مطالعۀ عددی عملکرد شمع‌های غیر‌متصل به کلاهک و شمع‌های معمولی

در این پژوهش با استفاده از روش اجزاء محدود و به کارگیری نرم افزار abaqus/cae v6.13-1 رفتار شمع های متصل و غیرمتصل به کلاهک بررسی شده است و شرایط تنش، نشست و بار در خاک و شمع با یک دیگر مقایسه شده است. در حالت معمول استفاده از شمع ضمن کاهش مقدار بار انتقالی به خاک سطحی، منجر به کاهش نشست می شود. در حالی که در شمع های متصل به کلاهک در صورت وارد کردن یک لایه تغییرشکل پذیر بین دال و سرشمع توزیع فشار یک نواخت تری در قسمت زیرین دال ایجاد می شود و عکس العمل های تکیه گاهی بین دال و سرشمع کاهش می یابند. در این بررسی با لحاظ کردن خاک زیرین و لایه میانی به ترتیب از نوع ماسه و ماسه سیلیسی وضعیت نشست و تنش در خاک و مقدار بار شمع در حالت های تک و گروه شمع، در دو حالت متصل و غیرمتصل به کلاهک بحث و بررسی شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش تعداد شمع، کاهش نشست در حالت متصل بیش تر از حالت غیرمتصل است. هم چنین اصطکاک جداری منفی در شمع های غیرمتصل بر خلاف شمع های متصل که در تمام طول شمع وجود دارد، در قسمتی از میانه طول شمع ایجاد می شود که دلیل آن نابرابر بودن نشست دال، شمع و خاک سطحی است. نیروی سرشمع ها نیز در حالت متصل بیش تر از حالت غیرمتصل است که نشان دهندۀ تاثیر مثبت اجرای لایۀ میانی در کاهش بار و مقطع طراحی کوچک تر برای شمع است. به طورکلی نتایج بررسی ها نشان می دهد عملکرد شمع های غیرمتصل به کلاهک از نظر نشست و باریری بهتر از نوع شمع های متصل است. هم چنین در این تحقیق بررسی پارامتری در سیستم شمع غیرمتصل برای بهینه یابی ابعادی انجام شد که در نتیجه آن ضخامت 1 متر برای لایه میانی، ضخامت 6/1 متر برای دال و قطر 5/0 متر و طول 19 متر برای شمع به صورت بهینه به دست آمد.