اثر نصب بر روی رفتار سیکلیک طولانی مدت شمع ها در خاک ماسه: مطالعه عددی
پیش بینی واقعی و قابل اطمینان تغییرشکل های طولانی مدت فونداسیون شمع دار در مواجهه با بارگذاری سیکلیک شدید زمینه مهمی از مطالعات اخیر در مهندسی ژئوتکنیک است، به ویژه برای فونداسیون های توربین های بادی فراساحلی اهمیت بالایی دارد. تابه حال، تعدادی مطالعه عددی بر روی رفتار سیکلیک طولانی مدت شمع ها صورت گرفته است، هرچند، اثرات پروسه نصب در آنها در نظر گرفته نشده است. به این علت که این اثرها به صورت کمی در نظر گرفته نشده اند. در این مطالعه، دو تکنیک نصب متفاوت با نام های کوبشی و غیرکوبشی، با استفاده از یک رویکرد اویلرین-لاگرانژی در ترکیب با مدل مصالح هایپوپلاستیک مطالعه میشوند. هر دو شرایط کاملا زهکشی شده یا مقداری زهکشی شده در نظر گرفته شد. سپس، پاسخ شمع به یک بارگذاری شدید سیکلیک با بیش از پنج میلیون سیکل بارگذاری با استفاده از یک مدل تجمعی با سیکل بالا مطالعه شد. برای شمع های درجا، مدلسازی های مربوط به پروسه نصب تغییرشکل های دائمی کمتری را در حالت ماسه با تراکم اولیه متوسط نشان داد. درحالیکه، معکوس این نتیجه در حالت ماسه با دانسیته اولیه متراکم ایجاد شد. مطالعه حاضر به این صورت برای شمع درجا در نظر میگیرد که نقطه شروع در مدلسازی عددی بنظر میرسد که برای ماسه با دانسیته متوسط محافظه کارانه باشد. اما به یک تغییرشکل دائمی دست کم گرفته شده در ماسه در حالت اولیه متراکم منجر شود.
بسته به دانسیته اولیه و سناریوی بارگذاری تفاوت ها در تغییرشکل های دائمی بین شمع های نصب شده بزرگتر و کوچکتر با افزایش تعداد سیکل ها میشود. با افزایش تعداد سیکل ها اثر نصب (از جهت نرخ تجمعی تغییرشکل سرشمع ها) کاهش یافت همانطور که توزیع فضایی تنش موثر و دانسیته در نتیجه تغییرشکل تجمعی در خاک اطراف شمع برابر شد. برای شمعی که افقی بارگذاری شده است مشخص شد که اثر نصب در حالت اولیه متراکم خاک در مقایسه با حالت اولیه خاک با دانسیته متوسط کمتر می باشد. شمع های با بارگذاری قائم اثرپذیری بیشتری در برابر نصب شمع در مقایسه با بارگذاری افقی شمع به علت تشکیل توده خاک نشان دادند.
به طور کلی، مطالعه حاضر بیان میکند که مدلسازی شمع های درجا تغییرشکل های دائمی تحت بار لرزه ای را در حالت خاک با دانسیته متوسط اولیه دست بالا در نظر میگیرد. و همچنین معکوس آن در حالت خاک متراکم صادق است.
شکل 1: تصویر دانسیته نسبی میدانی بعد از پنج میلیون بارگذاری سیکلیک برای اثر شمع های کوبشی و درجا
شکل 2 :دامنه کرنش میدانی برای اثر شمع های درجا و کوبشی برای دانسیته های متفاوت اولیه
