علوم و مهندسی زلزله، جلد ۸، شماره ۴، صفحات ۲۹-۴۹

عنوان فارسی تاثیر شیب زمین بر روی پاسخ دینامیکی گروه شمع‌ها در خاک قابل روانگرا بر پایه‌ی شبیه‌سازی سه‌بعدی عددی
چکیده فارسی مقاله گسترش جانبی ناشی از روانگرایی خاک، اغلب باعث ایجاد خرابی‌های قابل توجهی در پی­ های عمیقِ پل­ ها، بندرها، سازه ­های دریایی و ساختمان‌ها می‌شود. با وجود انجام مطالعات مختلف آزمایشگاهی، عددی و صحرایی توسط پژوهشگران پیشین، همچنان رویکرد جامعی برای ارزیابی اثرات گسترش جانبی بر شمع‌ها وجود ندارد. شبیه‌سازی‌های عددی ابزاری مهم و اقتصادی برای بررسی اثرات گسترش جانبی بر شمع‌ها هستند. در این پژوهش­­، به بررسی اثر شیب زمین بر روی رفتار گروه شمع­ های 1×1، 2×2 و 3×3 به‌صورت پارامتریک و با استفاده از شبیه ­سازی سه­ بعدی عددی پرداخته شده است. بدین‌منظور، ابتدا مدل عددی ساخته شده با نرم­ افزار اجزای محدود اپنسیس، با نتایج یک آزمایش میز لرزان بزرگ‌مقیاس، صحت­ سنجی شده و سپس به ازای شیب­ های مختلف زمین­، پارامترهایی نظیر تغییرات فشار آب حفره­ای، تغییرات جابه‌جایی جانبی شمع و خاک، لنگر خمشی در شمع­ ها و تغییرات شتاب شمع و خاک تحت زلزله­ ی ال‌سنترو مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می ­دهد که با افزایش شیب زمین، فشار آب حفره­ای کمتری تولید شده و زایل شدن اضافه فشار آب حفره­ای زودتر آغاز می ­شود اما جابه‌جایی جانبی شمع و خاک افزایش می­ یابد. از طرفی دو عامل در روند تغییرات و میزان جابه‌جایی­ ها نقش دارد، عامل اول تنش برشی استاتیکی در راستای شیب که اثر افزایشی بر میزان جابه‌جایی دارد و عامل دوم رفتار اتساعی خاک ناشی از تغییر شکل است که اثر کاهشی بر روی روند جابه‌جایی دارد.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله شیب زمین،گسترش جانبی گروه شمع،خاک روانگرا،شبیه سازی سه بعدی عددی،اپنسیس،

عنوان انگلیسی Effect of Ground Slope on the Dynamic Response of Piles Group in Liquefiable Soil based on 3D Numerical Simulation
چکیده انگلیسی مقاله 1.Introduction

During the past earthquakes, liquefaction and the resulting deformations have caused significant damage to the deep foundations of bridges, ports, offshore structures and buildings that these damages have been more severe in mildly sloping grounds due to lateral spreading-induced liquefaction. Lateral spreading-induced soil liquefaction, has imposed significant damage to the deep foundations of bridges, ports, offshore structures and buildings. The behavior of piles in liquefied soil has been investigated by various researchers using field observations, large-scale (1-g) shake table tests, centrifuge tests as well as numerical simulations. Despite various experimental, numerical and field studies by previous researchers, there is also no comprehensive approach to assessing the effects of lateral spreading on pile groups. On the other hand, numerical simulations are an economical tool for investigating and a means of representing the seismic performance of the pile groups at sites with liquefaction-induced lateral spreading.
The main purpose of this study is to evaluate the effect of various pile groups (e.g., 1×1, 2×2 and 3×3) on reducing the potential for liquefaction during earthquake are investigated parametrically, applying three-dimensional finite element (FE) simulations using OpenSees software. To examine the ground inclination angle and array of pile groups' effects, different models have been subjected to the El Centro earthquake (1940). This study evaluates the effect of each of these factors on soil acceleration, lateral displacement, excess pore pressure and piles bending moment. The numerical model has been verified and calibrated in the literature through analysis of a well-documented large-scale (1-g) shake-table test.

2.Numerical Simulations

To gain insight into the effect of ground inclination angle on various pile groups in 10-m-thick mildly inclined liquefiable soil above the bedrock (Figure 5). The physical and mechanical properties of the soil layers and the pile respectively, are presented in Tables (1) and (2). Also, all the models in this study have been subjected to the El Centro earthquake (1940) (shown in Figure 9) with 0.15 g scaled peak ground acceleration.

3.Results and discussions

To investigate the effect of the ground inclination angle on the generation and dissipation of pore water pressure, the time history of excess pore water pressure for various pile groups in depths of 6 m is shown in Figure (18). According to Figure (18), as the ground inclination angle increases, the excess pore water pressure disappears sooner, which is due to the increasing effect of the dilatancy phenomenon.
Figure (20) shows time history of the pile head lateral displacement for different ground of the slopes (af = 0° to 6°) in the pile group 1×1- 2×2 - 3×3. According to Figure (20) in the initial seconds of the excitation due to the lack of soil liquefaction, the ground of the slope has a little effect on the lateral displacement of the piles but with the occurrence of liquefaction and reduction of soil shear strength, it is observed that with increasing slope, the lateral displacement of piles increases severely. It is also observed that in the horizontal model, the maximum lateral displacement of the pile head occurs in about 2 seconds, which corresponds to the maximum acceleration time of the El Centro earthquake. While in mildly sloping ground due to the increase of lateral pressure from the soil, the maximum deformation occurs at the end of the earthquake and causes permanent displacement in the piles.

4.Conclusions

The main important conclusions drawn from present study are as follows:

1. Based on the results, with increasing the ground slope angle in a specified point of the soil, less pore water pressure is produced and the dissipation of pore water pressure starts earlier, but the variations of pore water pressure increased.
2. In mildly sloping ground, the amount of pore water pressure in downslope is less than upslope ground and also with increasing ground slope angle, the rate fluctuations of excess pore water pressure increased in the down-slope of the pile group. This behavior is due to the high displacement downslope soil relative to upslope soil in the pile group.
3. In mildly sloping ground, despite the reduction of pore water pressure, lateral displacement of piles and soil severely increased. The reason for this contradiction due to the direction of static shear stress is parallel to the direction of soil slope. This shear stress is due to the weight of the soil mass, which increases the displacement of piles and soil in mildly sloping ground.

At the last, it should be noted that, the ground slope angle is a very effective parameter in the lateral and vertical displacement of piles that should be considered in design code. 
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله شیب زمین,گسترش جانبی گروه شمع,خاک روانگرا,شبیه سازی سه بعدی عددی,اپنسیس

نویسندگان مقاله فرامرز رنجبر |
دانشجوی کارشناسی ارشد سازه، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

علی عسگری |
استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی و فناوری، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

حبیب اکبرزاده بنگر |
دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران


نشانی اینترنتی http://www.bese.ir/article_250927_afca53af2d82b2625cea62d5e5565a39.pdf
فایل مقاله فایلی برای مقاله ذخیره نشده است
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات