بررسی آزمایشگاهی ظرفیت باربری پی رادیه شمع و مقایسه با نتایج مدل هایپربولیک اصلاح‌شده

شناخت رفتار و نحوه توزیع بار بین شمع و پی در پی رادیه شمع به دلیل رفتار غیرخطی و وابسته به نشست و نیز وجود پیچیدگی‌های ناشی از اندرکنش‌ها مساًله‌ای کلیدی می‌باشد. اخیراً پژوهشگران مدل‌هایی را برای تخمین نسبت سهم باربری شمع‌ها در پی رادیه شمع بر مبنای تحلیل‌های عددی به فرم معادله هایپربولیک نرمالیزه شده ارائه کرده‌اند. این مدل‌ها بر اساس نتایج آزمایشگاهی و با لحاظ نمودن اثر اندرکنش‌های مختلف بین شمعپیخاک، ابعاد پی و شمع و مقدار نشست سطحی پی می‌باشند. هدف انجام پژوهش حاضر بررسی رفتار پی رادیه شمع و تعیین سهم باربری شمع‌ها در این سیستم به روش آزمایشگاهی می‌باشد. بنابراین با تغییر تعداد و طول شمع‌ها و تراکم ماسه بستر، آزمایش‌هایی تحت بار قائم بر روی پی رادیه شمع، گروه شمع و پی بدون شمع انجام‌شده است. به این منظور سیستم بارگذاری ترکیبی ابداعی با بهره‌گیری از ابزار دقیق طراحی و ساخته شد و سپس سهم باربری شمع‌ها به روشی نوین با اندازه‌گیری فشار خاک زیر پی در هر مقدار نشست و با توجه به کل بار وارده محاسبه‌شده است. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، ظرفیت باربری پی رادیه شمع در حالت مشابه بیش از پی سطحی و تقریباً دو برابر گروه شمع می‌باشد. همچنین افزایش تعداد شمع در پی رادیه شمع و گروه شمع باعث بهبود ظرفیت باربری خاک و کاهش نشست می‌گردد. نسبت سهم باربری شمع‌ها با افزایش مقدار نشست سطحی روند نزولی دارد که این سهم با افزایش تعداد شمع‌ها در حالت مشابه افزایش‌یافته است. در این پژوهش ظرفیت باربری نهایی گروه شمع‌ها که به‌صورت آزمایشگاهی به‌دست‌آمده با معیار بیان‌شده در مدل هایپربولیک پیشنهادی توسط سایر محققین مقایسه شده است. سپس مدل مزبور با استفاده از روش‌های محاسباتی تصحیح گشته که بیانگر انطباق خوبی بین نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی می‌باشد.

An investigation on the bearing capacity of piled raft foundations experimentally and comparison with modified hyperbolic model results

Because of nonlinear and settlement dependent behavior of soil and effect of the interactions, understanding the behavior of piles and raft and the load sharing mechanism in piled rafts is a key issue. Recently, researchers have introduced few normalized hyperbolic models according to numerical analysis to estimate the loadsharing ratio of piles in piled raft foundations. These models are based on experimental results and considering different interaction effects between pileraftsoil, raft, and pile dimensions and the amount of settlement. The aim of this research is to investigate the behavior of piled raft foundation and to estimate the loadsharing ratio of piles experimentally. So, various tests have been conducted on piled rafts, group piles, and unpiled rafts under vertical loading by changing the number and length of piles and density of bed sand. For this purpose, an innovative combined loading system, instrumented by measuring devices, is designed and constructed; then the loadsharing ratio of piles from the total load with a novel method is estimated by measuring soil pressure underneath the raft at any settlement. According to the results, bearing capacity of piled raft foundation in analogous conditions is more than unpiled raft and twice group piles approximately. Also increasing the number of piles in piled rafts and group piles increases bearing capacity and reduces raft settlement. The load sharing ratio of piles shows downward trend by increasing settlement and it increases with increasing the number of piles in the same conditions. In this study, the ultimate bearing capacity of group piles which have been experimentally obtained is compared with the ultimate criterion of the hyperbolic model proposed by other researchers. Then, the model is modified by mathematical analysis methods indicating good agreement between experimental and analytical results.