پایان نامه بررسی تسلیح خاک با ظرفیت باربری کم با استفاده از المان های قائم فولادی

پایان نامه کارشناسی ارشد

 رشته مهندسی عمران گرایش خاک و پی

عنوان پایان نامه :

تسلیح خاک با ظرفیت باربری کم با استفاده از

المان­های قائم فولادی

با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات: 143  صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

فهرست مطالب    عنوان                                                                                                    صفحه
فصل اول : مقدمه
1-1 کلیات…..…………….…....................................……….…………………………….….	1
1-2 بیان مسئله ……..................................………………………..….…………………………	2
1-3  هدف از پژوهش …….............................................……….…………………………	2
1-4  چگونگی دستیابی به اهداف پژوهش.............................……….…………………………	3
1-5  ساختار پایان نامه ……..............................................……….…………………………	4
فصل دوم : کلیات و مروری بر ادبیات فنی
2-1 مقدمه….…………………………………………………………………………………………...…	7
2-2 فلسفه بهسازی ……..…...…………….…..........................................………….………	7
2-2- 1 تعریف بهسازی ….....….......................….….………......………………	8
2-2- 2 دامنه کاربرد …………………….…………….…………..……………………...	9
2-2- 3 روش های بهسازی …………….........………………………………….……...	10
2-3 شمع و کاربرد آن در بهسازی خاک ......…………………………………………………………	13
2-3-1 موارد استفاده از شمع ......……………………..…………………………………	13
2-3-2 انواع شمع از لحاظ مکانیسم عمل .……..............................………..……	15
2-3-3 اثرات بهسازی تراکمی ….….................................………………………	16
2-4مروری بر مطالعات گذشتگان ……………...................................……….…...………..	19
2-4-1 مطالعات انجام شده در خصوص استفاده از المان های تقویتی افقی	20
2-4-2 مطالعات انجام شده در خصوص استفاده از المان های تقویتی غیر افقی	24
فصل سوم : مدل سازی نرم افزاری و آزمایشگاهی
3-1 مقدمه …………….……………………….……………………..…………………………………	34
3-2 تعریف مدل رفتار…………….….…………………………………………………………………	35
3-3 مشخصات یک مدل رفتاری مطلوب .......………………………………………………………	35
3-4- روش اجزاء محدود …..…..….…………………………………………………………………	36
3-4-1 تاریخچه روش اجزاء محدود…………………………………………….…………	37
3-4-2 روش مدل نمودن فضای بینهایت توسط المان محدود………….........….….….	38
3-4-3   معرفی نرم افزار Geostudio-Sigma و هدف از انتخاب آن ……….…..……	40
3-4-4-1 معرفی برنامۀ SIGMA/W …………………………….….………	42
3-4-4-2 کاربرد برنامۀ SIGMA/W ……….………………….……….……	42
3-4-4-3 امکانات و قابلیت های برنامۀ SIGMA/W .……..………………	43
3-4-4   روند ساخت مدل ….………………………………………………………………	54
3-4-4-1   انتخاب سیستم واحد …….…………………………….……………	54
عنوان                                                                                                    صفحه
3-4-4-2   انتخاب المانهای مورد استفاده ….….…………………..……..……	56
3-4-4-3   خواص مواد ……………………………………………..……...……	56
3-4-4-4   مدل سازی هندسی …..………………………………..…….………	57
3-4-4-5 مش بندی …….……………………………….…………….…………	58
3-4-4-6   اعمال شرایط مرزی و بارگذاری.….………………..………..……	58
3-4-5   تحلیل مدل اجزاء محدود …….……………………………………….……………	59
3-5 جزئیات مدل سازی در نرم افزار SIGMA/W ..…………………………………………………	60
3-5-1 انتخاب المان ……………………………………………...…………………………	60
3-5-2 مدل سازی هندسی و مش بندی …….………………………………………………	61
3-5-3   پارامترهای هندسی ……………………………………….……….…………………	62
3-5-4     پارامترهای مقاومتی …………………………………………….…………..………	63
3-5-5 اعمال شرایط مرزی و بارگذاری .………………………………..….…….………	64
3-5-6 نوع تحلیل ..….…………………………………………………….………..………	64
3-6 تحقیق آزمایشگاهی ………….…………………………………………….………………….……	65
3-6-1 جزئیات مدل آزمایشگاهی ……...…………………………………………….……	65
3-6-2 روند کلی انجام آزمایش ………………………………………….…………………	67
3-7 مشخصات مدل مورد استفاده جهت اعتبار یابی …..…………….…………………….……………	68
فصل چهارم : نتایج تحلیل­ها ( نرم­افزاری و آزمایشگاهی)
4-1 مقدمه ……….……..……………………….……………………..…………………………………	70
4-2 اعتبار سنجی مدل …………….………………………………………………………………………	70
4-2-1 استفاده از فرمول تئوری جهت اعتبارسنجی نرم افزار .……………………….……	71
4-2-1-1 مقایسه نشست خاک حاصل از تحلیل دستی و نرم افزاری …………	71
4-2-1-2 مقایسه تنش در خاک حاصل از تحلیل دستی و نرم افزاری ….……	75
4-2-2     استفاده از نتایج تحقیق آزمایشگاهی جهت اعتبار سنجی….….……………….…	76
4-2-2-1   شرح آزمایش و نتایج بدست آمده از آن ….…………….....……	77
4-2-2-2   شرح تحلیل کامپیوتری و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی ……….....	78
4-3 بررسی اثرات استفاده از المان های قائم فولادی با استفاده از نرم افزار SIGMA/W …..…..…	80
4-3-1 تأثیر فاصلۀ المان های فولادی (S) …..………………………………..…….……	88
4-3-2 تأثیر میزان پراکندگی المان ها از بر فونداسیون (R) .….…………………………	95
4-3-3 تأثیر طول المان های فولادی (L) ….…………………………..…………………	101
4-3-4 تأثیر قطر المان ها (D) .…………………………………….………………………	107
4-4 بررسی آزمایشگاهی اثر المان های قائم فولادی بر ظرفیت باربری خاک ماسه ای ………..……	113
4-4-1   شرح جزئیات انجام آزمایش ……….…………………………………….………	113
عنوان                                                                                                    صفحه
4-4-2   نتایج انجام آزمایش ها …………………………………….…….……...…………	116
فصل پنجم :   نتیجه­گیری و پیشنهادات
4-1 مقدمه ……….……..……………………….……………………..…………………………………	120
6-2- نتیجه گیری…………………………………………………..………….……………………………	120
6-3- پیشنهاداتی جهت تحقیقات آینده….……………………………………………..………………...	122
منابع و مآخذ…………………….………………………………………………………………..……….	124
فهرست شکل ها
شکل 2- 1: تقسیم بندی کاربرد روش­های بهسازی خاک	9
شکل 2- 2: انواع روش های بهسازی خاک	10
شکل 2-3: کاربرد روش های بهسازی بر حسب نوع خاک	12
شکل 2-4: اثر بهسازی تراکمی بر خاک های ریزدانه و درشت دانه	17
شکل 2-5: اثر افزایش تراکم بر چسبندگی	18
شکل 2-6: اثر افزایش تراکم بر زاویه برشی ماسه	18
شکل 2- 7: دایره مور برای خاک های غیر مسلح و مسلح	20
شکل 2-8: (a)-پوش های گسیختگی برای خاک غیر مسلح و مسلح، (b)- دیاگرام نیرو برای   خاک مسلح	21
شکل 2-9: استفاده ازعناصر تسلیح عمودی و افقی (a)-نمای سه بعدی، (b)- نمای برش از روبرو	31
شکل 2-10 :تأثیر مسلح کننده ها بر تعادل (a)-مسلح کننده های افقی، (b)- نمای برش روبرو	31
شکل 3-1 :روند همگرایی تغییرمکان ها با تکرار تحلیل	43
شکل 3-2 :نمونه ای از نتایج گرافیکی تغییرمکان گره	44
شکل 3-3 :جعبه تنظیمات انواع آنالیز ها (Type Analaysis Setting )	49
شکل 3-4 : نمودار تنش-کرنش مدل مصالح از نوع الاستیک خطی	50
شکل 3-5 : نمودار تنش-کرنش مدل مصالح از نوع الاستیک خطی غیر همگن	50
شکل 3-6 : نمودار تنش-کرنش مدل مصالح از نوع الاستیک غیر خطی	51
شکل 3-7 : نمودار تنش-کرنش از مدل مصالح از نوع الاستو پلاستیک	51
شکل 3-8 : نمودار تنش-کرنش از مدل مصالح از نوع نرم شوندگی کرنش	52
شکل 3-9 : نمودار تنش-کرنش از مدل مصالح از نوع Cam Clay, modified Cam Clay	52
شکل 3-10 :جعبه تنظیمات مقیاس(Scale)در نرم افزار Sigma	55
شکل 3-11 : استفاده از المان سازه ای Bar Element در روند تحلیل	61
شکل 3-12 : جزئیات ترسیم هندسی و تغییر در ابعاد مش بندی مدل اجزاء محدود	62
شکل 3-13 : جزیئات دستگاه بارگذاری استفاده شده در تحقیق حاضر	66
شکل 3- 14 : دستگاه بارگذاری در حال انجام آزمایش	66
شکل 4- 1 : شکل شماتیک مدل مورد استفاده در اعتبار سنجی نرم افزار	71
شکل 4- 2 : نمودار تعیین مقادیر α با توجه به نسبت ابعاد پی	72
شکل 4- 3 : نمونه ای از کانتور نشست حاصل از تحلیل کامپیوتری	74
شکل 4- 4 :کانتور تنش حاصل از تحلیل کامپیوتری	76
شکل 4- 5 : دانه بندی خاک ماسه ای مورد استفاده در آزمون های آزمایشگاهی	77
شکل 4- 6 : دستگاه در حین انجام آزمون بارگذاری بر روی خاک بکر	78
شکل 4- 7: نمودار های بار- نشست حاصل از نتایج آزمون آزمایشگاهی و تحلیل کامپیوتری	79
فهرست شکل ها
شکل 4- 8: فلوچارت تحلیل­های کامپیوتری	81
شکل 4- 9: نمایی از آرایش المان های فولادی در سیستم خاک- پی	82
شکل 4- 10: منحنی تغییرات توان باربری بر حسب نشست برای پی به عرض B=1.0m و L=2B, R=2B.	89
شکل 4- 11: منحنی تغییرات توان باربری بر حسب نشست برای پی به عرض B=1.5m و L=2B, R=2B.	89
شکل 4- 12: منحنی تغییرات توان باربری بر حسب نشست برای پی به عرض B=2.0m و L=2B, R=2B.	90
شکل 4- 13: منحنی تغییرات توان باربری بر حسب نشست برای پی به عرض B=3.0m و L=2B, R=2B.	90
شکل 4- 14 : منحنی تغـییرات BCR بر حسب (S/B) برای پی به عرض B=1.0m	91
شکل 4- 15 : منحنی تغـییرات BCR بر حسب (S/B) برای پی به عرض B=1.5m	91
شکل 4- 16 : منحنی تغـییرات BCR بر حسب (S/B) برای پی به عرض B=2.0m	92
شکل 4- 17 : منحنی تغـییرات BCR بر حسب (S/B) برای پی به عرض B=3.0m	92
شکل 4- 18 : نحوه توزیع تنش در خاک و عملکرد بلوک در زیر پی در حضور المان های فولادی نزدیک به هم	94
شکل 4- 19: منحنی تغییرات توان باربری بر حسب نشست برای پی به عرض B=1.0m و L=2.0B, S=0.2B.	96
شکل 4- 20: منحنی تغییرات توان باربری بر حسب نشست برای پی به عرض B=1.5m و L=2.0B, S=0.17B.	96
شکل 4- 21: منحنی تغییرات توان باربری بر حسب نشست برای پی به عرض B=2.0m و L=2.0B, S=0.12B.	97
شکل 4- 22: منحنی تغییرات توان باربری بر حسب نشست برای پی به عرض B=3.0m و L=2.0B, S=0.08B.	97
شکل 4- 23 : منحنی تغـییرات BCR بر حسب (R/B) برای پی به عرض B=1.0 m	98
شکل 4- 24 : منحنی تغـییرات BCR بر حسب (R/B) برای پی به عرض B=1.5 m	98
شکل 4- 25 : منحنی تغـییرات BCR بر حسب (R/B) برای پی به عرض B=2.0 m	99
شکل 4- 26 : منحنی تغـییرات BCR بر حسب (R/B) برای پی به عرض B=3.0 m	99
شکل 4-27 : شکل شماتیک چگونگی تأثیر المان های فولادی در عدم فرار دانه های خاک در هنگام تشکیل گوه گسیختگی	101
شکل 4- 28: منحنی تغییرات توان باربری بر حسب نشست برای پی به عرض B=1.0m و R=1.0B, S=0.2B.	102
شکل 4- 29: منحنی تغییرات توان باربری بر حسب نشست برای پی به عرض B=1.5m و R=1.0B, S=0.17B.	102
فهرست شکل ها
شکل 4- 30: منحنی تغییرات توان باربری بر حسب نشست برای پی به عرض B=2.0m و R=1.0B, S=0.12B.	103
شکل 4- 31: منحنی تغییرات توان باربری بر حسب نشست برای پی به عرض B=3.0m و R=1.0B, S=0.08B.	103
شکل 4- 32: منحنی تغـییرات BCR بر حسب (L/B) برای پی به عرض B=1.0 m	104
شکل 4- 33: منحنی تغـییرات BCR بر حسب (L/B) برای پی به عرض B=1.5 m	104
شکل 4- 34: منحنی تغـییرات BCR بر حسب (L/B) برای پی به عرض B=2.0 m	105
شکل 4- 35: منحنی تغـییرات BCR بر حسب (L/B) برای پی به عرض B=3.0 m	105
شکل 4- 36 : قرارگیری المان های فولادی در محدوده حباب تنش تأثیر در زیر پی	107
شکل 4- 37: منحنی تغییرات توان باربری بر حسب نشست برای پی به عرض B=1.0m و R=1.0B, S=0.2B و L=2.0B.	108
شکل 4- 38: منحنی تغییرات توان باربری بر حسب نشست برای پی به عرض B=1.5m وR=1.0B, S=0.17B وL=2.0B	108
شکل 4- 39: منحنی تغییرات توان باربری بر حسب نشست برای پی به عرض B=2.0m وR=1.0B, S=0.12B و L=2.0B	109
شکل 4- 40: منحنی تغییرات توان باربری بر حسب نشست برای پی به عرض B=3.0m وR=1.0B, S=0.08B وL=2.0B	109
شکل 4- 41: منحنی تغـییرات BCR بر حسب (D/B) برای پی به عرض B=1.0 m	110
شکل 4- 42: منحنی تغـییرات BCR بر حسب (D/B) برای پی به عرض B=1.5 m	110
شکل 4- 43: منحنی تغـییرات BCR بر حسب (D/B) برای پی به عرض B=2.0 m	111
شکل 4- 44: منحنی تغـییرات BCR بر حسب (D/B) برای پی به عرض B=3.0 m	111
شکل 4- 45 : تقسیم بندی 10 سانتیمتری ارتفاع جعبه برش جهت انجام تراکم یکنواخت          خاک ماسه ای	114
شکل 4- 46 : نمایی از خاک مسلح شده با استفاده از المان های قائم فولادی	114
شکل 4- 47: تنظیمات اولیه جهت انجام آزمایش- الف: هم تراز نمودن سطح المان ها، ب:کنترل تراز بودن	115
شکل 4- 8 4: نمودار بار- نشست برای مدل آزمایشگاهی خاک مسلح شده به وسیله المان های فولادی با قطر های مختلف	116
شکل 4- 49: منحنی تغـییرات BCR در مـقابل قطر نـرمـالایــزه شـده (D/B) برای آزمون های آزمایشگاهی	117
فهرست جدول ها
جدول 3- 1 : نمونه ای از مجموعه واحد هایی که می توان	55
جدول 3- 2 : پارامترهای هندسی در نظر گرفته شده برای المان فولادی و پی	63
جدول 3- 3 : مشخصات مقاومتی مصالح خاک	63
جدول 3- 4 : مشخصات مقاومتی مصالح المان های قائم	64
جدول 4- 1 : نتایج نشست خاک حاصل از تحلیل دستی و نرم افزاری	73
جدول 4- 2 : نتایج تنش در خاک حاصل از تحلیل دستی و نرم افزاری	75
جدول 4- 3 : مشخصات هندسی و مقاومتی مدل آزمایشگاهی	77
جدول 4- 4 : نشست خاک حاصل از نتایج آزمون آزمایشگاهی و تحلیل نرم افزاری	79
جدول 4- 5 : پارامترهای متغیر در تحلیل کامپیوتری	82
جدول 4- 6 : نتایج آنالیز نرم افزاری برای پی با بعد B=1.0m	84
جدول 4- 7 : نتایج آنالیز نرم افزاری برای پی با بعد B=1.5m	85
جدول 4- 8 : نتایج آنالیز نرم افزاری برای پی با بعد B=2.0m	86
جدول 4- 9 : نتایج آنالیز نرم افزاری برای پی با بعد B=3.0m	87

1-1 کلیات

خاک به عنوان مهم­ترین مصالح ساختمانی و اصلی­ترین تکیه­گاه سازه، از دیرباز در ساخت و ساز مورد توجه بشر بوده است. اما در برخی موارد به سبب ضعف مقاومت، توان تحمل نیروهای وارده را ندارد. از این­رو پژوهشگران پیوسته درصدد افزایش ظرفیت باربری، مقاومت و بهبود خواص آن بر­آمدند. بر همین اساس روش­های مختلفی از جمله اصلاح مکانیکی مانند تراکم، اصلاح شیمیایی مانند تثبیت با آهک یا سیمان و استفاده از ایده خاک مسلح یا به کارگیری عناصر کمکی را در این زمینه به کار گرفته­اند.

بدون تردید یکی از مقدماتی­ترین و مهم­ترین اصول در اجرای طرح­های عمرانی، داشتن زمینی با ظرفیت باربری مناسب می­باشد. در سال­های اخیر با توجه به رشد روز افزون جمعیت دنیا، مساحت      زمین­های مناسب برای ساخت و ساز و احداث بنا به تدریج در حال کاهش می­باشد. در چنین شرایطی نیاز به دست­یابی به روش­های جدید و اصولی برای بهبود و اصلاح زمین­های نامناسب رقابت شدیدی را بین مهندسین عمران کشورهای توسعه یافته ایجاد کرده است. روش­های متعددی برای بهبود مشخصات زمین وجود دارد که با توجه به شرایط پروژه و کارآمدی روش بهسازی، مورد استفاده قرار می­گیرند. در این بین آنچه باعث می شود یک روش بر روش دیگری برتری داشته باشد، پارامترهای اقتصادی، شرایط و مشکلات اجرایی، امکانات موجود، محدودیت­های مکانی و زمانی و ... می­­باشد.

و......