بررسي آزمايشگاهي رفتار پي‌هاي حلقوي مستقر بر مصالح دانه‌اي تحت بارگذاري تركيبي قائم، افقي و لنگر خمشي

An experimental investigation of ring footings resting on granular material subject to combined V-H-M loading

در بعضي از سازه‌ها مانند دكل‌هاي نفتي و توربين‌هاي بادي با توجه به نوع كاربري، پي سازه تحت بارگذاري تركيبي بار قائم، بار افقي و لنگر خمشي (V-H-M) قرار مي‌گيرد. در اين پژوهش با استفاده از مدلسازي آزمايشگاهي، رفتار پي‌هاي حلقوي به عنوان نوعي ويژه از پي‌هاي دايره‌اي تحت بارگذاري تركيبي (V-H-M) واقع بر خاك ماسه‌اي مورد بررسي قرار گرفته است. در اين راستا با انجام 100 آزمايش در شش مسير بارگذاري متفاوت اثر نسبت قطر 0/2، 0/4، 0/6 و نيز پي دايره‌اي (نسبت قطر صفر) بر ظرفيت باربري در مسيرهاي مختلف بارگذاري ارزيابي گرديد. سپس بر اساس نمودارهاي بار- نشست، نقاط گسيختگي تعيين شده و با استفاده از مجموعه اين نقاط، پوش گسيختگي در فضاهاي بار قائم-بار افقي، بار قائم-لنگر خمشي و لنگر خمشي-بار افقي رسم گرديد. اين پوش در فضاي V-H و V–M/B از يك منحني درجه دوم تبعيت مي‌كند كه بيشينه آن وابسته به نسبت قطر مي‌باشد. در ادامه با استفاده از پوش‌هاي گسيختگي ترسيمي در فضا دوبعدي، معادلات پوش‌هاي گسيختگي و ضرايب مربوطه تعيين گرديد. بررسي نتايج نشان مي‌دهد استفاده از پي‌هاي حلقوي با نسبت قطر 0/2 تا 0/4 هنگامي كه تحت بارگذاري خارج محور يا مايل يا هردو قرار دارد داراي بازدهي بيشتري نسبت به ساير حالات است.

In some structures, such as oil platforms and wind turbines, depending on the type of utilization, the footing is subjected to combined vertical load, horizontal load and bending moment (V-H-M). In this study, the behavior of the ring footings resting on sand subjected to combined V-H-M loading is experimentally investigated by conducting 100 tests using six load paths. Three values for the diameter ratio of the ring footing models are assumed, including n = 0.2, 0.4, and 0.6, along with a circular foundation (n = 0). The failure points were determined, on the basis of load-settlement diagrams, and by using the set of these points, the failure envelope was plotted in the vertical load-horizontal load, vertical load-bending moment and horizontal- bending moment spaces. This failure envelope follows a parabolic curve in V-H and V-M / B space, The results indicate a parabolic curve for the failure envelope in V-H and V-M/B spaces which is dependent upon the diameter ratio. Moreover, the most efficiency of a ring footing during eccentric or inclined loading takes place when n is within a range from 0.2 to 0.4.