نوع مقاله : یادداشت فنی
نویسندگان
دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد
چکیده
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Summary
Piled-raft foundation is a complex system that divide the overall load between the piles and raft upon pile-soil-raft interaction. Piles mainly act as a settlement reducer. Piled-raft foundations with different piles arrangement and soil type, i.e. medium clay and dense sand, were modeled in 3-D finite element software, PLAXIS 3-D Foundation. Influence of piles on differential settlement depends on the piles arrangement and soil properties. The numerical results showed that in two adjacent and symmetrical foundations on sand under uniform surcharge, when corner piles were removed and longer piles were placed close to the symmetry axes of the foundations, the foundation settlement and rotation decreased considerably (at least 50%). For piled-raft foundation on soft with placement of longer piles in the center raft and shorter piles out of center, the optimal piles arrangement was achieved, while in dense sand piles concentration in the central region of raft was optimal arrangement. These later results obtained from rafts on clay and sand with different surcharge that has been analyzed to attain equal 154mm settlement.
Introduction
One of the effective ways to improve the footing bearing capacity is using pile foundations. The piled-raft foundation is a new design concept as one of the effective methods of foundation to reduce settlements of structures. In piled raft foundation role of raft foundation is to provide adequate bearing capacity and role of pile foundation is mainly to act as settlement reducers. In this paper 3-D finite element analysis of piled raft foundations on dense sand and medium clay was studied. The purpose of the present study is to investigate the role of piles arrangement in reducing settlement of the piled raft foundation.
Methodology and Approaches
Numerical method used for analysis of piled raft foundation, due to complex soil-structure interaction. A 3-D finite element software, PLAXIS 3-D Foundation utilized to analyze three dimensional models of piled raft foundation. The model results validated among settlements of Messe–Torhaus structure in Germany which was modeled in ABAQUS. Different pile arrangement plan in dense sand and medium clay was molded. Soil behavior was modeled by Mohr-Coulomb elastoplastic model.
Results and Conclusions
Piles arrangement has a significant influence on the performance of piled raft foundation. Numerical results show that appropriate arrangement of piles which has maximum reduction in settlement strongly depends on soil type. Additionally, increasing the piles length has more influence on the performance of piled raft foundation, rather than pile diameter growth, when the volume of concrete in piles bodies has been constant.
کلیدواژه‌ها [English]
نشست از عوامل مؤثر بر طراحی پی است. بسته به نوع خاک، استفاده از روش‌های مختلف بهسازی خاک مانند تراکم خاک، تزریق، ستون سنگی و یا استفاده از شمع برای پیسازی بر روی خاک سست نیاز است]1[. از روش‌های مؤثر برای افزایش باربری پی‌های گسترده، استفاده از شمع‌های کاهنده نشست است که طراحی اقتصادی نیاز به تعیین سهم باربری شمع‌ها و پی گسترده دارد[2، 3]. تلفیق پی گسترده و شمع‌ها و یا پی شمع– رادیه[i] (پی– شمع) از دهه 1970 میلادی مطرح شد. استفاده از دیدگاه شمع‌های کاهنده نشست[ii] به کاهش حجم شمع‌ها می‌انجامد[4]. در سال 1994 در مفهوم بهینه طراحی پی- شمع گفته شد که شمع‌ها با نقش اصلی کاهش نشست طراحی شده به نحوی که باعث افزایش ظرفیت باربری نیز می‌شوند]5[. بررسی‌ها نشان می‌دهد که تأثیر شمع بر کاهش نشست، بیش‌تر از افزایش ظرفیت باربری است]6[.کائو[iii] و همکاران با مدل آزمایشگاهی تأثیر پارامترهای مختلف از جمله طول شمع‌ها، تعداد شمع‌ها و ضخامت پی بر روی نشست پی را بررسی کردند]7[. الوکیل و همکاران نسبت نشست به عرض برابر 007/0 را مناسب‌ترین مقدار برای طراحی در خاک ماسه‌ای پیشنهاد دادند، در این حالت سهم باربری پی 39 درصد از کل بار خواهد بود]8[. باجاد[iv] نشان داد که با جایگذاری شمع‌ها در قسمت مرکزی پی، نشست تفاضلی نسبت به حالت جایگذاری یکنواخت شمع‌ها 30 درصد کاهش پیدا می‌کند]9[. زهکشی و نشست زیاد رس نرم منجر به فاصله گرفتن رادیه از خاک و اعمال کل بار به شمع‌ها می‌شود]10[. با این وجود نمونه‌های موفق اجرای پی– شمع در خاک‌های نرم نیز وجود دارد]11، 12[.
رندولف]5[ و پولس]10[ سه فلسفه طراحی را ارائه کردند: الف: "روش مرسوم"، شمع‌ها برای تحمل بخش عمده بار طراحی می‌شوند، در حالی که تا حدودی اجازه مشارکت به پی داده می‌شود، ب: "روش شمع خزشی"، شمع‌ها برای بارهای بهره‌برداری به نحوی طراحی می‌شوند تا در 70~ 80 درصد مقاومت نهایی شروع به حرکت کنند. در این روش شمع‌های کافی وجود دارد تا فشار تماس خالص بین رادیه و خاک زیرین را به مقدار کم‌تر از فشار پیش‌تحکیمی خاک کاهش دهند، ج:"روش محدودیت نشست غیریکنواخت"، که شمع‌ها به عنوان کاهنده نشست طراحی می‌شوند.
تأثیر چیدمان شمع‌ها و همچنین سهم باربری شمع‌ها و پی کم‌تر بررسی شده است. در اینجا با مدلسازی سه‌بعدی به روش اجزاء محدود، اثر چیدمان شمع‌ها در کاهش نشست و سهم باربری شمع‌ها و پی، تحت بارگذاری قائم مطالعه شده است. چیدمان بهینه شمع‌های کاهنده نشست در خاک ماسه‌ای متراکم و خاک رس متوسط با شمع‌های هم‌قطر و با طول‌های متفاوت (حجم ثابت شمع)، از اهداف مطالعه اخیر است. همچنین چیدمان بهینه شمع‌ها برای کاهش نشست تفاضلی در پی‌های همجوار با دو الگوی بارگذاری مورد توجه قرار گرفته است.
)