مقايسه ظرفيت باربري محوري شمع‌هاي استوانه‌اي، مخروطي و نيمه‌مخروطي در ماسه به روش اجزاي محدود

Compare the axial bearing capacity piles cylindrical, tapered and semi-tapered in the sand by finite element method

با تغيير هندسه مقطع شمع يا مخروطي كردن شمع‌ها، مي‌توان بدون افزايش حجم مصالح مصرفي ، به ظرفيت باربري بيشتري دست يافت. شمع‌هاي مخروطي كه داراي سطح مقطع بزرگتري نسبت به قسمت انتهايي شمع هستند، از نظر ظرفيت باربري، عملكرد لرزه‌اي و همچنين توزيع بهتر مصالح در طول شمع بسيار كارآمدتر از شمع‌هاي استوانه‌اي مي‌باشند. شمع‌هاي نيمه‌مخروطي كه فقط قسمت بالايي آن به صورت مخروطي مي‌باشد، از عملكرد و سهولت اجرايي بهتري نسبت به دو نوع قبلي( مخروطي و استوانه اي) برخوردار هستند هدف از انجام اين تحقيق تعيين ميزان افزايش ظرفيت باربري شمع‌هاي مخروطي و نيمه‌مخروطي نسبت به شمع‌هاي استوانه‌اي هم‌حجم مي باشد.. در اين پژوهش آناليز عددي به روش اجزاي محدود (نرم‌افزار Plaxis 2D) به منظور بررسي اثر تغيير زاويه نوك شمع و ارتفاع مخروطي شمع در خصوص تعيين ظرفيت باربري محوري آنها نسبت به شمع‌هاي استوانه‌اي هم‌حجم در ماسه پرداخته شده است. همچنين ظرفيت باربري شمع‌هاي نيمه‌مخروطي كه از نظر محققان دور مانده است نيز در اين تحقيق مورد بررسي قرار ‌گرفته است. آناليزها براي شمع‌هاي با طول مختلف انجام شده است. مقايسه مقادير ظرفيت باربري نهايي به دست آمده از نمودار بار- نشست شمع‌ها، حاكي از ظرفيت باربري بيشتر شمع هاي مخروطي و به خصوص نيمه‌مخروطي نسبت به شمع‌هاي استوانه‌اي داشته است. همچنين مشاهده شد كه افزايش ظرفيت باربري، بيشتر در شمع‌هاي با طول كوتاه اتفاق مي‌افتد.

Use piles with variable section can improve the bearing capacity of the piles, due to the larger cross-section upper part of piles. The function and easy implementation of semi-tapered piles that only the top half is in the form of a cone are better than the previous one. The purpose of this paper is determine the bearing capacity increase tapered and semi-tapered tapered piles and comparing with the cylindrical piles in the same volume condition. The modeling of this research paper is based on finite element method (Plaxis 2D software) of numerical analysis for changing the angle and tapered height of mentioned piles, axial bearing capacity of these piles in sand is estimated. Linear elastic behavior is assumed for pile and the hardening soil criterion is considered for soil. The analysis was performed for piles with different lengths. Load carrying capacity and settlement at the given particular loading were examined. Influences of stresses are also discussed with respect to change in taper angle. The results show that settlement decreases with increase in taper angle. Load-displacement curve shows that the tapered pile can take more loads compared to cylindrical pile when the taper angle load- settlement curve of piles compare showed that tapered piles bearing capacity and especially semi-tapered piles greater than cylindrical piles. It was also observed that the increase in capacity, more piles occur with short length.