ارزیابی پاسخ غیرخطی شمع منفرد مدفون در ماسه با استفاده از شبیه‌سازی عددی

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه ازاد اسلامی، تبریز، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

3 استاد، گروه مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

4 استادیار، گروه مهندسی برق، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

5 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

10.22034/ceej.2024.58537.2287

چکیده

ارزیابی عملکرد شمع در برابر بارگذاری‌های لرزه‌ای یکی از مسائل مهم در مهندسی ژئوتکنیک به شمار می‌رود. رویکردهای مختلفی در ارزیابی این عملکرد مورداستفاده قرار می‌گیرند که می‌توان به رویکردهای پیوسته و گسسته اشاره نمود. هدف مطالعه حاضر بررسی عوامل تأثیرگذار در دقت شبیه‌سازی‌های دوبعدی سیستم شمع - خاک - روسازه تحت ارتعاش زلزله است. ضرورت انجام این بررسی‌ها بهبود دقت تحلیل‌های دوبعدی به‌منظور کاهش هزینه‌های محاسباتی است. مطالعات نشان داده‌اند که شبیه‌سازی مناسب المان فصل مشترک و مدل رفتاری مورداستفاده برای خاک تأثیر به سزایی در تخمین دقیق پاسخ شمع بر عهده دارند. بهبود مدل‌های رفتاری الاستیک - پلاستیک کامل (مانند؛ مور - کولمب و دراکر - پراگر) در تحلیل‌های دینامیکی نیز موضوع مهم دیگر است. در این زمینه، تخمین دقیق مدول نظیر کرنش برشی مؤثر در تحلیل دینامیک حائز اهمیت است. در مطالعه حاضر اثر این پارامترها در پیش‌بینی هرچه دقیق‌تر پاسخ لرزه‌ای شمع به‌صورت دوبعدی با استفاده از نرم‌افزار Abaqus مورد ارزیابی قرار گرفته و با نتایج تجربی گزارش‌شده از آزمون سانتریفیوژ مقایسه شده است. بر اساس نتایج، تحلیل دوبعدی توانست بیشینه لنگر خمشی مقطع را با خطای کمتر از 1% محاسبه نماید. این در حالی است که میزان خطا در تخمین بیشینه جابه‌جایی شمع در بهترین حالت حدود 15% به دست آمد. این نتیجه نشان می‌دهد که اگرچه تحلیل دوبعدی با درنظرگرفتن موارد پیشنهاد شده در مطالعه حاضر توانست دقت بالایی در تخمین بیشینه لنگر خمشی شمع ارائه دهد، اما تحلیل سه‌بعدی همچنان برای بررسی جابه‌جایی شمع ضروری است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the nonlinear response of a single pile embedded in sand using numerical simulation

نویسندگان [English]

  • Navid Hasanpouri Notash 1
  • Rouzbeh Dabiri 2
  • Masoud Hajialilue Bonab 3
  • Larissa Khodadadi 4
  • Fariba Behrouz Sarand 5
1 Ph.D. Candidate, Department of Civil Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
2 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
3 Professor, Department of Civil Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
4 Assistant Professor, Department of Electrical Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad university, Tabriz , Iran
5 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Evaluation of pile performance against seismic loading is one of the most important issues in geotechnical engineering. The purpose of this study is to investigate the factors influencing the accuracy of two-dimensional simulations of the pile-soil-pavement system under earthquake vibrations. The necessity of conducting these investigations lies in improving the accuracy of two-dimensional analyses in order to reduce computational costs. Studies have shown that proper simulation of the interface element and the behavior model used for the soil has a significant effect on the accurate estimation of pile response. Improving fully elastic-plastic behavioral models (Mohr-Coulomb and Drucker-Prager) in dynamic analysis is another important issue. In this context, accurate estimation of moduli, such as effective shear strain, is important in dynamic analysis. In this study, effect of these parameters on predicting the seismic response of the pile as accurately as possible has been evaluated in two-dimensional form using Abaqus software and compared with the experimental results reported from centrifuge tests. Based on the results, the two-dimensional analysis was able to calculate the maximum bending moment of the section with an error of less than 1%. However, the error rate in estimating the maximum displacement of the pile was found to be around 15% in the best case. This result indicates that although the two-dimensional analysis, considering the factors proposed in the present study, was able to provide high accuracy in estimating the maximum bending moment of the pile, three-dimensional analysis is still necessary to accurately investigate the displacement of the pile.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pile
  • Interface element
  • Effective shear strain
  • Implicit and explicit solver
  • Abaqus