مطالعه اثر مقیاس در مدلسازی فیزیکی پی های گسترده شمعی در ماسه تحت بارگذاری فشاری

پی های گسترده در خاک های ماسه ای به طور معمول از ظرفیت باربری بالایی برخوردار بوده ولی میزان نشست در این خاک ها ظرفیت باربری مجاز پی را محدود می کند. امروزه بکارگیری پی های گسترده شمعی به عنوان راه حلی برای کاهش نشست بسیار رایج است. در چنین شرایطی سهم بیشتر بار به پی گسترده وارد می شود و شمع ها نقش کاهنده نشست را خواهند داشت. تعداد شمع های مورد استفاده و محل قرارگیری آن ها به گونه ایست که نشست پی را به مقدار مجاز کاهش دهد. اندرکنش میان شمع - خاک - پی گسترده در پی گسترده شمعی پیچیده است. کارهای تحلیلی و عددی فراوانی در مورد پی های گسترده شمعی انجام شده ولی کارهای آزمایشگاهی نسبتاً اندک است. در این مقاله با مدلسازی فیزیکی بارگذاری فشاری پی های گسترده شمعی در آزمایشگاه و نیز با کمک تحلیل عددی اجزاء محدود به ارزیابی رفتار این پی ها در ماسه پرداخته است. شمع های مورد آزمایش و پی گسترده بصورت بتنی درجا اجرا شدند. مدل های فیزیکی مورد استفاده شامل شمع منفرد، شمع منفرد در بین شمع های دیگر، پی گسترده و پی گسترده شمعی بودند. همچنی اثر مقیاس مدل فیزیکی بر روی نتایج مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که با قرارگیری شمع در بین شمع های دیگر، ظرفیت باربری آن ها افزایش می یابد. همچنین با افزایش تعداد شمع ها در زیر پی گسترده مقدار نشست پی به طور قابل ملاحظه ای کاهش یافته است. با کمک مدلسازی عددی و نیز بکارگیری نظریه حالت بحرانی می توان با دقّت قابل قبولی از نتایج مدلسازی فیزیکی با ابعاد آزمایشگاهی در مقیاس واقعی نیز بهره جست.

Study of Scale Effect of Piled Raft Foundations in sand under compression load

Raft foundations usually have a high bearing capacity in sand, but the amount of settlement limit the allowable bearing pressure. Nowadays, the employment of piled rafts foundations as a solution for decrease of settlement is common. In such cases, the raft usually carries a high portion of structural loading, and the piles are as the settlement reducer elements. The number of piles and their configuration are determined that settlement of the foundation decreases to an allowable value. In these situations, the configuration of piles is determined in optional manner and strategically. In a piled raft foundation, pilesoilraft interaction is complicated. Although several numerical studies have been carried out to analyze the behaviors of piled raft foundations, very few experimental studies are reported in the literature. This paper concentrates on study of behavior of piled raft in sand by physical modeling and finite element analysis method. The piles and raft models were made of castcastinplace concrete. The physical models consisted of single pile, single pile in group, unpiled raft and piled raft foundation. The size effects of the models were investigated. The results showed that with installation of the single pile in the group, the pile bearing capacity and stiffness increase. Due to increase of the number of piles beneath the raft, the bearing capacity of raft increase and its settlement decrease, significantly. With the use of finite element method and the critical state theory, one can predicate behavior of test model in the full scale dimensions.