فایل مقايسه نشست ميكروپايل ها به روش هاي عددي،تئوري وآزمايش هاي ميداني در خاكهاي ماسه اي

جزئیات و دریافت

این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد.

فهرست
عنوان                                                                                                                                            صفحه 
فصل اول  : معرفی ریزشمع ها
    ریزشمع ها ...................................................................................................................................................  2
    بررسی مطالعات انجام شده............................................................................................................................................  4
    موارد استفاده از ریز شمع در مهندسی ژئوتکنیک.........................................................................................................   4
    معرفی ریز شمع...........................................................................................................................................................    7  
    سیستم های طبقه بندی ریز شمع ها.............................................................................................................................   8
    طبقه بندی ریز شمع ها بر اساس فلسفة طراحی و عملکرد...........................................................................................  9
    طبقه بندی ریز شمع ها بر اساس روشهای اجرایی ساخت و تزریق.............................................................................. 13
    روش اجرای متداول در ایران......................................................................................................................................... 15
1-6-1    حفاري........................................................................................................................................................................... 15 
1-6-2    لوله‌كوبي........................................................................................................................................................................ 16
1-6-3    تزریق ..........................................................................................................................................................................  17
    مشخصات تزریق.................................................................................................................................................... 18
1-6-4   تسليح و نصب فلنج ...................................................................................................................................................... 19
1=7      آزمايشات بارگذاری........................................................................................................................................................ 20
1=7-1  آزمايش بارگذاری فشاری................................................................................................................................................ 20                                                                                                           
1=7-2  آزمايش بارگذاری کششی................................................................................................................................................ 21
1=7=3  آزمايش بارگذاری جانبی................................................................................................................................................. 21
1=8     ماشین آلات و تجهیزات................................................................................................................................................... 22
1-8-1  ماشین حفاری ................................................................................................................................................................. 22
1-8-2  لوله کوب......................................................................................................................................................................... 22
1-8-3 لوله مشبک........................................................................................................................................................................ 22
  

الف

عنوان                                                                                                                                             صفحه 

فصل دوم : مبانی طراحی

       مقدمه................................................................................................................................................................................  23 
       طراحی..............................................................................................................................................................................  25
       مقاومت اسمی پیوند دوغاب و خاک................................................................................................................................  29
        طراحی ریز شمع.............................................................................................................................................................  30
    طراحی ژئوتکنیکی.......................................................................................................................................................  30
    ظرفیت ژئوتکنیکی پیوند..............................................................................................................................................  30
2-5     بار مجاز محوری فشاری و کششی ژئوتکنیکی طول پیوند، (روش SLD )....................................................................  32
2-6     مقاومت طراحی ژئوتکنیکی محوری طول پیوند در کشش و فشار،(روش LFD) .........................................................  32
2-7     طراحي سازه ای ریز شمع...............................................................................................................................................  33
2-8     ظرفیت سازه ای طول غلاف شدة ریز شمع...................................................................................................................  36
2-8-1 طول غلاف شده ریز شمع (طراحی با بار سرویسSLD) ..............................................................................................  37
2-8-2 طول غلاف شده ریز شمع( (LFD ) طراحی با بار ضریب دار ) ...................................................................................  37
2-9     طول غلاف نشده ریز شمع............................................................................................................................................  38
2-9-1 طول غلاف نشدة ریز شمع(بار طراحي يا بار سرويسSLD)..........................................................................................  40
2-9-2 طول غلاف نشدة ریز شمع (طراحي با بار ضريب دار LFD) .......................................................................................  41
2-10   ظرفیت باربری ژئوتکنیکی کف ....................................................................................................................................  42
2-11  تاثیر گروه بر ریز شمع های تحت بار محوری................................................................................................................  42
2-12  ضرایب اطمینان ..............................................................................................................................................................  43
2-12-1 ژئوتكنيكي....................................................................................................................................................................  43
2-13  طول غلاف شدة ریز شمع................................................................................................................................................  49
2-14  طول غلاف نشده ریز شمع..............................................................................................................................................  50
2-15  بار مجاز كششي مربوط به آزمايش در محل....................................................................................................................  50
2-16  ظرفيت پيوند دوغاب به فلز.............................................................................................................................................  50
2-17  طراحي طول نفوذ غلاف در دوغاب (طول پلانج) .........................................................................................................  51
2-18  سازگاري كرنش ها ما بين اعضاي سازه اي ...................................................................................................................  52
    

ب

فصل سوم : مدلسازی با نرم افزار PLAXIS
3-1    مدل سازی با استفاده از نرم افزار اجزای محدودی PLAXIS..........................................................................................  57 
3-1-1 معرفی نرم افزار................................................................................................................................................................  57
3-2   المان ها و مدل های رفتاری..............................................................................................................................................  66
3-2-1 معرفی المان های شبکه اجزای محدود............................................................................................................................  66
3-2-2 نوع مدل..........................................................................................................................................................................  67
3-2-3 معرفی انواع مدل های رفتاری در نرم افزار PLAXIS.....................................................................................................  68
3-3     مدل سازی ریز شمع ها توسط نرم افزار Plaxis...........................................................................................................  71

فصل چهارم : مطالعه موردی
4-1    مقدمه................................................................................................................................................................................  81 
4-2   مسئله ی 1.........................................................................................................................................................................  81
4-2-1 طراحی به صورت دستی با استفاده از روابط آیین نامه FHWA.....................................................................................  83
4-2-1-1 بارگذاری سازه............................................................................................................................................................  83
4-2-1-2 طراحي سازه اي ميکروپايل.........................................................................................................................................  84
4-2-1-3 طراحي ژئوتکنيکي ميکروپايل.....................................................................................................................................  85
4-2-1-4 طراحي ميکروپايل بر مبناي کنترل لاغری (KL/R ) ...............................................................................................  87
4-2-2 مدلسازی با استفاده از نرم افزار اجزای محدودی PLAXIS.............................................................................................  88
4-3     مسئله 2...........................................................................................................................................................................  91
4-3-1 طراحی به صورت دستی با استفاده از روابط آیین نامه FHWA.....................................................................................  92
4-3-1-1 بارگذاری سازه...........................................................................................................................................................  92
4-3-1-2 طراحي سازه اي ميکروپايل........................................................................................................................................  93
4-3-1-3 طراحي ژئوتکنيکي ميکروپايل....................................................................................................................................  94
4-3-1-4  طراحي ميکروپايل بر مبناي کنترل لاغری (KL/R )..............................................................................................  95
4-3-2 مدلسازی با استفاده از نرم افزار اجزای محدودی PLAXIS...........................................................................................  97
4-4 نشست شالوده بر اساس محاسبات تئوریک ......................................................................................................................  100
4-5 آزمایشهای کنترلی ریز شمع...............................................................................................................................................  103
4-5-1 نحوة بار گذاری ریز شمع..............................................................................................................................................  104
4-5-2 روش انجام آزمایش.......................................................................................................................................................  104
4-5-2-1 آزمایشهای تخریبی....................................................................................................................................................  104
4-5-2-2 آزمایشهای غیر تخریبی.............................................................................................................................................  105
پ

4-5-3 ابزار آزمایش..................................................................................................................................................................  105
4-5-4 نتایج حاصل از تست های تخریبی و غیر تخریبی.........................................................................................................  106
4-6 بررسی پارامتریک مولفه های مهم موجود در ریز شمع......................................................................................................  109
4-6-1 بررسی اثر طول ریز شمع بر نشست فونداسیون............................................................................................................  109
4-6-2 بررسی اثر تعداد ریز شمع بر نشست فونداسیون...........................................................................................................  110
4-6-3 بررسی اثر زاویه ی ریز شمع بر نشست فونداسیون......................................................................................................  111
    

فصل پنجم : جمع بندی و نتیجه گیری
5-1    مقدمه..............................................................................................................................................................................  115 
5-2   نتیجه گیری......................................................................................................................................................................  115
5-3 پیشنهادات..........................................................................................................................................................................  116

فهرست اشکال
عنوان                                                                                                                                       صفحه 
فصل اول معرفی ریزشمع ها
1-1 آرایش پیشنهادی ریزشمع برای تقویت سازه موجود........................................................................................................3
1-2 استفاده از شبکة ریز شمع های قائم و مایل جهت تقویت سازة موجود...........................................................................3
1-3 نمونه ای از کاربردهای ریز شمع.......................................................................................................................................6
1-4 مراحل نصب ریز شمع با استفاده از لولة جدار محافظ......................................................................................................7
1-5 ریز شمع های نوع 1 (بارگذاری مستقیم)........................................................................................................................10
1-6 ریز شمع های نوع 2  (المان مسلح کنندة خاک).............................................................................................................11
1-7 نمونه ای از کاربرد ریز شمع‌های نوع 1..........................................................................................................................11
1-8 نمونه ای از کاربرد ریز شمعهای نوع 2..........................................................................................................................12
1-9 طبقه بندی ریز شمعها بر اساس روش تزریق..................................................................................................................14
1-10 نمونه ای از دستگاه های حفاری میکروپایل..................................................................................................................15
1-11 نمونه ای از لوله و دستگاه لوله کوب............................................................................................................................17
1-12 دستگاه تزریق شامل سه بخش ميكسر اوليه، ميكسر ثانويه و پمپ تزريق...................................................................18
1-13 تسليح و نصب فلنج در میکروپایل................................................................................................................................20

            ت
      فصل دوم مبانی طراحی
2-1 طول چسبندگی در ریز شمع...............................................................................................................................26
2-2 جزئیات اجزای تسلیح ریز شمع......................................................................................................................................34
2-3 مقایسه ای از ماکزیمم بار های آزمایشهای مربوط به ریز شمع و میخ کوبی، و انکر.......................................................46
2-4 جزئیات مربوط به انتقال بار از طریق طول نفوذ غلاف در لایة باربر...............................................................................53
2-5 تغییرات انتقال بار از طریق طول نفوذ در لایة باربر پیوند با افزایش بار وارده................................................................54

                                                 فصل سوم مدلسازی با نرم افزار PLAXIS
3-1 ورودی نرم افزار.................................................................................................................................................58
3-2 محاسبات نرم افزار.............................................................................................................................................62
3-3 خروجی نرم افزار..............................................................................................................................................65.
3-4 نمودار نرم افزار.................................................................................................................................................66
                 

    ح 
 
3-5 نمایی از المان های موجود در نرم افزار Plaxis................................................................................................67
3-6 نمایی از تنش های نرمال و برشی.......................................................................................................................70
3-7 پلان فونداسیون میکروپایل..................................................................................................................................73
3-8 نمونه ی مدل ساخته شده در نرم افزار................................................................................................................73
3-9 نمای مش بندی شده مدل...................................................................................................................................75
3-10 محاسبه ی تنش های اولیه در فاز Initial.......................................................................................................76
3-11 فاز اول مدل سازی میکرو پایل.........................................................................................................................77
3-12 فاز دوم از مدل سازی میکرو پایل....................................................................................................................78
3-13 فاز سوم از مدل سازی میکرو پایل...................................................................................................................79
                                                 فصل چهارم مطالعه موردی
4-1 پلان فونداسیون میکروپایل.................................................................................................................................81
4-2 مراحل اجرای میکروپایل.....................................................................................................................................82
4-3 جزییات میکروپایل.............................................................................................................................................82
4-4 شمای کلی از مدل فونداسیون به همراه میکروپایل ها.........................................................................................88
4-5 نمای مش بندی شده مدل...................................................................................................................................89
4-6 تنش های اولیه قیل از احداث فونداسیون............................................................................................................89
4-7 مش تغییر یافته ی مدل بعد ار بارگذاری.............................................................................................................90
4-8 پلان فونداسیون میکروپایل..................................................................................................................................91
4-9 شمای کلی از مدل فونداسیون به همراه میکروپایل ها.........................................................................................97
4-10 نمای مش بندی شده مدل.................................................................................................................................97
4-11 تنش های اولیه قیل از احداث فونداسیون.........................................................................................................98
4-12 مش تغییر یافته ی مدل بعد ار بارگذاری...........................................................................................................98
4-13 تغییر مکان قائم مدل.........................................................................................................................................99
4-14 نشست الاستيك گروه شمع.............................................................................................................................101
4-15 نشست فونداسیون به ازای طول های مختلف ریز شمع...................................................................................110
4-16 نشست فونداسیون به ازای تعداد مختلف ریز شمع..........................................................................................111
4-17 نمایی از زوایای مورد بررسی قرار گرفته ی ریز شمع....................................................................................112.
4-18 نشست فونداسیون به ازای زوایای مختلف ریز شمع.......................................................................................113

چ
فهرست جداول
عنوان                                                                                                                                               صفحه 
2-1 ضرایب اطمینان طراحی در حالتهای کششی و فشاری...............................................................................................................27
2-2 اطلاعات لازم جهت تعیین ضریب a..........................................................................................................................................28
2-3 مقاومت اسمی پیوند به ازای رنج خاکهای مختلف.....................................................................................................................29
2-4 ماکزیمم بارهای بکار برده شده در آزمایش ریز شمعها، میخ کوبیها و انکرها............................................................................47
3-1 مشخصات واحدهای استفاده شده..............................................................................................................................................72
3-2 مشخصات مصالح ژئوتکنیکی مدل............................................................................................................................................75
3-3 فازبندی مسئله...........................................................................................................................................................................76
4-1 مقدار مقاومت اسمي..................................................................................................................................................................86
4-2 نحوة اعمال گام های بارگذاری آزمایش تخریبی......................................................................................................................106
4-3 نحوة اعمال گام های بارگذاری آزمایش غیر تخریبی...............................................................................................................108
4-4 نشست فونداسیون به ازای طول های مختلف ریز شمع..........................................................................................................109
4-5 نشست فونداسیون به ازای تعداد مختلف ریز شمع................................................................................................................110
4-6 نشست فونداسیون به ازای زوایای مختلف ریز شمع..............................................................................................................112

                                                                              ح

فصل اول
معرفی ریزشمع ها

1-1 ریزشمع ها
بطور کلی در مواجهه با خاک های مسئله دار نظیر خاک های سست با قابلیت باربری کم، نشست پذیری زیاد، روانگرا و خاک های دستی ، دو راه پیش روی مهندسین ژئوتکنیک قرار دارد :
الف : استفاده از المانهای باربر در خاک
ب : بهسازی و اصلاح خواص فیزیکی- مکانیکی تودة خاک
هر یک از راه حل های فوق دارای روشها و مشخصات مربوط به خود می‌باشند که طی سالیان متمادی توسعة فراوانی یافته اند. برخی از تکنیک های ابداعی نیز ماهیتی ترکیبی از دو دستة فوق داشته و مزایای هر دو دسته را تا حدودی بهمراه دارند. از آن دسته میتوان به استفاده از ریز شمع ها بهمراه تزریق دوغاب سیمان اشاره نمود.
ریز شمع به شمع هایی با قطر کوچک (کمتر از  mm300 ) اطلاق می گردد که غالباً با تسلیح فولادی سبک و تزریق دوغاب سیمان همراه می باشند. ریز شمع علاوه بر آنکه به عنوان یک المان باربر و مقاوم در برابر نشست عمل میکند، بدلیل تزریق دوغاب سیمان، سبب بهبود مشخصات مکانیکی (مقاومتی و رفتاری) خاک اطراف نیز میگردد. تاریخچة ابداع ریز شمع به اوایل دهة پنجاه میلادی ، زمانیکه اروپا با خیل عظیمی از ساختمان های در معرض خرابی ناشی از صدمات وارده در جنگ جهانی دوم روبرو بوده است،برمیگردد. در این دوره، ابداع یک روش بهسازی بستر که علاوه بر کارایی و قابلیت اجرا در بین ساختمانهای تخریب شده، سریع و اقتصادی نیز باشد، بسیار ضروری بود.در چنین شرایطی ابداع ریز شمع توسط Fondedile پیمانکار مشهور ایتالیایی صورت پذیرفت که بدلیل ویژگی های منحصر بفرد ، این روش گسترش فراوانی یافت. در آغاز استفاده از ریز شمع ها تنها در بهسازی بستر ضعیف ساختمانها مورد توجه قرار داشت، لیکن رفته رفته با توسعه و اجرای روش در کشورهای مختلف، دامنة کاربرد آن به دیگر عرصه های مهندسی ژئوتکنیک نظیر پایدار سازی شیبها و مقابله با روانگرایی کشیده شد.
در شکل 1-1 آرایش پیشنهادی ریز شمع ها برای تقویت سازة موجود، نشان داده شده است. همچنین در شکل 1-2 استفاده از شبکة ریز شمع های قائم و مایل جهت تقویت سازة موجود، ارائه گردیده است.