مطالعه پارامتری اندرکنش سینماتیکی شمع-خاک چسبنده تحت بار دینامیکی

سیستم ‌های فونداسیون شمع بطور گسترده ای جهت پایداری سازه های در معرض بار لرزه ای مورد استفاده قرار می ‌گیرند. تعداد زیادی از سازه ‌ها و شالوده ‌ها در سیستم سازه - خاک - شمع هنگامی که در معرض بار لرزه ای قرار گرفته تخریب شده اند. به دلیل پیچیدگی های موجود در مسائل اندرکنش خاک - شمع و همچنین فقدان روش ‌های دقیق، استفاده از روش ‌های عددی جهت تحلیل مسائل اندرکنش خاک - شمع ضروری است. در سیستم خاک - شمع تحت بارگذاری دینامیکی، پاسخ دینامیکی شمع وابسته به عوامل متعددی است. این عوامل را می‌توان به سه دسته اصلی شامل پارامترهای هندسی، مشخصات مصالح و نیز ویژگی‌های بارگذاری طبقه‌بندی نمود. بررسی تاثیر هر یک از عوامل فوق در پاسخ دینامیکی شمع، می‌تواند مهندسین را در طراحی بهتر یاری نماید. هدف تحقیق حاضر بررسی تاثیر این عوامل برروی پاسخ دینامیکی شمع منفرد مدفون در خاک رسی با استفاده از نرم‌افزار تفاضل محدود flac^3d است. یکی از مهم‌ترین و تاثیرگذارترین موضوعات در مدل ‌سازی عددی پاسخ دینامیکی سیستم شمع - خاک مدل رفتاری درنظر گرفته شده برای خاک است. در این مقاله از یک مدل رفتاری نرم ‌شونده برای مدل ‌سازی رفتار خاک تحت بارگذاری دینامیکی استفاده شده است. تحریک اعمال شده به مدل، به صورت هارمونیک سینوسی بوده که به شکل تاریخچه زمانی شتاب به کف مدل اعمال شده است. پس از اعتبارسنجی مدل به بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر رفتار دینامیکی شمع پرداخته شده و ممان خمشی و جابه‌‎‏جایی ‌های ایجاد شده در شمع ارائه شده و نتایج تفسیر گشته‌اند. نتایج بدست آمده از این مقاله نشان می دهد که مقدار ضریب اندرکنش سینماتیکی به خصوصیات بارگذاری وارده بستگی داشته و همچنین در فرکانس های بالا پاسخ سرشمع نسبت به پاسخ میدان آزاد، مقادیر کم تری دارد.

parametric study of kinematic interaction in pile-cohesive soil under dynamic loads

pile foundations are widely used to ensure the stability of structures subjected to seismic excitation. numerous structures and foundations in soil-pile-structure systems have been destroyed during the occurrence of earthquakes. because of the complexities involved in soil-pile interaction problems and the lack of precise methods, it is necessary to use numerical methods for analyzing soil-pile interaction problems. several factors are affecting the dynamic response of a pile in the soil-pile system. these factors can be divided into three main categories: geometrical factors, material properties, and load characteristics. studying the effects and importance of these factors in the response of the pile will help geotechnical engineers to optimize their design. in this research, three-dimensional modeling has been developed using the flac3d computer program, and the effects of various soil and pile properties on the dynamic behavior of a single pile in clayey soils are evaluated. one of the most important subjects in the numerical modeling of soil-pile system dynamic response is the constitutive model considered for the soil. this strongly affects the accuracy of results. in this study, a softening model has been used for the behavior of the soil under dynamic loads. sinusoidal harmonic loading has been applied to the model base as the acceleration time history, and the variations of bending moments, shear forces, and displacements along the pile are obtained for all analyses carried out in this study. the results showed that the kinematic interaction coefficient depends on the loading characteristics and in the high frequencies head pile response was lower than the free field.