تحليل عددي رفتار زمين مسلح شده با گروه ستون سنگي

Numerical Analysis of Ground Reinforced with a Stone Column Group

در مقاله حاضر تحليل عددي گروه ستون سنگي با طول ده متر ارايه شده كه در لايه اي رسي ساخته شده اند. بارگذاري توسط پي صلب انجام شده است. گروه ستون هاي سنگي شامل پنج ستون سنگي مي شود كه هندسه خاك و ستون ها متقارن است. تحليل هاي عددي انجام شده به صورت دوبعدي و كرنش صفحه اي است. رفتار مصالح ستون سنگي و خاك اطراف آن با مدل رفتاري الاستوپلاستيك مور- كولمب مدل سازي شده است. در تحليل هاي انجام شده اثر پارامترهاي مختلف مانند تعداد ستون ها، فاصله ستون ها از يكديگر، طول ستون ها، نسبت مدول الاستيسيته مصالح ستون سنگي به مدول الاستيسيته خاك اطراف، اندازه پي و ضريب پواسون مصالح ستون و خاك مطالعه شده اند. نتايج نشان مي دهند كه شكم دادگي ستون كه به گسيختگي آن منجر مي شود، در قسمت هاي بالايي ستون (بين دو تا چهار برابر قطر ستون از سر ستون) اتفاق مي افتد. شكم دادگي در ستون هاي داخلي در بخش هاي پايين تري نسبت به ستون هاي كناري اتفاق مي افتد. مهمترين نتيجه به دست آمده اين است كه گروه ستون سنگي مي توانند شامل ستون هايي با طول غير يكسان باشند كه ضمن صرفه اقتصادي، هدف از ساخت ستون هاي سنگي را در كاهش نشست تامين كنند.

This paper presents the numerical analyses of a group of stone columns penetrated in a 10 m deep soft clay stratum. A rigid raft transfers the super-structureʹs loading to the stone columns and the parent ground. The columns group comprises of five columns with a symmetric configuration. The numerical analyses are performed on a plane strain idealization of the structure, using an elasto plastic constitutive behavior for both the stone columns and the soft clay layer. Additional numerical analyses with different range of parameter, like number of columns, space of columns, columnʹs length, foundationʹs size, Poison ratio of soil and stone columnsʹ material and modulus of elasticity ratio of the stone columnsʹ material were conducted. The results of analyses showed that lateral displacements (bulging) occur in the upper parts of the columns (between 2D and 4D from the top; D is the column diameter) and the lateral displacements are comparatively higher for the side columns. The major result of the analyses is that for a group of stone columns supporting a rigid raft under spread loading, the lengths of the stone columns could be designed unequal, i.e., inside the columns can be shorter, without significantly increasing of the settlements of the column group.