علوم و مهندسی زلزله، جلد ۸، شماره ۳، صفحات ۱۷-۳۱
عنوان فارسی تاثیر استفاده از شمع‌های مسلح کننده در کاهش حرکت لرزه‌ای سطح زمین
چکیده فارسی مقاله یکی از روش‌های افزایش سختی و بهسازی خاک به ویژه در زمین‌های سست، استفاده از شمع‌های مسلح کننده (تقویت کننده) می‌‌باشد. از این نوع شمع‌ها می‌توان در محل پایه و زیر سازه ها به منظور کاهش پاسخ لرزه‌ای زمین و سازه استفاده نمود. در این مقاله به بررسی تاثیر تغییرات پارامترهای هندسی شمع‌های تقویت کننده نظیر قطر، طول، فاصله بین آنها و سرباره وارده بر پاسخ لرزه‌ای سطح زمین بر مبنای مدل پایه پل ازمیت ترکیه به‌عنوان مطالعه موردی، پرداخته شده است. عمق تاثیر با مقایسه طیف پاسخ شتاب سطح زمین مدل دو‌بعدی با حضور شمع‌های مسلح کننده با کمک نرم افزار FLAC2D به روش غیرخطی مدل هسترزیس، با عمق معادل طیف پاسخ شتاب مدل یک بعدی میدان آزاد به‌دست آمده است. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد که با افزایش نسبت فاصله به قطر شمع‌های تقویت کننده (S/D) میزان عمق تاثیر به علت تقلیل سختی سیستم پی-شمع مسلح کننده کاهش می‌یابد و پس از رسیدن به نسبت 5 به مقدار ثابتی رسیده است. به عبارت دیگر با افزایش سختی سیستم خاک-شمع، اندرکنش سیستماتیکی سیستم خاک-شمع افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش نسبت طول به قطر شمع های مسلح کننده (L/D)، میزان عمق تاثیر ابتدا افزایش یافته وسپس به مقدار ثابتی خواهد رسید که بهینه‌ترین بازه برای نسبت طول به قطر شمع‌ها در محدوده 15 تا 30 می باشد. علاوه بر این، با افزایش میزان نسبت سربار وارده در بالای شمع های مسلح کننده (q ̅)، میزان عمق تاثیر به‌صورت خطی افزایش می‌یابد.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله شمع‌های مسلح کننده،مدل عددی،پارامترهای هندسی،عمق موثر،طیف پاسخ،
عنوان انگلیسی Effect of Inclusion Piles on Mitigation of Seismic Surface Ground Motion
چکیده انگلیسی مقاله The need to construct structures on soft and unstable soils due to the appropriate technical and economic
conditions has led to the development of various soil remediation methods. Moreover, the experience obtained from
recent earthquakes has indicated the influence of sites’ stiffness on the surface seismic ground response. One of the
ways to increase the stiffness to improve the soil, especially in soft soils, is to employ inclusion piles. These types of
piles can be used at the bridge's piers to reduce the seismic response of the aboveground structures. In this regard,
the role of the geometry characteristics of the inclusion piles can be significant. This paper investigates the effect of
changes in the geometric parameters of inclusion piles such as diameter, length, the distance between them, and
surcharge on the ground seismic response based on the offshore Turkish Izmit Bridge as a case study and base
model. The effective depth was obtained by comparing the ground response spectrum of the two-dimensional model
with inclusion piles using FLAC2D software based on the nonlinear hysteresis model, with the depth equivalent to
the acceleration response spectrum of the free-field model. The geotechnical subsurface conditions at the North
Tower Izmir bay bridge consist of 10 meters of loose to medium dense sand layers with silt, underlain by 127 meters
of dense sand and hard sand clay. Bedrock lies approximately 144 meters below the mudline datum. The 1D
responses obtained from the FLAC 2D and DEEPSOIL 1D software have been compared using the nonlinear soil
behavior to verify the numerical modeling results. Then, with the calibration of soil parameters and lateral and
bottom boundaries, inclusion piles have been added to the validated free-field model in FLAC2D software.
In this study, the 2D modeling process includes introducing soil layers’ characteristics and determining the
lateral free-field boundaries and the quiet boundary as the bottom boundary subjected to the seven earthquake
excitations is performed. The inclusion pile was modeled using the beam and cable combine elements in the
FLAC2D. Besides, inclusion piles are two-dimensional elements with 3 degrees of freedom (two displacements and
one rotation) at each end node. Piles interact with the FLAC grid via shear and normal coupling springs.
The obtained results indicated that by increasing the ratio of distance to the diameter of inclusion piles (S/D), the
effective depth decreases due to reducing the stiffness of the inclusion pile system, and after reaching a ratio of 5, it
has reached a constant value. In other words, with increasing stiffness of the soil-pile system, the effect of kinematic
interaction on the soil-pile system increases. Moreover, by increasing the length to diameter ratio of inclusion piles
(L/D), the effective depth will first increase and then reach a constant value, in which the optimal range for the
length to diameter ratio of piles is 15 to 30. Also, the effective depth increases linearly with an increasing surcharge
ratio above the inclusion piles ( q ).
Finally, it should be noted that the soil improvement using inclusion piles due to the kinematic interaction can
apply a new foundation input motion altered from the free-field ground response. This interaction increases the
effective depth of the equivalent free-field model, which can reduce responses of the aboveground structures (e.g.,
buildings or bridges, etc.). Therefore, the use of this type of piles due to having more stiffness than traditional soil
improvement approaches such as stone columns or deep soil mixing, etc., can be effective in order to optimally
design structures located on loose or soft saturated soils.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله شمع‌های مسلح کننده,مدل عددی,پارامترهای هندسی,عمق موثر,طیف پاسخ
نویسندگان مقاله حمید علی الهی |
استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران

آرین قنبری بیرگانی |
دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، دانشگاه علم و فرهنگ، تهران، ایران

نشانی اینترنتی http://www.bese.ir/article_244198_4a6cded6fe52ca36a8ffde1a9f18efd1.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