دانشگاه فردوسی مشهد مهندسی عمران فردوسی 2783-2805 39 2 2026 08 23 Re-evaluation of Rankine's Theory in the Design of Truss Retaining Structures: A Numerical Study on Lateral Pressure Distribution ارزیابی تئوری رانکین در طراحی سازه‌های نگهبان خرپایی: یک مطالعه عددی بر توزیع فشار جانبی 91 116 47998 10.22067/jfcei.2026.96278.1386 FA امیر رضا قدرتی دانشکده عمران، دانشگاه یزد، یزد. محمد حاذقیان دانشکده عمران، دانشگاه یزد، یزد. 0000-0002-0841-0122 Journal Article 2025 11 01 The conventional design of truss retaining structures in engineering practice is predominantly based on Rankine's lateral earth pressure theory, which neglects the actual soil-structure interaction. This research utilizes advanced three-dimensional numerical modeling in FLAC3D to compare the actual lateral pressure distribution with Rankine's theory and to evaluate its consequences on the design of the structural members. The results of parametric analyses indicate that the lateral pressure distribution is highly non-linear due to the arching phenomenon, concentrating at the truss connection points. The total lateral force in shallow excavations is considerably greater than the predictions of Rankine's theory, though this difference diminishes with increasing depth. More importantly, the resultant force's point of application is, on average, at a height of 0.42H from the base, which is significantly higher than the 0.33H assumed in Rankine's theory. These findings reveal that the traditional design approach leads to an uneconomical design for the vertical pile while simultaneously resulting in a potentially unconservative design for the critical raker member, thereby underscoring the necessity of revising current design practices. طراحی متداول سازه‌های نگهبان خرپایی در عمل مهندسی، عمدتاً بر اساس تئوری فشار جانبی رانکین استوار است که اندرکنش واقعی خاک و سازه را در نظر نمی‌گیرد. این پژوهش با بهره‌گیری از مدل‌سازی عددی سه‌بعدی پیشرفته در نرم‌افزار FLAC3D، به مقایسه توزیع فشار جانبی واقعی با تئوری رانکین و ارزیابی پیامدهای آن بر طراحی اعضای سازه می‌پردازد. نتایج تحلیل‌های پارامتریک نشان می‌دهد که توزیع فشار جانبی به دلیل پدیده قوس‌زدگی (Arching) کاملاً غیرخطی بوده و در محل اتصالات خرپا متمرکز می‌شود. نیروی جانبی کل در گودهای کم‌عمق به‌مراتب بیشتر از پیش‌بینی تئوری رانکین است، اما این اختلاف با افزایش عمق کاهش می‌یابد. مهم‌تر آنکه، محل اثر نیروی برآیند به طور میانگین در 42/0 ارتفاع گود از کف گود قرار دارد که به شکل قابل‌توجهی بالاتر از فرض یک‌سوم ارتفاع گود در تئوری رانکین است. این یافته‌ها آشکار می‌سازد که طراحی سنتی منجر به طراحی غیراقتصادی برای شمع قائم و درعین‌حال، طراحی بالقوه غیر محافظه‌کارانه برای عضو کلیدی پشت‌بند می‌شود که این امر بر ضرورت بازنگری در رویکردهای طراحی فعلی تأکید دارد. https://civil-ferdowsi.um.ac.ir/article_47998_0ef0b676bebbcf5046104c27c642c95c.pdf