انتخاب صفحه

فهرست مطالب

فصل اول:مقدمه وکلیات

۲-۲-۲-۱- برانگیختگی سیکلی

این نوع از روانگرایی بر خلاف روانگرایی جریانی، هنگامی رخ میدهد که مقدار تنش برشی استاتیکی کمتر از مقاومت برشی خاک روانگرا شده باشد. در این نوع از روانگرایی، تغییر شکلهای ایجاد شده در طی زلزله به صورت جزئی بوده که با گذشت زمان در طی زلزله، افزایش مییابد و در نهایت باعث ایجاد تغییر شکل های جانبی ماندگار در خاک می گردد. تغییر شکل های حاصل از برانگیختگی سیکلی، بر خلاف حالت روانگرایی جریانی، ناشی از هر دوی تنشهای برشی استاتیکی و دینامیکی می باشند و میتواند در یک شیب ملایم و یا حتی در یک زمین مسطح مجاور با آب هم رخ د ہیں (1996 ,Kramer).پادیاده برانگیختگی سیکلی علاوه بر خاک های دانهای سست در خاکهای دانهای متراکم نیز اتفاق میافتد. اما باید توجه کرد که هر چه تراکم خاک بیشتر باشد، مقدار تغییر شکل های ایجاد شده کاهش مییابد.

۳-۲-۱- استعداد روانگرایی خاکها

وقوع روانگرایی چه به صورت روانگرایی جریانی و چه به صورت برانگیختگی سیکلی، ممکن است خرابیها و خسارات فراوانی در یک ساختگاه ایجاد کند. ارزیابی کامل از خطرات روانگرایی در یک ساختگاه در ایجاد آمادگی برای مقابله با این خرابیها و انجام اقدامات پیشگیرانه کمک فراوانی می کند. ولی از آنجائیکه تمامی خاک ها استعداد روانگرا شدن را ندارند، لذا اولین قدم در ارزیابی مخاطرات روانگرایی، بررسی استعداد روانگرایی خاک میباشد. معیارهای متعددی برای ارزیابی استعداد روانگرایی خاک وجود دارد که مهم ترین آنها عبارتند از معیارهای تاریخی، زمین شناسی، ساختاری و حالت که هر کدام به اختصار در زیر توضیح داده می شود (1996 ,Kramer).

1-1-مقدمه 1

1-2-پدیده روانگرایی 2

1-2-1-تعریف 2

1-2-2-مکانیزم پدیده روانگرایی 3

1-2-2-1-روانگرایی جریانی 3

1-2-2-2-برانگیختگی سیکلی 4

1-2-3-استعداد روانگرایی خاک ها 4

1-2-3-1-معیار تاریخی 5

1-2-3-2-معیار زمین شناسی 5

1-2-3-3-معیارساختاری 6

1-2-3-4-معیارحالت 7

1-2-3-4-1-نسبت تخلخل بحرانی 7

1-2-3-4-2-حالت پایدار تغییرشکل 9

1-2-4-شروع روانگرایی 15

1-2-4-1-سطح روانگرایی جریانی 15

1-2-5-خط تغیی فاز 22

1-3-خرابی ناشی از روانگرایی 24

1-3-1-گسیختگی جریانی 24

1-3-2-گسیختگی های همراه با تغییر شکل محدود(گسترش جانبی) 24

1-4-رفتار خاک های روانگرا شده در پدیده گسترش جانبی  27

1-5-عوامل تاثیرگذاربرگسترش جانبی ناشی ازروانگرایی 28

1-5-1-رفتار انقباضی واتساعی خاک ها 29

1-5-2-اثرات ریزدانه 30

1-5-3-حرکت آب حفره ای به سمت بالا 30

1-5-4-زهکشی فشار آب حفره ای اضافی 31

1-5-5-مقایسه روانگرایی با سیال ویسکوز 31

1-5-6-ضخامت لایه روانگرا شده 32

1-5-7-شرایط پروفیل خاک 31

1-6-آسیب های وارده به شمع ها دراثرگسترش جانبی ناشی ازروانگرایی 33

1-7-مروری اجمالی برتاریخچه آسیب های وارده به شمع ها دراثرگسترش جانبی درزلزله های گذشته 36

1-8-آرایش پایان نامه 43

الگوهای متداول جابجایی های قابل پیش بینی ناشی از گسترش جانبی

الگوهای متداول جابجایی های قابل پیش بینی ناشی از گسترش جانبی

فصل دوم:مروری بر مطالعات گذشته

۱-۲ – مقدمه

در فصل اول مروری کلی بر مفاهیم اولیه مرتبط با پدیده گسترش جانبی و اثرات آن بر شمعها و پی – های عمیق در زلزله های گذشته انجام گرفت. اصولاً تا پیش از زلزله های غ۱۹۹ نیگاتا، و ۱۹۸۹ لوما پریتا پدیده گسترش جانبی و آثار ناشی از آن چندان مورد توجه قرار نگرفته بود. پس از این زلزله ها و به خصوص زلزله ۱۹۹۵ کوبه و خرابیهای گسترده به جا مانده از آنها، محققین و مهندسین به مطالعات صحرایی گسترده و انجام آزمایشات جهت تعیین مکانیزمهای رفتار و خرابی شمعها در پدیده گسترش جانبی دست زدند. لازم به ذکر است که، اساس و شالوده روشهای مورد استفاده برای تحلیل لرزهای شمعها در حدود ۹۰ سال پیش به وجود آمد و در طی ۳۰ سال گذشته تغییر یافت. در سالهای اخیر، نیز آزمایشهای بزرگ مقیاس آمیز لرزان آزمایشهای صحرایی انجام شده است.

2-1-مقدمه 45

2-2-تئوری های مفهومی گسیختگی شمع ها درزمین های روانگرا شونده ودرشرایط گسترش جانبی 45

2-2-1-تئوری مفهومی گسیختگی شمع 46

2-2-2-تئوری مفهومی اندرکنش خاک-شمع-سازه Tokimatsu وهمکاران 47

2-3-رفتار عکس العمل بستر میان شمع وخاک روانگرا شده 48

2-4-مدلسازی عددی 53

2-4-1-روش تیر بربستر الاستیک 53

2-4-2-تحلیل های دوو سه بعدی با استفاده از روش اجزای محدود 59

2-5-روشهای ارزیابی وطراحی پی های عمیق دربرابر پدیده گسترش جانبی 64

2-5-1-روش نیرو 64

2-5-1-1-روش تعادل حدی ارائه شده توسط مموسه راه ژاپن 64

2-5-1-2-روش تعادل پیشنهاد شده توسط Dorby وهمکاران 65

2-5-1-2-1-روانگرایی لایه خاک سطحی 66

2-5-1-2-2-روانگرایی خاک روانگراشونده به همراه لایه خاک مقاوم رویی 67

2-5-2-روشهای جابجایی 68

2-5-2-1-روش تکراری کنترل تغییرمکان 68

2-6-مدلسازی فیزیکی مرتبط باپدیده گسترش جانبی 69

2-6-1-مدلهای سانتریفیوژ 70

2-6-1-2-معایب مدلهای سانتریفیوژ   70

2-6-1-3-مطالعات انجام گرفته با آزمایشات سانتریفیوژ  72

2-6-2-مدلهای میز لرزان  79

2-6-2-1-معایب مدلهای میز لرزان 80

2-6-2-2-مطالعات انجام گرفته با آزمایشات میزلرزان  81

خط تاثیر فاز در فضای تنش موثر

خط تاثیر فاز در فضای تنش موثر

فصل سوم:اجزای عددی وتئوری مدلسازی

۱-۳ – مقدمه

حل مسائل مجھنل سیسی ژئوتکنیک په جناب دلیل پیجیال به است. اولأ مسائل ژئوتکنیکی معمولأ شامل سازه های بزرگ و غیرهمگن است، ثانیاً به صورت محیط چند فازه هستند که فازهای مختلف دارای اندرکنش می باشند. ثالثاً رفتار خاک، غیرخطی، غیرهمسان، تابع مسیر بارگذاری و هیسترزیس است که این موارد، در مورد مسائل دینامیکی از اهمیت بیشتری برخوردار است. هدف تحقیقی حاضر، بررسی عملکرد شمع ها در خاک های روانگرا شونده می باشد، لذا مدل عددی مورد نظر می بایست شامل سیستمهای سازه، شمع و زمین روانگرا شونده باشد. با توجه به مطالبی که در فصل دوم به آنها اشاره شد، بر اساس مطالعات گذشته تغییر شکل های خاک تأثیر قابل توجهی بر پاسخ لرزهای شمع ها دارند. بنابراین در تحلیل عددی می بایست پاسخ خاک به شکل دقیقی مدل سازی گردد. مدلسازی دقیق پاسخ خاک نیازمند در نظر گرفتن اندرکنش بین فازهای جامد و سیال و همچنین نیازمند در نظر گرفتن صحیح خصوصیات رفتاری خاک ماسه ای اشباع میباشد. انتخاب مدل رفتاری مناسب برای ماسه از اهمیت زیادی برخوردار است. مدلهای رفتاری که مشخصه های بیشتری از رفتار ماسه را در بر دارند، همواره قادر به پیش بینی نتایج دقیق تر در مدل سازی عددی می باشند. لذا مدل رفتاری مورد استفاده در این تحقیقی بایستی قادر به مدل سازی خصوصیات رفتاری اصلی ماسه اشباع تحت بارگذاری لرزهای باشد.

3-1-مقدمه    95

3-2-تئوری محیط های متخلخل اشباع   96

3-3-انتخاب مدل رفتاری مناسب برای خاک ماسه ای  101

3-3-1-فرمولاسیون مدل رفتاری Yang و همکاران 104

3-3-1-2-مدل رفتاری 106

3-3-1-3-تابع تسلیم 107

3-3-1-4-پاسخ تنش-کرنش برشی  109

3-3-1-5-قانون سخت شوندگی 111

3-3-1-6-قانون جریان  113

3-4-برنامه کامپیوتری به کارگرفته شده در تحقیق حاضر 122

3-5-کالیبراسیون پارامترهای مدلهای رفتاری مورد بحث دربرنامه   123

3-5-1-پارامترهای مرتبط با مصالح  123

3-5-2-پارامترهای مرتبط با مصالح 130

شروع روانگرایی جریانی تحت بارگذاری متناوب ویکنواخت

شروع روانگرایی جریانی تحت بارگذاری متناوب ویکنواخت

فصل چهارم:مراحل مدلسازی سیستم شمع وخاک

4-1-مقدمه

مدل سازی عددی مجموعه شمع و خاک به صورت سه بعدی کار پیچیده ای است و از طرف دیگر مدل سازی روانگرایی خاک نیز بر پیچیدگی مسئله میافزاید. بنابراین برای صحت سنجی نتایج مدل عددی به کار رفته در تحلیل و بررسی عملکرد شمع ها در خاکهای مستعد روانگرایی و گسترش جانبی، لازم است که نتایج حاصل از مدل سازی عددی با نتایج آزمایشهای آزمایشگاهی بر روی مدل های فیزیکی (آزمایشهای سانتریفیوژ یا میز لرزان) مقایسه گردد و از دقت و صحت مدل عددی اطمینان لازم حاصل شود.نتایج مدل عددی به کار رفته در تحقیق حاضر با نتایج آزمایش میز لرزان که اکثر مؤلفه های مورد نظر در این پژوهش را در بر دارد، مقایسه میگردد. بدین منظور، آزمایش میز لرزان انجام شاده توسط حائری و همکاران (۲۰۱۲) در دانشگاه صنعتی شریف مورد استفاده قرار گرفته است. این آزمایش به منظور درک بهتر مکانیزم اندرکنشی خاک و شمع و بررسی اثرات سایه و همسایگی ” در خاکهای مستعد روانگرایی و گسترش جانبی انجام گرفته است.در این فصلی در ابتدا نحوه ی مدلسازی و هندسه آن توضیح داده می شود. سپس نتایج مادل –سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه و مورد بحث قرار می گیرد.

4-1-مقدمه    132

4-2-نحوه مدلسازی 133

4-3-ارزیابی صحت نتایج مدل عددی بکاررفته درمقایسه با نتایج آزمایش میز لرزان 139

4-3-1-شرح آزمایش میز لرزان 139

4-3-2-مدل سازی عددی آزمایش میز لرزان 145

4-3-3-نتایج مدل سازی وبحث روی آنها 147

4-3-3-1-اضافه فشار آب حفره ای 147

4-3-3-2-تغییرشکل جانبی خاک وشمع ها 150

4-3-3-3-لنگر خمشی وارد برشمع ها 153

کاربرد خط CVR به عنوان مرز بین خاک های مستعد وغیرمستعد برای روانگرایی

کاربرد خط CVR به عنوان مرز بین خاک های مستعد وغیرمستعد برای روانگرایی

فصل پنجم:بررسی تاثیر پارامترهای مختلف برپاسخ دینامیکی شمع ها در زمین های مستعد روانگرایی وگسترش جانبی

۵ – ۱ – مقدمه

در این تحقیق، به منظور مطالعه و بررسی خواص مختلف هندسی و مکانیکی خاک و شمع بر عمل کرد دینامیکی شمعهای ساخته شده در زمینهای مستعاد روانگرایی و گسترش جانبی، مطالعهی پارامتریک انجام گرفته است. پارامترهایی که تأثیر آنها مد نظر قرار گرفته شده عبارتند از: الف) ضخامت لایه روانگراشونده ب) شیب لایه روانگراشونده پا) نحوه لایه بندی خاک ات) شرایط گیرداری  مطالعه پارامتریک در چهار حالت مختلف با توجه به پروفیل خاک و آرایش شمعها صورت می گیرد. در شکل ۵-۱ چهار حالت مورد نظر نشان داده شده است. در حالت اول *- در داخل دو لایه خاک قرار گرفته که لایه بالایی مستعد روانگرایی و گسترش جانبی و لایه پایینی غیر مستعد برای روانگرایی می باشد. در حالت دوم شمع در زمین سه لایه ای که لایه بالایی رسی، لایه میانی مستعد روانگرایی و لایه پایینی غیر مستعد برای روانگرایی است، در نظر گرفته شده است. در حالت سوم برای بررسی اثر سایه، دو شمع در امتداد یکدیگر در راستای طولی مدل (در امتداد راستای گسترش جانبی) در یک زمین دو لایه که لایه بالایی مستعد و لایه پایینی غیر مستعد برای روانگرایی است، قرار گرفتهاند. و در حالت چهارم برای بررسی اثر همسایگی، سه شمع در امتداد یکدیگر در راستای عمود بر امتداد طولی مدل (عمود بر راستای گسترش جانبی) در پروفیل خاکی مشابه با حالت سوم در نظر گرفته شدهاند.

5-1-مقدمه  156

5-2-نحوه مدلسازی عددی 158

5-3-مطالعه پارامتریک برای حالت اول وبحث روی نتایج 162

5-3-1-تغییرضخامت لایه روانگرا شونده  162

5-3-2-تاثیر شیب زمین 164

5-3-3-تغییر در قطر شمع 166

5-3-4-فشار آب حفره ای اضای تولید شده درخاک 168

5-3-5-تاثیر گیرداری سرشمع 171

5-3-6-بررسی نیروهای کینماتیک ونیروهای اینرسی 172

5-4-مطالعه پارامتریک برای حالت دوم وبحث روی نتایج 178

5-4-1-تغییر ضخامت لایه روانگراشونده 178

5-4-2-تاثیر ضخامت لایه غیر روانگرای سطحی 180

5-4-3-تاثیر شیب زمین 184

5-5-مقایسه بین حالت اول ودوم 186

5-6-مطالعه برروی حالت سوم وبحث روی نتایج 188

5-6-1-تاثیر فاصله شمع ها ازیکدیگر 193

5-7-مطالعه برروی حالت چهارم وبحث روی نتایج 195

5-7-1-تاثیرفاصله شمع ها از یکدیگر 200

مسیر تنش 5 نمونه خاک ماسه ای اشباع در شرایط یکنواخت تحکیم شده،نسبت تخلخل اولیه یکسان وتنش موثر همه جانبه متفاوت

مسیر تنش 5 نمونه خاک ماسه ای اشباع در شرایط یکنواخت تحکیم شده،نسبت تخلخل اولیه یکسان وتنش موثر همه جانبه متفاوت

فصل ششم:نتیجه گیری وپیشنهادات

6-2- پیشنهادات برای ادامه تحقیق

۱- به دست آوردن منحنی های p-y برای شمعهای قرار گرفته در خاک های روانگراشونده با به کارگیری مدل عددی به کار رفته

۲- استفاده از فرمولاسیون همبسته u-p-U حاکم بر محیط متخلخل اشباع برای در نظر گرفتن حرکت فاز سیال

۳- بررسی مکانیزم کمانش شمع های قرار گرفته در خاک مستعد روانگرایی و گسترش جانبی

4- تحلیل رفتار گروه شمع در خاکهای مستعد گسترش جانبی

۵- استفاده از مدل های رفتاری دیگر برای ماسه

6-1-نتیجه گیری 202

6-2-پیشنهادات برای ادامه تحقیق 204

ناحیه مستعد برای برانگیختگی سیکلی

ناحیه مستعد برای برانگیختگی سیکلی

فصل هفتم

فهرست منابع وماخذ 205

ناحیه مستعد برای روانگرایی جریانی

ناحیه مستعد برای روانگرایی جریانی

فهرست شکل ها

شکل ۱- ۱- الف) منحنی تنش-کرنش و ب) منحنی تنش – نسبت تخلخل برای ماسههای ست و متراکم در فشار همه جانبه موثر یکسان     8

شکل ۱-۲- استفاده از خط CVR به عنوان مرز بین حالت انقباضی و حالت اتساعی)     8

شکل ۱- ۳- رفتار نمونه های ماسه ای ست و متراکم تحت شرایط زهکشی شده برای الف) مقیاس معمولی فشار همه جانبه موثر و ب) مقیاس لگاریتمی تنش همه جانبه موثر     9

شکل ۱- ۴- کاربرد خط CVR به عنوان مرز بین خاکهای مستعد و غیر مستعد برای روانگرایی (Oc تنش همه       جانبه اولیه)         10

شکل ۱- ۵- روانگرایی، روانگرایی محدود و اتساع در آزمایش با بارگذاری یکنواخت     11

شکل ۱- ۶- رفتار زهکشی نشده ماسه Toyoura در حالت الف) ست، ب) نیمه متراکم، ج) متراکم     12

شکل 1-7 خط حالت پایدار در فضای سه بعدی و تصویر آن روی سطح    13

شکل ۱- ۸- خط حالت پایدار الف) بر اساس تنش همه جانبه موثر ب) بر اساس مقاومت حالت پایدار      14

شکل ۱- ۹- خط SSL به عنوان مرز بین خاکهای مستعد و غیر مستعد برای روانگرایی جریانی (suلا، مقاومت برشی باقی مانده خاک)     14

شکل ۱- ۱۰- پاسخ یک نمونه ماسهای سست اشباع در شرایط یکنواخت تحکیم شده a) منحنی تنش – کرنش، b) مسیر تنش موثر، C) فشار آب حفرهای اضافی، بd) فشار همه جانبه موثر      16

شکل ۱-۱۱- مسیر تنش ۵ نمونه خاک ماسهای اشباع در شرایط یکنواخت تحکیم شده، نسبت تخلخل اولیه یکسان و تنش موثر همه جانبه متفاوت    17

شکل ۱- ۱۲- سطح روانگرایی جریانی در فضای مسیر تنش شکل ۱- ۱۳- شروع روانگرایی جریانی تحت بارگذاری متناوب و یکنواخت     18

شکل ۱- ۱۴- ناحیه مستعد برای روانگرایی جریانی   20

شکل ۱- ۱۵- ناحیه مستعد برای برانگیختگی سیکلی   20

شکل ۱- ۱۶- سه حالت از پدیده برانگیختگی سیکلی: الف) تغییر جهت تنش وجود ندارد و از تنش حالت پایدار تجاوز نمی شود. ب) تغییر جهت تنش وجود ندارد ولی در زمان اندکی از تنش حالت پایدار تجاوز میشود. ج) تغییر جهت تنش وجود دارد ولی از تنش حالت پایدار تجاوز نمی شود.      22

شکل ۱- ۱۷- خط تغییر فاز در فضای تنش موثر      23

شکل ۱- ۱۸- روانگرایی خاک و پدیده گسترش جانبی (d) زمینهای با شیب ملایم (b) شیب به سمت سطح آزاد    27

شکل ۱- ۱۹- الگوهای متداول جابجایی های قابل پیشبینی ناشی از گسترش جانبی      29

شکل ۱- ۲۰- مکانیزمهای خرابی شمع ها در زمینهای روانگرا شده      35

شکل ۱-۲۱- خرابیهای ایجاد شده در خیابان چهارم لنگرگاه آلاسکا در اثر گسترش جانبی در زلزله ۱۹۹۶   36

شکل ۱- ۲۲- خرابی پل شووا در اثر گسترش جانبی در زلزله ۱۹۹ نیگاتا     37

شکل ۱-۲۳- گسیختگی برشی در شمعهای ساختمان NHC در اثر گسترش جانبی در زلزله ۱۹۹۶ نیگاتا    37

شکل ۱- ۲۴- تخریب شمعهای مورب در زلزله لوما پریتا     38

شکل ۱- ۲۵- خرابی پل Bindnito در اثر گسترش جانبی در زلزله ۱۹۹۱ کاستاریکا     39

شکل ۱- ۲۶- واژگونی یکی از دهانه های پل Nishinimiya-KO در اثر زلزله ۱۹۹۵ کوبه   40

شکل ۱-۲۷- گسیختگی برشی در شمعهای ساختمان انباری در حومه کوبه در اثر گسترش جانبی    40

شکل ۱- ۲۸- واژگونی پل بزرگراه شماره ۳ تایوان در اثر گسترش جانبی در زلزله ۱۹۹۹   41

شکل ۱- ۲۹- تصویر هوایی از گستردگی پدیده گسترش جانبی در بندر پورتو پرنس در زلزله هائیتی ۲۰۱۰       41

شکل ۱- ۳۰- ترکهای ایجاد شده و واژگونی جرثقیلی در پهنه شرقی بندرگاه شمالی – زلزله ۲۰۱۰ هائیتی     42

شکل ۱- ۳۱- گسیختگی شمع های پل عابر پیاده در اثر گسترش جانبی – زلزله ۲۰۱۰ هائیتی      42

شکل ۲-۱- تئوری مفهومی اندرکنشی خاک – شمع و سازه TokimatSu و همکاران      48

شکل ۲-۲- منحنی های p-y برای ماسه نیمه متراکم در اعماق به ترتیب ۲، ۳ و ؛ برابر قطر شمع (۰/۱۷ متر) Wilson)             49

شکل ۲-۳- منحنیهای p-y برای ماسه شل در اعماق به ترتیب ۲، ۳ و ؛ برابر قطر شمع (۰/۱۷ متر)      49

شکل ۲- 4- تفاوت در پاسخ ماسه اشباع نیمه متراکم به بارگذاری زهکشی نشده تناوبی در آزمایشات با کنترل تنش و کنترل کرنش     50

شکل ۲- ۵- رفتار p-y از آزمایش بزرگ مقیاس میز لرزان        51

شکل ۲-6- نمایش شماتیک دو روش متفاوت برای اعمال بارهای کینماتیکی گسترش جانبی     54

شکل ۲-۷- ارتباط میان ضریب کاهنده و ru برای بارگذاری دورهای پس از روانگرایی ماسه           56

شکل ۲-۸- معرفی بارهای ناشی از گسترش جانبی        58

شکل ۲-۹- دو روش در نظر گرفته شده در روش Dobry و همکاران     66

شکل ۲-۱۰- فلوچارت ارائه شده برای طراحی پی های عمیق در برابر گسترش جانبی ناشی از روانگرایی     71

شکل ۲-۱۱- رابطه میان لنگر خمشی ماکزیمم در شمع و پارامترهای عمق مدفون بدون بعد     74

شکل ۲-۱۲ – لنگر حداکثر ایجاد شده در شمع های بالادست و پایین دست گروه شمع    75

شکل ۲-۱۳- شکل شماتیک جابجایی های شمع و خاک در شرایط متفاوت شکل  تغییرات جابجایی سرعت       79سطحی خحاک و کرنش های خمشی شمع در مدل شماره یک       79

شکل ۲-۱۵ – نمودارهای ارتباط جابجایی نسبی با عکس العمل بستر، فشار اتب حفرهای و نمودارهای فشار خحاک در شمع         89

شکل ۲- 16- شرایط تنشی در خاک اطراف شمع در زمینهای با گسترش جانبی (2005 ,.Suzuki et al)   87

شکل ۲-۱۷- ارتباط میان جابجایی نسبی و فشار آب حفرهای و عکس العمل بستر در شمع انعطاف پذیر     87

شکل ۲-۱۸- تاریخچه زمانی جابجایی سطح زمین در جلوی گروه شمع-تأثیر تحریک ورودی و چگالی      91

شکل ۲-۱۹- تاریخچه زمانی جابجایی سطح زمین در جلوی گروه شمع و جابجایی شمع     91

شکل ۲-۲۰- پروفیل بیشینه مؤلفه یکنواخت نیروی جانبی در طول شمع        92

شکل ۳ – ۱- نمای کلی از پاسخ مدل رفتاری که نشان دهنده سطح تسلیم وابسته به فشار همه جانبه برای خاک های دانه ای، رابطه تنش – کرنش برشی و رابطه تنش برشی – فشار همه جانبه موثر برای بارگذاری زهکشی نشده میباشد.          106

شکل ۳- ۲- سطوح تسلیم مخروطی در فضای تنش های موثر اصلی و صفحه انحرافی      108

شکل ۳-۳- منحنی هذلولی برای پاسخ تنش – کرنش برشی و نمایش خطی سازی شده آن در پلاستیسیته چند سطحی     110

شکل ۴-۳- قانون سخت شوندگی     112

شکل 5-3- قانون سخت شوندگی جدید        114

شکل ۳- ۶- نمای کلی از پاسخ مدل رفتاری، نشان دهنده الف) پاسخ تنش او کتاهیدرال (t) – تنش همه جانبه موثر (p)، ب) پاسخ تنش او کتاهیدرال (T) – کرنش او کتاهیدرال (Y)، ج) شکل ناحیه تسلیم        115

شکل ۷-۳- منحنی تنش – کرنش و مسیر تنش برای ماسه Dr= Nevada در آزمایش برش ساده سیکلیک زهکشی نشده در شرایط تنش – کنترل    119

شکل ۳ -۸- تنش – کرنش و تاریخچه زمانی فشار آب حفره ای اضافی حین یک آزمایش سه محوری زهکشی نشده سیکلیک با تحکیم ناهمسان برای ماسه Nevada به ترتیب بیانگر تنشهای موثر قائم و افقی هستند.)     120

شکل ۳- ۹- ناحیه تسلیم اولیه در تنشهای همه جانبه موثر پایین  121

شکل ۳ – ۱۰- مدل پلاستیسیته چند سطحی       123

شکل ۳ – ۱۱- منحنی تنش برشی او کتاهیدرال بر حسب کرنش برشی او کتاهیدرال       124

شکل ۴-۱- Stick و Slip در ناحیه تماس    134

شکل ۴- ۲- قانون اصطکاکی کولمب      134

شکل ۴ – ۳- تنظیم قانون اصطکاکی کولمب       136

شکل 4-4- نمای بالا و نمای جانبی مدل فیزیکی و موقعیت ابزار اندازه گیری   141

شکل 4-5-مدل فیزیکی بر روی میز لرزان: الف) نمای کنار ب) نمای بالا   142

شکل 4-6- تاریخچه زمانی تحریک ورودی   144

شکل ۷-۴- نحوه مش بندی مدل عددی ساخته شده برای آزمایش میزلرزان  145

شکل4-8- مقایسه تاریخچه زمانی فشار آب حفرهای اضافی بیبر دور حالت مدل سازی عددی آزمایشگاهی    149

شکل ۴- ۹- مقایسه تاریخچه زمانی تغییر مکان جانبی سطح زمین بین دو حالت مدل سازی عددی و آزمایشگاهی  151

شکل ۴-۱۱- مقایسه تاریخچه زمانی لنگر خمشی در مرز لایه روانگرا و لایه غیر روانگرا بین دو حالت مدل سازی     عددی و آزمایشگاهی     153

شکل ۴ – ۱۲- مقادیر لنگر خمشی در طول شمع ۳ در زمانهای ۳ و 1 ثانیه      155

شکل ۵- ۱- چهار حالت مختلف در مطالعات پارامتریک با توجه به پروفیل خاک و آرایش شمع ها    157

شکل 5-2- نمونه ای از رفتار مصالح   160

شکل 5-3- تغییر شکل جانبی حداکثر شمع بر حسب ضخامت های مختلف لایه روانگراشونده      163

شکل ۵ – ۴- تغییرات لنگر خمشی حداکثر در طول شمع بر حسب ضخامت های مختلف لایه روانگراشونده  163

شکل 5-5-تغییرات نیروی برشی حداکثر در طول شمع بر حسب ضخامت های مختلف لایه روانگراشونده    165

شکل 5-6- تغییر شکل جانبی حداکثر شمع بر حسب شیب های مختلف لایه روانگراشونده        165

شکل 5-7- تغییرات لنگر خمشی حداکثر در طول شمع بر حسب شیب های مختلف لایه روانگراشونده       166

شکل 5-8- تغییر شکل جانبی حداکثر شمع بر حسب قطرهای مختلف شمع     167

شکل 5-9- تغییرات لنگر خمشی حداکثر در طول شمع بر حسب قطرهای مختلف شمع  168

شکل ۵ – ۱۰- نسبت فشار آب حفره ای اضافی در طول زمان در زمین آزاد در اعماق مختلف  169

شکل ۵-۱۱- مقایسه فشار آب حفرهای اضافی تولید شده در اطراف شمع با مقدار آن در زمین آزاد    170

شکل ۵- ۱۲- مقایسه تغییر شکل جانبی حداکثر شمع بین دو حالت شمع با سر آزاد و شمع با سر گیردار     171

شکل 5-13 مقایسه لنگر خمشی حداکثر در طول شمع بین دو حالت شمع با سر آزاد و شمع با سر گیردار         172

شکل 5-14- مقایسه تغییر شکل جانبی شمع قبل و بعد از وقوع روانگرایی و گسترش جانبی      173

شکل5-15- مقایسه تغییرات لنگر خمشی در طول شمع قبل و بعد از وقوع روانگرایی و گسترش جانبی  173

 شکل ۵ – ۱۶- مقایسه تغییر شکل جانبی حداکثر شمع با و بدون در نظر گرفتن سازه فوقانی    175

شکل ۵ – ۱۷- مقایسه لنگر خمشی حداکثر در طول شمع با و بدون در نظر گرفتن سازه فوقانی 176

شکل ۵- ۱۸- مقایسه توزیع فشار خاک پیشنهادی توسط RAل با تخمین خطی فشار حاصله از نتایج مدل سازی   179

شکل ۵ ۱۹- مقایسه تغییرات تغییر شکل جانبی حداکثر شمع بر حسب ضخامت های مختلف لایه روانگراشونده     179

شکل ۵-۲۰- مقایسه تغییرات لنگر خمشی حداکثر در طول شمع بر حسب ضخامت های مختلف لایه روانگراشونده     180

شکل ۵ – ۲۱- بررسی تغییر شکل جانبی حداکثر شمع بر حسب ضخامت های مختلف لایه غیر روانگرای سطحی الف) شمع با سر آزاد ب) شمع با سر گیردار       181

شکل ۵-۲۲- تغییرات لنگر خمشی شمع با سر آزاد بر حسب ضخامت های مختلف لایه غیر روانگرایی سطحی       183

شکل ۵ ۲۳- تغییرات حداکثر لنگر خمشی مثبت در مرز لایه روانگراشونده و لایه ماسه متراکم بر حسب ضخامت های مختلف لایه سطحی 184

شکل ۵ – ۲۴- مقایسه تغییرات تغییر شکل جانبی حداکثر شمع بر حسب شیب های مختلف لایه روانگراشونده   185

شکل ۵- ۲۵- تغییرات تغییر شکل جانبی سر شمع بر حسب شیب های مختلف  185

شکل 5-26- مقایسه تغییرات لنگر خمشی حداکثر در طول شمع بر حسب شیب های مختلف لایه روانگراشونده    186

شکل ۵ – ۲۷- مقایسه تغییر شکل جانبی حداکثر شمع در پروفیلهای خاک دو لایه و سه لایه (ضخامت لایه روانگراشونده در هر دو حالت ۸ متر میباشد)     187

شکل ۵ – ۲۸- مقایسه لنگر خمشی حداکثر در طول شمع در پروفیل های خاک دو لایه و سه لایه (ضخامت لایه روانگراشونده در هر دو حالت ۸ متر می باشد)       188

شکل ۵ – ۲۹- الف) مقایسه تغییرات لنگر خمشی حداکثر در طول شمعهای تک، بالادست و پایین دست یین دست ازب) مقایسه توزیع یکنواخت فرضی فشار جانبی وارده بر شمعهای تک، بالادست پا طرف خاک       189

شکل ۵-۳۰- الف) مقایسه تغییرات لنگر خمشی حداکثر در طول شمعهای تک، بالادست و پایین دست 3. ب) مقایسه توزیع یکنواخت فرضی فشار جانبی وارده شمعهای تک، بالادست ور پایین دست )H8 = روانکرا m) طرف خاک طرف خاک       190

شکل ۵ ۳۲- الف) مقایسه تغییرات لنگر خمشی حداکثر در طول شمعهای تک، بالادست و پایین دست 3. ب) مقایسه توزیع یکنواخت فرضی فشار جانبی وارده بر شمع های تک، بالادست پایین دست طرف خاک    192

شکل 5-33 مقایسه تغییرات لنگر خمشی حداکثر در طول شمع های بالادست ور پایین دست نسبت به شمع تک بر حسب فاصله های مختلف از یکدیگر   194

شکل 5-34- الف) مقایسه تغییرات لنگر خمشی حال اکثر در طول شمعهای تک، کناری میانی   196

ب) مقایسه توزیع یکنواخت فرضی فشار جانبی وارده بر شمع های تک، کناری و میانی از طرف خاک

شکل ۵ – ۳۵- الف) مقایسه تغییرات لنگر خمشی حداکثر در طول شمعهای تک، کناری و میانی ب) مقایسه توزیع یکنواخت فرضسی فشار جانبی وارده بر شمع های تک، کناری و میانی از طرف خاک       197

شکل ۵ ۳۶- الف) مقایسه تغییرات لنگر خمشی حداکثر در طول شمع های تک، کناری و میانی باب) مقایسه توز یکنواخت فرضی فشار جانبی وارده بر شمع های تک، کناری و میانی از طرف خاکی     198

شکل ۵ – ۳۷- الف) مقایسه تغییرات لنگر خمشی حداکثر در طول شمعهای تک، کناری و میانی ب) مقایسه توزیع یکنواخت فرضی فشار جانبی وارده بر شمع های تک، کناری و میانی از طرف خاک  199

شکل ۵-۳۸- مقایسه تغییرات لنگر خمشی حداکثر در طول شمع های کناری و میانی نسبت به شمع تک بر حسب فاصله – های مختلف از یکدیگر  201


Abstract

The behavior of pile foundations under earthquake loading is an important issue that affects the performance of structures. Design procedures have been developed for evaluating pile behavior under earthquake loading; however, the application of these procedures to cases involving liquefiable ground is uncertain. The performance of piles in liquefied soil layers is much more complex than that of non-liquefying soil layers because not only the superstructure and the surrounding soil exert different dynamic loads on pile, but also the stiffness and shear strength of surrounding soil diminishes over time due to both non-linear behavior of soil and pore water pressure generation. In this research, fully coupled three-dimensional dynamic analysis is carried out to investigate the dynamic behavior of pile foundations in liquefied ground. The numerical model consists of liquefiable and non-liquefiable soil layers, piles and superstructures on piles head. The multisurface-plasticity model, Yang et al. (2003), which possesses the simulative ability to model the behavior of drained or undrained saturated sands under monotonic or cyclic loadings, is used, while a fully coupled (u-P) formulation is employed to analyze soil displacements and pore water pressures. Results of a shaking table test on pile foundations are used to demonstrate the capability of the numerical model for reliable analysis of piles under lateral spreading. For this purpose, seismic response of a group of piles subjected to liquefaction-induced lateral spreading is compared with the results of 1-gshake table test. Finally, the verified model is used for parametric study. The parametric study is carried out by varying boundary condition of pile head, thickness of liquefying layer, pile stiffness, ground slope and thickness of non-liquefiable crust. In addition, shadow and neighboring effects are investigated in this study. Parametric study has been conducted in four different cases. The first case consists of a single pile located in an inclined, loose, liquefiable, saturated sandy layer overlying a non-liquefiable layer. In the second case, the ground is three-layered: the intermediate layer is liquefiable while upper and lower layers are not. In the third case, two piles as front and shadow piles are aligned in the direction of lateral spreading while in the fourth one, a set of three piles aligned in a row perpendicular to direction of lateral spreading to study the neighboring effects. The obtained results indicate that the lateral stresses imparted on piles by the flowing liquefiable soil are larger than those predicted by Japan Road Association (JRA) design manual and assumed uniform lateral soil pressures on the piles due to lateral spreading was obtained in the range of 15-30 kPa. It was found that lateral spreading load on individual piles was a function of pile location in the pile group. The shadowing effect reduced lateral load on the shadow pile by about 35% and neighboring effect decreased the lateral pressure on the middle pile about 40% of the lateral load on the side pile.

Keywords: Liquefaction, Lateral spreading. Fully coupled three-dimensional dynamic analysis, Dynamic behavior of pile. Shadow effect, Neighboring effect


تعداد صفحات فایل : 215

مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf و سفارش فایل word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید