مطالعه آزمايشگاهي و عددي ظرفيت باربري كششي پي‌هاي لبه‌دار دايره‌اي واقع بر بستر ماسه

Experimental and Numerical Study of Tension Bearing Capacity of Circular Skirted Foundations Resting on Sand Bed

پي‌هاي لبه‌دار جايگزين مناسبي براي پي‌هاي عميق در سازه‌هاي ساحلي و فراساحلي هستند كه علاوه بر قابليت مقاومت در برابر بارهاي بالارانشي، به‌سادگي اجرا مي‌شوند. عملكرد كششي پي‌هاي لبه‌دار واقع بر ماسه توسط مدل‌سازي فيزيكي و عددي مطالعه شد. آزمايش‌هاي آزمايشگاهي بر روي مدل‌هاي پي دايره‌اي كوچك‌مقياس با لبه‌هاي محيطي انجام شد. مدل‌سازي عددي توسط تحليل المان محدود سه‌بعدي جهت صحت‌سنجي نتايج آزمايش‌هاي مدل فيزيكي و همچنين تعميم نتايج به پي‌هاي بزرگ‌مقياس صورت گرفت. اثرات پارامترهاي هندسه پي و مشخصات خاك شامل قطر پي، مقاومت برشي ماسه، عمق لبه، زبري سطوح و زاويه امتداد بارگذاري بررسي شد. نتايج نشان داد كه حضور لبه پيراموني، رفتار پي‌هاي واقع بر ماسه را به‌لحاظ ظرفيت باربري كششي بهبود مي‌بخشد؛ مقادير بهبود با افزايش عمق لبه، مقاومت برشي ماسه و زبري سطوح پي و همچنين كاهش زاويه امتداد بارگذاري نسبت به حالت قائم، افزايش مي‌يابد. بيشترين مقاومت كششي پي به‌ازاي بارگذاري قائم به‌دست آمد.

Skirted foundations are an appropriate alternative to deep foundations in onshore and offshore structures, which have the ability to withstand uplift loads, are also easy to be installed. The tensile performance of skirted foundations on sand was studied by physical and numerical modeling. Laboratory tests were carried out on small-scale foundation models with peripheral skirts. Numerical modeling was performed by 3D finite element analysis for verifying the results of physical tests, as well as generalizing the results to the large-scale models. The effects of geometry and soil properties parameters including foundation diameter, sand shear strength, skirt depth, surface roughness, and load inclination angle were investigated. The results showed that the presence of peripheral skirt improves the behavior of tension bearing capacity of foundations on sand; Improvement values increase with increasing skirt depth, sand shear strength, roughness of foundation surfaces, and also, with decreasing the load inclination angle relative to vertical direction.