ظرفيت باربري لرزه‌اي پي‌هاي نواري روي خاك‌هاي مسلح شده با فيبر به روش مشخصه‌هاي تنش

Seismic Bearing Capacity of Strip Footings on Fiber Reinforced Soils by the Stress Characteristics Method

در اين مقاله، ظرفيت باربري پي‌هاي نواري، روي بستري از خاك‌هاي دانه‌اي مسلح شده با فيبر، بررسي شده است. براي تحليل از روش مشخصه‌هاي تنش استفاده شده است. معيار گسيختگي در نظر گرفته شده، توزيع جهت‌گيري مسلح كننده‌ها را به‌صورت ايزوتروپ در نظر مي‌گيرد و از پارگي مسلح‌كننده‌ها صرف‌نظر مي‌كند. اثرات لرزه‌اي به‌صورت ضرايب شبه‌استاتيكي افقي و عمودي در معادلات تعادل تنش لحاظ شده است. معادلات تعادل تنش با استفاده از روش تفاضل محدود حل شده‌اند. براي حل مسيله، برنامه‌اي نوشته شده است كه قادر است با داشتن پارامترهاي ورودي خاك و مسلح‌كننده، شبكه مشخصه‌ها را تعيين كرده و ظرفيت باربري را محاسبه كند. ظرفيت باربري به‌صورت ضرايب ظرفيت باربري ناشي از وزن خاك و سربار بيان شده است. براي استفاده‌هاي كاربردي، نمودارهايي براي تعيين اين ضرايب تهيه شده است. يك حل به فرم بسته نيز براي ظرفيت باربري ناشي از سربار ارايه شده است. با انجام تحليل‌هاي پارامتري، تاثير پارامترهاي خاك و مسلح‌كننده روي ظرفيت باربري و شكل ناحيه گسيختگي بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه ظرفيت باربري با افزايش هر يك از پارامترهاي تمركز متوسط فيبرها1، نسبت ظاهري فيبرها، زاويه اصطكاك بين خاك و فيبر و زاويه اصطكاك خاك افزايش مي‌يابد. هم‌چنين ناحيه گسيختگي با افزايش ضرايب لرزه‌اي و كاهش سربار، كم‌عمق‌تر مي‌شود.

In this paper, the bearing capacity of strip footings on fiber reinforced granular soil has been studied. The stress characteristics or slip line method has been used for the analysis. In the selected failure criterion, it is assumed that the orientation of the fibers is isotropic and fibers are not ruptured. Seismic effects have been considered in the equilibrium equations as the horizontal and vertical pseudo-static coefficients. The equilibrium equations have been solved using the finite difference method. The provided computer code, can solve the stress characteristics network and calculate the bearing capacity. The bearing capacity has been presented as the bearing capacity factors due to the unit weight of the soil and surcharge. Several graphs have been prepared for the practical purposes. Also, a closed form solution has been presented for the bearing capacity factor due to the surcharge. By the parametric studies, the effects of the geometry and soil properties have been investigated. Results show that the bearing capacity increases with an increase on the average concentration and aspect ratio of the fibers, the fiber/matrix friction angle and the soil friction angle. Furthermore, the extent of the failure zone is increased with increasing the pseudo-static coefficients and decreasing the surcharge.