفیت بار بری خاک برای استفاده از پی های سطحی مناسب نباشد؛یا وجود خاک رس قابل تورم و خاک های فروریزشی در سطح زمین باشند و همچنین مقابله با نیروی برکنش پی های گسترده در زیر آب از شمع ها استفاده می شود. در واقع کار برد شمع ها به عنوان پی در سازه های بنا شده در خاک با ظرفیت بار بری کم؛ انتقال بار های سازه ای به لایه های زیرین خاک که دارای مقاومت باربری مناسب هستند می باشد. همچنین از شمع ها برای کاهش نشست استفاده می شود. بررسی پارامتر های شمع وخاک تحت بار دینامیکی زلزله ؛ و تعیین روش هایی برای بررسی و محاسبه تنش ها و تغییر مکان ها در شمع از اهمیت بالایی بر خوردار است. با توجه به امکانات نرم افزاری موجود، انجام بررسی های جدید و دامنه دار در زمینه تأثیر تغییر شرایط محیطی در اطراف شمع ها بر رفتار متقابل خاک – شمع تحت بار دینامیکی زلزله، رو به افزایش است. در این تحقیق ابتدا به بررسی چگونگی اندرکنش بین خاک و شمع و روش های مورد استفاده در این نوع از ارزیابی مورد بحث قرار گرفته است. بررسی رفتار خاک – شمع تحت بار زلزله و مسائل ژئوتکنیکی مرتبط با آن با استفاده از نرم افزار تفاضل محدود فلک سه بعدی پرداخته شد. رفتاردینامیکی با استفاده از چند نوع شتاب نگاشت ورودی برسنگ بستر جهت بررسی عوامل مؤثر در اندرکنش خاک وشمع باستفاده ازمدل الاستیک؛ موهر-کولمب خاک انجام شد. نیروی برشی و لنگر خمشی ماکزیمم وارد بر شمع در حالات مختلف مدل سازی باهم مقایسه شده اند. براساس نتایج بدست آمده، با افزایش قطر شمع جابجایی جانبی شمع تحت با زلزله کاهش می یابد. در خاک رس نرم با افزایش ارتفاع آب از سختی خاک به شدت کاهش می یابد ؛تفاوت سختی لایه های خاک تأثیر بسزایی در اندرکنش خاک – شمع دارد. هرچه نسبت مدول الاستیسیته شمع به خاک بیشتر باشد؛ گشتاور ایجاد شده در طول شمع بیشتر است.این مساله در طراحی بهینه ابعاد شمع اثر مستقیم دارد. افزایش طول شمع به صورت محسوسی باعث کاهش حداکثر تغییر شکل های جانبی شمع می گردد. فرکانس تحریک ورودی؛ چسبندگی خاک ؛ مدول الاستیسیته خاک ؛طول شمع و قطر شمع پارامتر های تاثیر گذار بر پاسخ لرزه ای شمع هستند.لذا این پارامتر ها در هنگام طراحی شمع ها از اهمیت بیشتری بر خوردار هستند.