مقايسه پارامتريك رفتار گود برداري هاي مهار شده با خرپاي فلزي درمدل سازي دو بعدي و سه بعدي

Two and Three-dimensional Analyses of Supported Excavations via Truss

در دنياي پر شتاب امروز و با افزايش تقاضاي شهر نشيني، كمبود فضاي شهري بطور محسوسي رو به فزوني است. از اين رو نياز به بلند مرتبه سازي و بالطبع عمليات گودبرداري از ضروريات جوامع شهري امروزي است. يك نمونه از سازه هاي حائل كه از جمله متداول ترين نوع آن نيز بوده و براي گودبرداري با عمق هاي متفاوت مورد استفاده قرار مي گيرد، خرپاي فلزي است. طراحي سازه حائل ايمن، اقتصادي و مطابق ضوابط آيين نامه اي نيازمند درك صحيح رفتار گودبرداري است. از آنجا كه مدل سازي سه بعدي هزينه بر و وقت گير است، مدل سازي دو بعدي تحليل غالب در محاسبات مهندسي است. در اين مقاله تلاش شده تا با مدل سازي پارامتريك گودبرداري هاي مهار شده با خرپاي فلزي در حالت هاي دو بعدي و سه بعدي و مقايسه آنها، ارتباطي منطقي ميان هر دو حالت برقرار شود. با توجه به اينكه رفتارگودبرداري متأثر از مدلسازي سه بعدي است، سعي در تبيين نسبت ميان بيشينه جابه جايي افقي و نشست در حالت هاي دو بعدي و سه بعدي (نسبت PSR) شده است. همچنين تأثير پذيري اين نسبت از پارامترهاي رفتاري خاك، سربار مجاور و هندسه گودبرداري(طول، عرض و عمق) مورد بررسي قرار گرفته است. به طور ميانگين نسبت PSR براي عمق هاي 4، 7 و 10 متر به ترتيب برابر 0/7، 0/55 و 0/4 محاسبه شد. همچنين مقايسه مقادير نيروي محوري در اعضاي اصلي سازه حائل (عضو قائم و مايل) نشان از تطابق قابل قبول اين پارامتر در حالت دو بعدي و سه بعدي دارد. همچنين نسبت لنگر خمشي عضو قائم در حالت سه بعدي به حالت دو بعدي در بيشترين مقدار خود به 0/14 مي رسد كه حاكي از غير حقيقي بودن اين پارامتر در حالت دو بعدي مي باشد. از اين رو در روند طراحي سازه حائل قابل صرف نظر كردن است.

Nowadays, the need for tall buildings, substruction of highways, construction of underground trains and consequently excavating operations is essential for modern urban communities. One of the most common types of retaining structures used for varying excavation depths is the metal truss. The aim of this study was to introduce a logical connection between two and three-dimensional analyses in a manner that by using two-dimensional analysis, horizontal and vertical displacements as well as internal forces of the retaining structures with a good approximation in three-dimensional analysis (which is closer to the reality) can be calculated. Therefore, several parametric modelings were simulated in order to investigate the behavior of supported excavations via truss. Also, it was aimed to determine the ratio between maximum horizontal displacement at two-dimensional and three-dimensional analyses (PSR ratio). The PSR ratios for the depth of 4, 7 and 10 meters were 0.7, 0.55 and 0.4, respectively. The internal forces of a critical truss (near the center of the excavation) including axial forces and bending moments were also studied. Comparing the values of axial forces in the main structural members of the critical truss in two-dimensional and three-dimensional analyses shows a good agreement between the two types of modeling. The magnitude of bending moment in three-dimensional to two-dimensional analyses was 0.14, which proves unrealistic in twodimensional analysis, and can consequently be neglected in structural design procedure