ایران ترجمه – مرجع مقالات ترجمه شده دانشگاهی ایران

طراحی شمع های کوبشی در خاک های ماسه ای

طراحی شمع های کوبشی در خاک های ماسه ای

طراحی شمع های کوبشی در خاک های ماسه ای – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه راه – ساختمان، معماری، عمران
مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه ۲۰ الی ۱۰۰% رایگان مقالات ترجمه شده

۱- قابلیت مطالعه رایگان ۲۰ الی ۱۰۰ درصدی مقالات ۲- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر ۳ فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی -- تذکر: برای استفاده گسترده تر کاربران گرامی از مقالات آماده ترجمه شده، قیمت خرید این مقالات بسیار کمتر از قیمت سفارش ترجمه می باشد.  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر -- مقالات آماده سفارش داده شده عرفا در زمان اندک یا حداکثر ظرف مدت چند ساعت به ایمیل شما ارسال خواهند شد. در صورت نیاز فوری از طریق اس ام اس اطلاع دهید.
مقالات ترجمه شده راه و ساختمان، معماری، عمران، ایران ترجمه - irantarjomeh
شماره
۹۳
کد مقاله
CVL93
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
مهندس امیر رضا بخشی بهار
نام فارسی
طراحی شمع های کوبشی در خاک های ماسه ای
نام انگلیسی
Design of driven piles in sand
تعداد صفحه به فارسی
۷۰
تعداد صفحه به انگلیسی
۲۲
کلمات کلیدی به فارسی
ظرفیت باربری, طراحی, گسیختگی, شمع, ماسه, سیلت
کلمات کلیدی به انگلیسی
bearing capacity, design, failure, pile, sand, silt
مرجع به فارسی
ژئوتکنیک
دانشگاه وسترن استرالیا
مرجع به انگلیسی
Randolph, M. F., Dolwin, J. & Beck, R. (1994). Gebtechnique; University of Western Australia
قیمت به تومان
۲۲۰۰۰
سال
۱۹۹۴
کشور
استرالیا
طراحی شمع های کوبشی در خاک های ماسه ای
 ژئوتکنیک
دانشگاه وسترن استرالیا
۱۹۹۴
چکیده
در خصوص برآورد ظرفیت محوری شمع های اتکایی کوبیده شده[۱] / کوبشی در خاک های ماسه ای شاهد وجود عدم اطمینان و قطعیت گسترده و عدم تطابق بین قواعد و دستورالعمل های طراحی با فرآیند های فیزیکی موجود می باشیم. این مقاله به بررسی دانش موجود در مورد عوامل تعیین کننده ظرفیت محوری شمع های اتکایی کوبیده شده در خاک ماسه ای پرداخته و چارچوب جدیدی را برای طراحی ارائه می نماید که در برگیرنده فرآیند های فیزیکی و در تناسب با اطلاعات موجود در پایگاه داده ها در خصوص نتایج آزمایش بار می باشد. بعلاوه این مبحث از انعطاف پذیری کافی به منظور پالایش داده های جدید نیز برخوردار می باشد. این چارچوب در برگیرنده اثرات تنش محبوس بر روی خصوصیات اصطکاکی و تراکم پذیری ماسه و همچنین بر روی ظرفیت باربری می باشد. با توجه به مشاهدات میدانی، می توان اینگونه فرض کرد که اصطکاک میله با توجه به کوبش شمع در یک موقعیت مشخص نسبت به مقدار حداکثر اولیه مرتبط با ظرفیت باربری نهایی موضعی کاهش می یابد. روش طراحی نهایی با داده های میدانی مقایسه شده و اثرات عواملی همچون جهت بارگذاری مورد بحث قرار می گیرند.
کلید واژه ها: ظرفیت باربری[۲]؛طراحی؛ گسیختگی[۳]؛ شمع [۴]ها؛ ماسه[۵] ها؛ سیلت ها
 
مقدمه
ظرفیت محوری شمع های اتکایی کوبیده شده در خاک های ماسه ای سبب ایجاد مباحث گسترده ای در خصوص عدم اطمینان / قطعیت در طراحی شالوده ها شده است. آیین نامه های طراحی مانند آیین نامه های منتشر شده توسط انجمن نفت آمریکا (API، ۱۹۸۴،۱۹۹۱) به طور کلی با فرآیند های فیزیکی که نشان دهنده ظرفیت واقعی شمع می باشد، مطابقت ندارند. به طور مثال مشاهدات آزمایشگاهی در مورد کاهش تدریجی نرخ افزایش ظرفیت شمع با عمق مدفون[۶] امکان اعمال مقادیر حدی ظرفیت باربری انتهایی و اصطکاک شمع فراتر از عمق بحرانی را میسر ساخته است. با این حال، پروفیل های جزئی اصطکاک میله به نظر مورد مخالفی را مشخص ساخته که در آن مقادیر حداکثر در مجاورت نوک شمع و مقادیر کمتر در نزدیکی سطح زمین قرار می گیرند.
طی دهه اخیر، بحث های زیادی در مورد صلاحیت روش های طراحی برای شمع های اتکایی در خاک های ماسه ای انجام شده است. بحث های کلی در مورد جزئیات پارامترهای توصیه شده طراحی و همچنین در مورد مدل های مفهومی مورد اشاره توسط روش های طراحی انجام شده است. همچنین بحث های گسترده ای در مورد استفاده از مقادیر حدی اصطکاک میله و باربری انتهایی، اجرای شمع های با تغییر مکان نسبی و تفاوت های موجود در ظرفیت فشاری و کششی شمع انجام شده است.
به منظور کمک به حل این عدم قطعیت ها و ابهام ها، نیاز به داده های میدانی جدید با کیفیت بالا در مورد کوبش شمع و ظرفیت محوری در خاک های ماسه ای و مخصوصا حاصل از شمع ها با مقیاس میدانی احساس می شود. همچنین از طرفی نیاز به تشریح مکانیزم های اصلی تاثیر گذار بر ظرفیت شمع و مطالعات پارامتریک با استفاده از مدل های عددی و فیزیکی در مقیاس آزمایشگاهی می باشد.
این مقاله به بررسی فرآیند های فیزیکی در حین نصب شمع پرداخته و چارچوبی را برای یک روش طراحی جدید پیشنهاد می کند. در این مرحله، کمی سازی برخی از جنبه های روش جدید طراحی به عنوان یک قسمت مقدماتی در نظر گرفته می شود و تحقیقات مهم تری در سال های آینده جهت اصلاح این روش مورد نیاز خواهد بود. هدف اصلی، ارائه روشی است که دارای یک مبنای فیزیکی صریح و ظرفیت لازم جهت در نظر گرفتن خصوصیاتی چون سطح تنش مطلق، نسبت نفوذ، درجه نفوذ و بارگذاری فشاری یا کششی باشد.
این تحقیق اثرات بارگذاری سیکلی را بر روی ظرفیت شمع در نظر نمی گیرد. با این حال، شکل این روش به نحوی است که نسبت به معرفی پارامترهای اضافی جهت بیان تغییرات در تنش موثر شعاعی بر روی شمع تحت اثر بارگذاری سیکلی مخصوصا در مورد کاهش تنش موثر موضعی ناشی از متراکم کردن خاک اطراف شمع، انعطاف پذیر می باشد. به طور مشابه هر چند که روش طراحی در مورد ماسه های سیلیکا دار ارائه شده است، این روش در مورد دیگر ترکیبات خاک نیز صدق کرده و همچنین روش مناسبی برای خاک هایی با تراکم پذیری متفاوت به شمار می آید. این موضوع طراح را قادر می سازد تا درصد سیلت را در هر لایه ماسه با صرف نظر از تفاوت بین روش های طراحی جایگزین ماسه یا سیلت (لای) مد نظر قرار دهد. علاوه براین، می توان این روش را بعد ها جهت ارائه یک چارچوب طراحی متحد قابل اعمال بر روی مواد سیلیکا دار و خاک های متراکم تر تعمیم داد.
در این مقاله، روش های طراحی موجود و مبنای آزمایشگاهی برای روش های جایگزین مورد بحث قرار می گیرند. بعلاوه، توجه ویژه ای به مباحث مرتبط با وجود مقادیر حدی باربری انتهایی و اصطکاک میله شده و تاثیر پذیری مقادیر پارامترهای کلیدی برحسب نوع و چگالی نسبی[۷] خاک مشخص شده است. همچنین مدل های مفهومی در مورد فرآیند های فیزیکی مورد بررسی قرار گرفته و چارچوب جدید طراحی بر مبنای این فرآیند ها مورد بحث قرار می گیرد. سپس ارزیابی کمی مقدماتی روش جدید، با استفاده از اطلاعات کنونی مطلوب و در عین حال محدود آزمایشات بار شمع انجام می شود. متعاقبا، عوامل عدم قطعیت مورد بررسی قرار گرفته و اهداف طراحی، که منجر به بهبود در مدل طراحی پیشنهادی می شوند، ارائه خواهند شد.
بررسی روش های طراحی موجود
می توان روش های برآورد شمع های کوبیده شده در ماسه را به دو دسته کلی بر مبنای پارامتر های اصلی (زاویه اصطکاک، وزن مخصوص و سختی[۸]) یا نتایج آزمایشات درجا[۹] تقسیم کرد. بر مبنای پارامترهای اصلی، رایج ترین آزمایشات، مقاومت نفوذ مخروط  و آزمایش نفوذ استاندارد[۱۰] (SPT) می باشند. در این مقاله، قوانین طراحی بر اساس آزمایشات درجا بر حسب متوسط مقاومت مخروط بر این اساس مورد بحث قرار می گیرند که قوانین طراحی با ماهیت مشابه در مراجع برای شکل های دیگر از آزمایش درجا موجود می باشند. شاید رایج ترین روش طراحی استفاده شده بر مبنای خصوصیات ذاتی خاک، روشی است که در مراجع API برای ساخت سطوح دریایی ثابت مورد استفاده قرار گرفته است. آیین نامه های فعلی در ویرایش پانزدهم معرفی شده (API,1984) و در ویرایش های اخیر نیز چندان تغییر نکرده است (API,1991). این روش به عنوان پیش زمینه ای برای بحث در مورد روش های جایگزین مورد استفاده قرار می گیرد.
مقاومت باربری انتهایی
این فرض که مقاومت باربری انتهایی به صورت خطی با عمق تا مقدار مشخصی افزایش می یابد، یک ساده سازی بوده که امروزه کمتر مورد توجه قرار می گیرد و بیان آن به صورت فیزیکی دشوار می باشد. همچنین با نگاهی وسیع تر می توان بیان کرد که برای یک لایه ماسه همگن، مقاومت باربری انتهایی با افزایش عمق در یک نرخ نسبتا نزولی، افزایش می یابد. می توان کاهش نسبی در نرخ افزایش مقاومت باربری انتهایی با افزایش میزان تنش را به دو عامل نسبت داد:
اصطکاک میله
هر چند که می توان زاویه اصطکاک میانی δ بین شمع و خاک را با دقت کافی اندازه گیری کرد (کیشیدا و اوزوکی ۱۹۸۷؛ یاردینک، اورتون و لان ۱۹۹۲)، اما عدم قطعیت قابل ملاحظه ای نسبت به انتخاب مناسب ضریب تنش افقی K و دامنه مقادیر حدی اعمالی اصطکاک میله وجود دارد.
چارچوب پیشنهادی برای روش های جدید طراحی
در این قسمت چارچوی جدیدی طراحی جهت محاسبه ظرفیت شمع در ماسه، ارائه می شود. در این مرحله برحی از جزئیات کمی از از روش پیشنهادی نیازمند انجام تحقیقات بیشتر می باشند. نظریات مقدماتی برای پارامتر های اصلی ارائه شده اند.
ظرفیت باربری انتهایی
هر چند که بیان ظرفیت باربری انتهایی یک شمع بر حسب ضریب ظرفیت باربری ضرب در تنش موثر قائم درجا مانند معادله (۱) ساده می باشد، ضریب ظرفیت باربری تابعی از مقاومت (یا زاویه اصطکاکی) و شاخص صلبیت (G/ که G مدول برشی[۱] و  متوسط تنش موثر می باشد) ماده خواهد بود. این کمیت ها به صورت متفاوت با میزان تنش موثر مطلق تغییر خواهند کرد. علاوه براین، اندازه نسبی تنش های افقی و قائم بر روی ضریب ظرفیت باربری تاثیر خواهد گذاشت (هولسبای و هیتچمن ۱۹۹۸).
اصطکاک حداکثر میله
مشاهدات آزمایشگاهی نشان داده اند که حتی در یک لایه خاک ماسه ای همگن، اصطکاک میله با عمق به صورت خطی افزایش نمی یابد. اصطکاک میله بستگی به تنش موثر شعاعی  دارد که این کمیت نیز به صورت نسبت k برابر تنش موثر قائم درجا و زاویه اصطکاک میانی δ بین شمع و خاک بیان می شود. می توان کمیت آخر را به صورت مستقیم به وسیله آزمایشات برشی میانی به دست آورد که عموما کمتر از مقدار  خواهد بود. هر چند که مقدار مجهول کلیدی ضریب / K= می باشد، بیان اصطکاک میله به صورت مستقیم بر حسب β= ساده می باشد. با این وجود، بایستی بر این موضوع تاکید کرد که باید β=K tanδ و دو مولفه جدای k و tan δ را هنگام برآورد مقدار β در نظر گرفت.
توزیع اصطکاک میله در امتداد میله شمع
شواهد قابل توجهی در مورد کاهش میزان اصطکاک میله با کوبیده شدن شمع در زمین وجود دارد. همان طور که در شکل ۸ نشان داده شده است، داده های حاصل از آزمایشات بار شمع نشان دهنده اصطکاک حداکثر میله در فاصله ای از نوک شمع با کاهش اصطکاک میله در عمق های کمتر می باشند. با این حال، در اولین بازه توزیع ساده تری مشابه با کاهش نمایی پیشنهادی توسط هیرما پیشنهاد شده است (۱۹۸۰).
ظرفیت های فشاری و کششی میله ها
بحث های زیادی در مورد ظرفیت نسبی میله یک شمع برای بارگذاری فشاری و کششی وجود داشته است. داده های آزمایشگاهی لهان و همکارانش (۱۹۹۳) نشان می دهند که تغییرات قابل توجهی در تنش موثر شعاعی در حین بارگذاری ناشی از چرخش جهت های تنش اصلی و همچنین کرنش نرمال ایجاد شده در شمع و خاک مجاور وجود دارند. می توان اثر چرخش تنش های اصلی را تنها از طریق تحلیل عددی با استفاده از پیچیده خاک یا از طریق آزمایشات فیزیکی تعیین کرد. با این حال، اثر کرنش های نرمال در سطح شمع-خاک به سادگی قابل بیان می باشد.
 
خلاصه و محاسبه نمونه
اصول اصلی روش پیشنهادی جهت برآورد ظرفیت شمع های کوبیده شده در ماسه به صورت زیر خلاصه می شوند
  • یک پروفیل از ظرفیت باربری انتهایی به صورت مستقیم از داده های نفوذ مخروط یا از طریق جواب های انبساط حفرات بر مبنای مقادیر میانگین زوایای اصطکاک و اتساع برآورد می شود که امکان اثر گذاری تنش محیطی را بر سطح تنش در زاویه اصطکاکی و مدول برشی فراهم می کند.
  • یک پروفیل متناظر (یا بالقوه) از اصطکاک میله با توجه به پروفیل باربری انتهایی با استفاده از معادله (۱۰) حاصل می شود.
  • پروفیل واقعی اصطکاک شمع با احتساب کاهش اصطکاک میله از مقدار اصلی با احتساب معادله (۱۳) یا معادله (۱۴) ارزیابی می شود.
  • ظرفیت نهایی میله شمع بر اساس کششی یا فشاری بودن بارگذاری با توجه به تحقیقات دی نیکولن و راندولف (۱۹۹۳) (شکل ۱۲) اصلاح می شود.
روش طراحی برای یک پروفیل فرضی خاک به عمق ۲۰ متر از ماسه معمولی تا متراکم (=۳۳، =۰٫۸) در برگیرنده مقدار ماسه سیلتی متراکم کمتری می باشد (=۰٫۵ و =۲۹). یک شمع به قطر ۱٫۵ متر در نظر گرفته شده و پروفیل های باربری انتهایی و اصطکاک میله برای عمق مدفون ۱۰ متر، ۲۰ متر، ۳۰ متر و ۵۰ متر شمع با فرض شمع تمام محصور (یا انتها بسته) در نظر گرفته می شود.
مقایسه با پایگاه داده آزمایشات بار شمع
پروژه های تحقیقاتی اندکی دارای بودجه کافی جهت انجام آزمایشات بارگذاری بزرگ به منظور بررسی ظرفیت محوری شمع های کوبیده شده در ماسه بوده اند.
ظرفیت باربری انتهایی
تئوری انبساط حفرات به منظور محاسبه ظرفیت باربری انتهایی شمع های متعلق به پایگاه داده با احتساب شمع های انتها باز فرض شده به صورت تمام محصور مورد استفاده قرار گرفته است. جدول ۴ فهرستی از پارامترهایی را که پذیرفته شده اند، نشان می دهد؛ به طور گسترده سیاست کلی پذیرفتن مقادیر =۳۳ در یک ماسه تمیز و =۲۷-۳۰ در ماسه لای دار (با توجه به نسبت ماسه) می باشد. در مواد لای دار، ضریب مدول برشی S (معادله ۹)، از ۴۰۰ مطابق جدول ۲ کاهش یافته است.
اصطکاک میله
بیشتر آزمایشات بار در پایگاه داده نشان دهنده افزایش اصطکاک میله به مقدار حداکثر و سپس کاهش آنها در نزدیکی شمع می باشند. البته این موضوع (مانند نتایج آزمایش شمع H12 متعلق به وسیک ۱۹۷۰) نشان دهنده تفاوت کلی با اصطکاک حداکثر میله در نزدیکی سطح زمین می باشد. شکل ۱۵ نشان دهنده مثال هایی از پروفیل های اندازه گرفته شده میله برای برخی از شمع ها می باشد. همچنین جهت مقایسه پروفیل های محاسبه شده اصطکاک میله نشان داده شده اند.
ظرفیت کل شمع
ظرفیت کل اندازه گرفته شده شمع نسبت به ظرفیت اندازه گرفته شده شمع در شکل ۱۷ رسم شده است. در مورد تمام آزمایشات شمع، نسبت میانگین محاسبه شده به ظرفیت اندازه گیری شده حدود ۰٫۹۹ با انحراف استاندارد ۰٫۱۶ می باشد، بنابراین روش طراحی پیشنهادی قابل قبول می باشد.
نتیجه گیری
چارچوب طراحی اشاره شده در این مقاله شامل بسیاری از  قسمت هایی است که به منظور سنجش روابط پیشنهادی نیازمند تحقیق بیشتر می باشند. با این حال، هدف ارائه روشی است که دارای ارتباطی نزدیک با فرآیند های فیزیکی بوده و به اندازه کافی جهت اصلاح و گنجاندن داده های جدید انعطاف پذیر باشد.
در چارچوب دوم اصطکاک میله در امتداد شمع به صورت مستقیم در پروفیل ظرفیت باربری انتهایی متصل بوده و بنابراین ارائه پروفیل با دقت منطقی قابل استفاده باشد. بدین منظور می توان از طریق داده های مخروط به دست آورد و یا بر حسب فشار حدی برای انبساط حفرات کروی قابل برآورد باشند. روش اخیر نیازمند اطلاعاتی در موارد زیر می باشند
  • چگالی نسبی درجا
  • زاویه اصطکاک نهایی
  • مدول برشی G
بایستی کمیت های (a) و (b) را در به صورت کلی در هر پایش محلی اندازه گیری کرد (یا برآورد کرد) هر چند که اطلاعات در مورد چگالی نسبی در گزارشات منتشر شده که پایگاه داده موجود در مورد آزمایشات بار شمع را تشکیل می دهند، موجود نمی باشند. تفسیر آزمایشات درجا بر حسب متغیر حالت (بین، کروکس، بکر و جفریز ۱۹۸۶،۱۹۸۷) موجب ارائه اطلاعات معادل می شود. همچنین در تحقیقات آینده در بحث ظرفیت شمع در ماسه در نظر گرفتن این موضوع ضروری می باشد که آزمایشات مناسب میدانی و آزمایشگاهی جهت ایجاد تغییرات مدول برشی با تنش موثر (و عمق) مد نظر قرار گیرند.

 

[۱] Shear modulos

[۱] Driven pile

[۲] Bearing capacity

[۳] failure

[۴] pile

[۵] sand

[۶] Embedment depth

[۷] Relative density

[۸] stiffness

[۹] In situ test

[۱۰] Standard penetration test

 

 

لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
تماس با ما

اکنون آفلاین هستیم، اما امکان ارسال ایمیل وجود دارد.

به سیستم پشتیبانی سایت ایران ترجمه خوش آمدید.