بررسی تغییر مکان افقی شمعهای بلند تحت اثر بار جانبی در خاک ماسه ای

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

• جواد کشاورز
• جعفر بلوری بزاز

دانشگاه فردوسی مشهد

10.22067/civil.v28i1.34067

چکیده

در بسیاری از سازه ها، بارهای جانبی بالایی نسبت به بارهای ثقلی به پی یک سازه تحمیل می‌شود. شمع‌های این‌گونه سازه ها را که تحت اثر بارهای جانبی قابل توجهی قرار می‌گیرند، می توان به دو گروه شمع‌های بلند و کوتاه تقسیم نمود. معمولاً تخمین ظرفیت باربری شمع تحت اثر بار جانبی برای شمع‌های کوتاه براساس حداکثر ظرفیت باربری و برای شمع‌های بلند براساس تغییر مکان افقی مجاز می‌باشد. در تحقیق آزمایشگاهی حاضر برای بررسی رفتار شمع تحت اثر بار جانبی، از لوله‌های فلزی به‌عنوان شمع در آزمایشگاه استفاده شده است. به‌منظور تعیین ظرفیت باربری، بار جانبی به شمع‌های فلزی مدفون در خاک ماسه‌ای اعمال شده است. با انجام آزمون‌های گوناگون رفتار شمع‌های بلند به لحاظ تغییر طول و قطر شمع مورد بررسی قرار گرفته است. سپس نتایج آزمون‌های آزمایشگاهی با نظریۀ‌ ضریب واکنش بستر، نظریۀ الاستیک و نظریۀ حداکثر ضریب افقی واکنش بستر مورد مقایسه قرار گرفته است. تحلیل نتایج نشان می‌دهد که نظریۀ حداکثر ضریب افقی واکنش بستر برای تخمین مقدار جابه‌جایی افقی شمع و نیز تخمین ظرفیت باربری جانبی شمع نسبت به دیگر تئوری‌های ارائه شده مناسب‌تر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

• شمع‌های بلند
• بار جانبی
• تغییر مکان افقی
• خاک غیر چسبنده

---

عنوان مقاله [English]

Evaluation of Horizontal Displacement of Long Piles Subject to Lateral Loading in Sandy Soil

نویسندگان [English]

• javad keshavarz
• Jafar Bolouri Bazzaz

University of Mashhad

چکیده [English]

In many structures, the applied lateral loads are comparable with gravity loads. These types of piles which are subject to high lateral load are usually divided into two categories including long and short piles. The general methods to estimate lateral bearing capacity of short and long piles are based on ultimate bearing capacity and allowable horizontal displacement respectively. In the present research, in order to evaluate lateral bearing capacity of piles subjected to horizontal loads, steel pipes which were embedded in sand soil to simulate piles in the laboratory. A wide range of laboratory tests were performed to investigate the behavior of long piles with different lengths and diameters. The test results were compared with three different theories including Modulus of Subgrade Reaction, Elastic and khmax approaches. The experimental results reveal that khmax approach is more suitable for determination of horizontal displacement and also estimation of lateral bearing capacity for long piles.

کلیدواژه‌ها [English]

• Long piles
• Lateral load
• Horizontal displacement
• Cohesionless soil

مراجع

1. Poulos, H.G. and Davis, E.H., "Pile Foundation Analysis and Design", John Wiley and Sons, New York, NY, (1980).

2. Hansen B., J., "The Ultimate Resistance of Rigid Piles Against Transversal Forces", Danish Geotech. Institute, Bull, Copenhagen 12, pp. 5-9, (1961).

3. Broms, B., "The Lateral Resistance of Piles in Cohesive Soils", J. Soil Mech. Found. Div., ASCE, Vol. 90, No. SM2, pp. 27-63, (1964a).

4. Broms, B., "The Lateral Resistance of Piles in Chesive Soils", J. Soil Mech. Found. Div., ASCE., Vol. 90, No. SM3, pp. 123-156, (1964b).

5. Petrasovits, G. and Award, A., "Ultimate Lateral Resistance of a Rigid Pile in Cohesionless Soil", Proc., 5th European Conf. on SMFE, Madrid, Vol. 3, pp. 407-412, (1972).

6. Meyerhof, G. G., Mathur, S. K. and Valsangkar, A. J., "Lateral Resistance and Deflection of Rigid Wall and Piles in Layered Soils", Canadian Geotech. J., Vol. 18, pp. 159-70, (1981).

7. Meyerhof, G. G., "Behaviour of Pile Foundations Under Special Loading Conditions", Canadian Geotech. J., Vol. 32, pp. 204-22, (1995).

8. Prasad, V.S.N. and Chari, T. R., "Lateral Capacity of Model Rigid Piles in Cohesionless Soils", Japanese Geotechnical Society, Vol. 39, No. 2, pp. 21-29, (1999).

9. Reese, L. C. and Matlock, H., "Non-Dimensional Solutions for Laterally Loaded Piles with Soil Modulus Assumed Proportional to Depth", 8th Texas Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Austin, TX, pp. 1-41, (1956).

10. Kumar, S., Lalvani, L. and Omar, M., "Nonlinear Response of Single Piles in Sand Subjected to Lateral Loads Using Khmax Approach", Geotechnical and Geological Engineering Journal, Springer, Vol. 24, pp. 163-181.( 2006).

11. Christensen, N. H., "Model Tests with Transversally Loaded Rigid Piles in Sand", Danish Geotech. Ins., Bull. Copenhagen, No. 12, pp. 10-16, (1961).

12. Zhang, L., Silva, F. and Grismala, R., "Ultimate Lateral Resistance to Piles in Cohesionless Soils", J.Geotech. Geoenviron. ASCE, Vol.131, pp. 78-83, (2005).

13. Murugan, M., Natarajan, C. and Muthukkumaran, K., "Behavior of Laterally Loaded Piles in Cohesionless soils", J. Earth Science and Engineering, Vol. 4, No. 6 SPL, pp.104-106, (2011).

14. Boominathan, A., Ayothiraman, R., "An Experimental Study on Static and Dynamic Bending Behavior of Piles in Soft Clay", Geotechnical and Geological Engineering, Springer, Vol. 25, pp. 177-189, (2007).

15. Bierschwale. M., Coyle. H. and Bartowkewitz, R., "Lateral Load Tests on Drilled Shafts Founded in Clay", Drilled Piers Caissons ASCE, pp. 98-113, (1981).

16. Dobry, R., Vicente, E., O'Rourke and Roesset, JM., "Horizontal Stiffness and Damping of Single piles", J. Geotech. Eng Div ASCE, Vol. 108, pp. 439-459, (1982).

17. Davies, T. and Budhu, M., "Nonlinear Analysis of Laterally Loaded Piles in Heavily Over Consolidated Clay", Geotechnique. Vol. 36, pp. 527-538, (1986).

18. Poulos, H. G. and Hull, T., "The Role of Analytical Geo-mechanics Current Principles and Practices", ASCE, Vol. 2, pp. 1578-1606, (1989).

19. Terzaghi, K., "Evaluation of coefficient of subgrade reaction", Geotechnique, Vol. 5, pp. 297-326, (1955).

20. Seed, H.B and Idriss, I M "Soil moduli and damping factors for dynamic response analyses", Report EERC 70-10, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley (1970).

21. Mwindo, J.M., "Strain Dependent Soil Modulus of Horizontal Subgrade Reaction", MS Thesis, University of Missonri, Rolla, Mo, (1992).

22. Kumar, S., "Non-Linear Load Deflection Prediction of Single Piles in Sand Using a Subgrade Reaction Approach", MS Thesis, University of Missouri, Rolla, MO, (1993).

23. Prakash, S., and Kumar, S., "Nonlinear Lateral Pile Deflection Prediction in Sands", Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol. 122, No. 2,pp. 130–138, (1996).

24. Blaney, G. W. and O’Neill, M. W., "Measured Lateral Response of Mass on Single Pile in Clay", Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol. 114, No.11,pp. 126–1342, (1986).

25. Movahedifar, M. and Bolouri-Bazaz, J., "An Estimation of Passive Pressure Against Integral Bridge Abutments Considering Arching Effects ", ACTA Geotechnica Slovenica., Vol. 10, No. 1, pp. 19-31,(2013).

26. کشاورز، جواد " بررسی آزمایشگاهی ظرفیت باربری جانبی شمع‌ها در خاک ماسه‌ای "، پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه عمران، دانشگاه فردوسی مشهد (1391).