تحلیل عددی ظرفیت باربری پی های پاجداری

افزایش ظرفیت باربری پی در برابر نیروهای قائم، جانبی و لنگر، عملکرد مناسب تر تحت بار دوره ای، نصب دقیق، سریع و آسان و کم هزینه تر پی نسبت به گزینه های موجود از جمله شمع ها بویژه در آب های عمیق و در بعضی موارد قابلیت برچیدن آن برای استفاده مجدد، از جمله مزایای استفاده از پی های پاجداری است که استفاده از آن را در دریا گسترش داده است. با این حال تاکنون استفاده از این جداره ها برای پی های سطحی متعارف موجود در خشکی کمتر مورد توجه بوده و همچنین تاثیر این جداره ها در افزایش ظرفیت باربری این پی ها به طور کامل و مشروح بررسی نشده است. با توجه به اندک بودن تعداد تحقیقات انجام گرفته بر پی های پاجداری برای استفاده آن ها در سازه های موجود در خشکی و یا محدود بودن آنها به شکل خاصی از پی و یا نوع خاصی از خاک، تحقیقات گسترده تر و دقیق تر بر ظرفیت باربری این گونه از پی ها و عوامل موثر بر آن، جهت کاربردی کردن آنها برای استفاده در سازه های متعارف، لازم به نظر می رسد. در این پایان نامه، نتایج حاصل از تحلیل های عددی انجام گرفته بر پی های واقع بر سطح مجهز به جداره تحت بار قائم ارائه شده است. عوامل موثر بر ظرفیت باربری این دسته از پی ها، شامل پارامترهای مقاومتی و سختی خاک، شکل پی، عرض پی، زبری کف پی، ارتفاع جداره، زبری جانبی جداره، ضخامت جداره، صلبیت جداره، مدل رفتاری خاک محصور درون پی و نحوه آرایش جداره ها مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته و از طریق مقایسه ظرفیت باربری پی پاجداری با ظرفیت باربری پی واقع بر سطح بدون جداره، میزان تاثیر نصب جداره تعیین شده و در قالب نسبت ظرفیت باربری ارائه شده است. علاوه بر آن ظرفیت باربری پی پاجداری در شرایط متفاوت زبری جداره با ظرفیت باربری پی واقع در عمق جداره مقایسه شده است. همچنین یک رابطه ظرفیت باربری اصلاح شده برای محاسبه ظرفیت باربری پی پاجداری پیشنهاد شده است. تحلیل های عددی با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود abaqus و به روش صریح انجام شده اند. المان های چهارگرهی مربعی در تحلیل های متقارن محوری و کرنش مستوی و المان های هشت گرهی آجری در تحلیل های سه بعدی استفاده شده است. تحلیل ها در دو مرحله شامل مرحله ایجاد تنش های ژئواستاتیک و مرحله اعمال بارگذاری انجام شده اند. بارگذاری به روش کنترل جابجایی صورت گرفته است. پی ها در سه شکل دایره ای، مربعی و نواری و با کف صلب، و جداره ها در دو نوع صلب و انعطاف پذیر مدل شده اند. به منظور مدل سازی زبری جداره از المان های اندرکنش استفاده شده است. پی ها در سه عرض 5/0 و 1 و2 متر مورد بررسی قرارگرفته اند. جداره ها در سه عمق 5/0 و 1 و 2 متر مدل سازی شده اند. با اعمال تغییر در محل اتصال جداره از لبه پی به سمت داخل و ایجاد کناره در پی های پاجداری دایره ای و نواری و با نصب جداره در درون پی های پاجداری مربعی، تاثیر نحوه آرایش جداره بر ظرفیت باربری پی بررسی شده است. با جایگذاری مدل رفتاری مغزه خاکی محصور در پی پاجداری با مدل های رفتاری کاملا الاستیک و صلب، نحوه و میزان تاثیر مغزه خاکی در ظرفیت باربری بررسی شده است. بر اساس نتایج تحلیل ها، نصب جداره، ظرفیت باربری پی واقع بر سطح را در شرایط مورد بررسی از 1/1 تا 2 برابر، بسته به خواص خاک و پی، افزایش می دهد.