خلاصه

تحلیل و طراحی پی های شمعی در خاک های روانگرا شده بر اثر زلزله به مقدار قابل ملاحظهای وابسته به داشتن درکی صحیح از اندرکنش سازه-شمع-خاک می باشد. به علاوه داشتن اطلاع صحیح از عمق روانگرایی و در نظرگیری اندرکنش سازه-شمع-خاک به طور همزمان در خاک روانگرا شده از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا رفتار شمع در خاک روانگرا به شدت به عمقی از خاک که روانگرا شده بستگی دارد. تا کنون روش های عددی بسیاری برای تحلیل رفتار پی های شمعی تحت بارگذاری لرزه ای مورد استفاده قرار گرفته اند که از میان مدل های عددی پیشنهادی تعداد کمی قابلیت انجام تحلیل ترکیبی کامل را دارند. در این پژوهش به وسیله ی نرم افزار قدرتمند تفاضل محدود (FLAC) یک تحلیل دینامیکی ترکیبی کامل روی یک مورد مطالعاتی واقعی که تحت زلزله ی نیگاتای ژاپن دچار شکست شد، انجام گرفته است.

×کلمات کلیدی : پیشمعی، زلزله،عمق روانگرایی، اندرکنش، تحلیل ترکیبی

ٌ.مقدمه

با توجه به شکست های ایجاد شده در پی های شمعی در بعضی از زلزله های اخیر تحلیل و طراحی این پی های توجه کثیری را به خود جلب کرده است. ابدون و همکاران (ًًٍَ) به بررسی رفتار شمع در شرایط گسترش جانبی به وسیله ی آزمایش های سانتریفیوژ پرداختند] ٌ.[ بولانگر و همکاران (ًًٍِ) به بررسی مدلسازی و رفتار پی های شمعی در خاک روانگرا پرداختند ]ٍ.[ هالدار و همکاران (ًًٌٍ) بیان کردند برای تعیین درست مکانیسم شکست تخمین صحیح عمق روانگرایی در لایه ی خاک از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است ] َ.[ فین و فوجیتا (ًًٍٍ) به دلیل وجود شواهدی از وقوع جابجایی های بزرگ در محل به دلیل روانگرایی و گسترش جانبی خاک شکست خمشی شمع ناشی از حرکت جانبی لایه ی روانگرا، را مهم ترین عامل آسیب دیدگی شمع در خاک روانگرا در طی زلزله معرفی کرده اند]ُ.[ باتا چاریا (ًًٍَ) به تازگیبررسی ناپایداری کمانشی پی های شمعی در خاک های روانگرابر اثر بارگذاری لرزه ای را مطرح کرده است]ِ.[در تعیین مکانیسم شکست شمع عمق روانگرایی از این حیث دارای اهمیت است که تعیین کننده ی بزرگی نیرو های کینماتیکی و همچنین طول بدون تکیه گاه در شمع می باشد، که از مهم ترین عوامل وقوع شکست در پی های شمعی هستند. این عمق معمولا بر اساس روش تجربس سید و ادریس (ٌٌُْ)]ّ[ یا

Abdoun et al.

Boulanger et al.

Haldar et al. Finn and Fujita Battacharia Kinematic loads

Unsupported length of pile

۱

۲

۳

۴

۵

۶

۷

روش نیمه تجربی ادریس و بولانگر (ًًٍُ) ]ْ[ به دست می آید. روش های موجود برای تحلیل پی های شمعی تنها به تخمین عمق روانگرایی اکتفا می کنند و اندرکنش خاک-شمع را در نظر نمی گیرند. هدف از این مطالعه انجام یک تحلیل دینامیکی ترکیبی روی یک شمع متکی به نوک در خاک روانگرا شده بر اثر زلزله است که در آن اندرکنش ها به طور کامل در نظر گرفته شه اند. برای تحقق این هدف عمق روانگرایی و پاسخ اندرکنش شمع-خاک توسط نرم افزار تقاضل محدود(] (FLACَ[ برای پی شمعی مورد معروف پل یاچیو به دست آمده است. این مورد به دلیل وجود اطلاعات کافی و معتبر انتخاب شده است.

ٍ.پل یاچیو
پل یاچیو که در زلزله ی ٌُُّ نیگاتا آسیب دیده برای انجام مطالعه ی عددی انتخاب شده است. این پل به دلیل وقوع گسترش جانبی در بستر رودخانه و
همچنین تحمل بار محوری نزدیک به بار بحرانی اولر برای بررسی اندرکنش خمش و کمانش از شرایط خوبی برخوردار است. تصویر پل آسیب دیده و
اطلاعات کامل خاک اطراف و پی شمعی مورد بررسی در شکل ٍ و جدول ٌ آورده شده است. پل یاچیو در کشور ژاپن بر رودخانه شینانو قرار گرفته است. در

زلزله ی نیگاتا پی های شمعی این پل دچار آسیب و شکست شدند. بر اثر زلزله گسترش جانبی وسیعی اتفاق افتاد و عمق رودخانه کاهش یافت]ٌ.[ مطابق شکل ٍ، دو طرف انتهایی پل و پایه های پل دچار آسیب دیدگی شدند. پی دو طرف انتهایی و پایه ها، شمع های بتن مسلح به قطر mmًًَ و طول های ًٌ تا ٌٌ متر و ظرفیت باربری مجاز kN ًَُ بودند. شکل تغییر یافته ی شمع آسیب دیده که از زمین در آورده شده در شکل ٌ آورده شده است. همانطور که مشاهده می شود

یک مفصل پلاستیک در عمق َ متری شمع ( در انتهای لایه ی روانگرا) شکل گرفته است. جابجایی سر شمع در گزارشات ٌ؟ٌ متر بوده است در حالیکه

جابجایی زمین آزاد ٍ تا ِ متر گزارش شده است ]ُ.[