مطالعه آزمایشگاهی رفتار پی‌های گسترده بر روی شمع در ماسه تحت بارگذاری قائم

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

چکیده

برای تحلیل پی­ های گسترده بر روی شمع تحقیقات تئوری و عددی بسیاری انجام شده ولی مطالعات آزمایشگاهی در این خصوص بسیار اندک است. تحقیقات آزمایشگاهی موجود نیز عمدتاً بر روی شمع ­های فولادی انجام شده است. در این مقاله با کمک مدل­سازی فیزیکی در آزمایشگاه، رفتار پی­ های گسترده بر روی شمع در ماسه بررسی شده است. در آزمایش ­ها از شمع­ ها و پی بتنی درجا­ریز استفاده گردید. آزمایش­ ها بر روی شمع منفرد، شمع منفرد در بین شمع ­های دیگر، پی گسترده، پی گسترده بر روی شمع انجام شده است. اثر تعداد شمع، نحوه احداث شمع و همچنین اندرکنش میان اجزا مختلف بر روی نتایج مورد بررسی قرار گرفته شد. نتایج نشان داد که به ازای تعداد شمع برابر، ظرفیت باربری نهایی پی­ های گسترده بر روی شمع به مراتب بیشتر از پی گسترده بوده است. با قرارگیری شمع منفرد در بین شمع های دیگر، ظرفیت باربری و سختی شمع افزایش و با احداث شمع در زیر پی گسترده، ظرفیت باربری پی گسترده کاهش یافت. میزان افزایش ظرفیت باربری در شمع ­های گوشه، لبه و مرکزی واقع در پی گسترده بر روی شمع با آرایش 3×3 نسبت به شمع منفرد، 16%، 64% و 264% می­ باشد. با به­ کارگیری شمع در زیر پی گسترده، ظرفیت باربری پی گسترده به کم­تر از نصف ظرفیت باربری پی گسترده بدون شمع کاهش یافت. همچنین طراحی پی ­های گسترده بر روی شمع بدون در نظر گرفتن سهم باربری خاک، ظرفیت باربری مجاز را بیش از دو برابر دست ­پایین تخمین زد. با افزایش فاصله شمع ­ها این خطا بیشتر نیز شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimenta Lstudy of Behavior of Piled Raft Foundations under Vertical Loading in Sand

نویسندگان [English]

  • Issa Shooshpasha
  • Mehdi Sharafkhah
Faculty of Civil Engineering, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Mazandaran, Iran
چکیده [English]

Several numerical studies have been carried out to analyze the behavior of piled raft foundations, but very few experimental studies are reported in literatures. The conventional approach for the design of piled raft foundations ignores the raft load sharing and it has been assumed that the piles carry the whole of structural loads. This approach is unduly conservative and lead to an uneconomic design. Only when the piles cap is elevated from the ground level, this design method is valid. In a piled raft foundation, pile-soil-raft interaction is complicated. The available laboratory studies are mainly focused on steel piles. The present study aimed to evaluate the behavior of piled raft foundations in sand, using experimental physical models.

کلیدواژه‌ها [English]

  • piled raft
  • Interaction
  • Physical Modeling
  • Cast-in-place Concrete piles
  • Sand fatigue
  • stress
شرف­ خواه م، "مطالعه آزمایشگاهی پی­ های گسترده شمعی در ماسه تحت بارگذاری قائم"، پایان­نامه دکتری، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، دانشکده مهندسی عمران، 1397.‌
Altaee A, Fellenius BH, “Physical Modeling in Sand”, Canadian Geotechnical Journal, 1994, 31 (3), 420-431.
Bazyar MH, Ghorbani A, Katzenbach R, “Small-Scale Model Test and Three-Dimensional Analysis of Pile-Raft Foundation on Medium-Dense Sand”, International Journal of Civil Engineering, 2009, 7 (3), 170-175.
Cooke RW, “Piled Raft Foundation on Stiff Clays-a Contribution to Design philosophy”, Geotechnique, 1986, 36 (2), 169-203.
Comodromos EM, Papadopoulou MC, Laloui L, “Contribution to the Design Methodologies of Piled Raft Foundations under Combined Loadings”, Canadian Geotechnical Journal, 2016, 53 (4), 559-577.
El-Garhy B, Galil AA, Youssef A, Raia MA, “Behavior of Raft on Settlement Reducing Piles: Experimental Model Study”, Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 2013, 5 (5), 389-399.
EI Sawwaf M, “Experimental Study of Eccentrically Loaded Raft with Connected and Unconnected Short Piles”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2010, 136 (10), 1394-1402.
Fioravante V, Giretti D, “Contact versus Noncontact Piled Raft Foundations”, Canadian Geotechnical Journal, 2010, 47(11), 1271-1287.
Hemsley JA, “Design applications of raft foundations”, Thomas Telford Ltd, 2000.
Huangab M, Jiu Y, Jiang J, Lie B, “Nonlinear Analysis of Flexible Piled Raft Foundations subjected to Vertical Loads in Layered Soils”, Soils and Foundations, 2017, 57 (4), 632-644.
Khanmohammadi M Fakharian K, “Evaluation of Performance of Piled-Raft Foundations on Soft Clay: A Case Study”, Geomechanics and Engineering, 2018, 14 (1), 43-50.
Lee SH, Chung CK, “An Experimental Study of the Interaction of Vertically Loaded Pile Groups in Sand”, Canadian Geotechnical Journal, 2005, 42 (5), 1485-1493.
Oh EYN, Huang M, Surarak C, Adamec R, Balasurbamaniam AS, “Finite Element Modeling for Piled Raft Foundation in Sand”, Eleventh East Asia-Pacific Conference on Structure Engineering & Construction, TAIWAN, 19-21, 2008.
Patil JD, Vasanwala SA, Solanki CH, “An Experimental Study on behavior of Piled Raft Foundation”, Indian Geotechnical Journal, 2016, 46 (1), 16-24.
Poulos, HG, Davis EH, “Pile Foundation Analysis and Design”, John Wiley & Sons, New York, 1980.
Raut JM, Khadeshwar SR, Bajad SP, Kadu MS, “Simplified Design Method for Piled Raft Foundations”, Advances in Soil Dynamics and Foundation Engineering: 2014, 462-471.
Reul O, Randolph MF, “Design Strategies for Piled Rafts Subjected to Nonuniform Vertical Loading”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering: 2004, 1-13.
Samanta M, Bhowmik R, “3D Numerical Analysis of Piled Raft Foundation in Stone Column Improved Soft Soil”, International Journal of Geotechnical Engineering, 2014, 9 (1) 101-112.
Sedran G, Stolle DFE, Horvath RG, “An Investigation of Scaling and Dimensional Analysis of Axially Loaded Piles”, Canadian Geotechnical Journal, 2001, 38 (3), 530-541.
Tagaya K, Scott RF, Aboshi H, “Scale Effect in Anchor Pullout Test by Centrifugal Technique”, Soil and Foundations, 1988, 28 (3), 1-12.
Tomlinson MJ, “Pile Design and Construction Practice”, 4nd Edition, E & FNS pon, 2004.