بررسی آزمایشگاهی رفتار پی‌های حلقوی مستقر بر مصالح دانه‌ای تحت بارگذاری ترکیبی قائم، افقی و لنگر خمشی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران

چکیده

در بعضی از سازه‌ها مانند دکل‌های نفتی و توربین‌های بادی باتوجه به نوع کاربری، پی سازه تحت بارگذاری ترکیبی بار قائم، بار افقی و لنگر خمشی (V-H-M) قرار می‌گیرد. در این پژوهش بااستفاده از مدل‌سازی آزمایشگاهی، رفتار پی‌های حلقوی به‌عنوان نوعی ویژه از پی‌های دایره‌ای تحت بارگذاری ترکیبی (V-H-M) واقع بر خاک ماسه‌ای مورد بررسی قرار گرفته‌است. در این راستا با انجام صد آزمایش در شش مسیر بارگذاری متفاوت اثر نسبت قطر 0/2، 0/4، 0/6 و نیز پی دایره‌ای (نسبت قطر صفر) بر ظرفیت باربری در مسیرهای مختلف بارگذاری ارزیابی گردید؛ سپس براساس نمودارهای بار- نشست، نقاط گسیختگی تعیین شد و بااستفاده از مجموعه‌ی این نقاط، پوش گسیختگی در فضاهای بار قائم-بار افقی، بار قائم-لنگر خمشی و لنگر خمشی-بار افقی رسم گردید. این پوش در فضای V-H و V–M/B از یک منحنی درجه دوم تبعیت می‌کند که بیشینه‌ی آن وابسته به نسبت قطر می‌باشد. درادامه بااستفاده از پوش‌های گسیختگی ترسیمی در فضای دوبعدی، معادلات پوش‌های گسیختگی و ضرایب مربوط تعیین گردید. بررسی نتایج نشان ‌داد استفاده از پی‌های حلقوی با نسبت قطر 0/2 تا 0/4 هنگامی‌که تحت بارگذاری خارج محور یا مایل یا هردو قرار دارد دارای بازدهی بیشتری نسبت به سایر حالات است. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

An experimental investigation of ring footings resting on granular material subject to combined V-H-M loading

نویسندگان [English]

  • amir houshang sadeghi fazel
  • Jafar Bolouri Bazaz
civil engineering dept, faculty of engineering, ferdowsi university of mashhad
چکیده [English]

In some structures, such as oil platforms and wind turbines, depending on the type of utilization, the footing is subjected to combined vertical load, horizontal load, and bending moment (V-H-M). In this study, the behavior of the ring footings resting on sand subjected to combined V-H-M loading is experimentally investigated by conducting 100 tests using six load paths. Three values for the diameter ratio of the ring footing models are assumed, including n=0.2, 0.4, and 0.6, along with a circular foundation (n=0). The failure points were determined, on the basis of load-settlement diagrams, and by using the set of these points, the failure envelope was plotted in the vertical load-horizontal load, vertical load-bending moment, and horizontal-bending moment spaces. This failure envelope follows a parabolic curve in V-H and V-M/B spaces. The results indicate a parabolic curve for the failure envelope in V-H and V-M/B spaces which is dependent upon the diameter ratio. Moreover, the most efficient of a ring footing during eccentric or inclined loading takes place when n is within a range from 0.2 to 0.4.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Experimental Modeling
  • Ring Footing
  • Combined Loading
  • Sandy Soil
  • Rupture Surface

مراجع

[1] K.E. Egorov, Calculation of bed for foundation with ring footing, in: Proceeding International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, University of Toronto Press, Toronto, 1965, pp. 41-45.
[2] A.-S. H.A, I. N.F, R.P. Brenner, Settlement of circular and ring plates in very dense calcareous sands, Journal of Geotechnical Engineering 119(4) (1993).
[3] N. Hataf, M.R. Razavi, Model tests and finite element analysis of bearing capacity of ring footings on oose sand, IRANIAN JOURNAL OF SCIENCE AND TECHNOLOGY TRANSACTION B- ENGINEERING, 27(B1) (2003) 0-0.
[4] J.H. Boushehrian, N. Hataf, Experimental and numerical investigation of the bearing capacity of model circular and ring footings on reinforced sand, Geotextiles and Geomembranes, 21(4) 256-241 (2003).
[5] A.M. Karaulov, Static solution of the limiting-pressure problem for ring foundations on soil beds, Soil mechanics and foundation engineering, 42(6) (2005).
[6] J. Kumar, P. Ghosh, Bearing capacity factor Nγ for ring footings using the method of characteristics, Canadian Geotechnical Journal, 42(5) (2005) 1474-1484.
[7] M.E. Sawwaf, A. Nazir, Behavior of eccentrically loaded small scale ring footings resting on reinforced layered soil, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 138(3) (2012).
[8] D. A., O. M., L. M., Y. A., Analysis of Ring Footing using Field Test Result, Geotechnical Testing Journal, 35(4) (2012) 575-586.
[9] O. Sargazi, E. Seyedi Hosseininia, Bearing capacity of ring footings on cohesionless soil under eccentric load, Computers and Geotechnics, 92 (2017) 169-178.
[10] G.G. Meyerhof, Some Recent Research on the Bearing Capacity of Foundations, Canadian Geotechnical Journal, 1(1) (1963) 16-26.
[11] J.B. Hansen, A revised and extended formula for bearing capacity Danish Geotechnical Institute, 28 (1970).
[12] R. Butterfield, J. Ticof, The use of physical models in design. Discussion, Proc. 7Th Eur. Con& Soil Mech, 4 (1979) 259-261.
[13] M. Georgiadis, R. Butterfield, Displacements of footings on sand under eccentric and inclined loads, Canadian Geotechnical Journal, 25(2) (1988) 199-212.
[14] R. Nova, L. Montrasio, Settlements of shallow foundations on sand, Géotechnique, 41(2) (1991) 243-256.
[15] G. Gottardi ,R. Butterfield, On the bearing capacity of surface footings on sand under general planar loads, Soils and foundations, 33(3) (1993) 68-79.
[16] G. Gottardi ,R. Butterfield, The displacements of a model rigid surface footing on dense sand under general planar loading, Soils and foundations, 35(3) (1995) 71-82.
[17] G. Gottardi, G.T. Houlsby, R. Butterfield, Plastic response of circular footings on sand under general planar loading, Géotechnique, 49(4) (1999) 453-469.
[18] B. Bienen , B. W. Byrne , G. T. Houlsby, M. J.Cassidy, Investigating six-degree-of-freedom loading of shallow foundations on sand, Ge´otechnique 56(6) (2006) 367–379.
[19] G.T. Houlsby, M.J. Cassidy, A plasticity model for the behaviour of footings on sand under combined loading, Géotechnique, 52(2) (2002) 117-129.
[20] M.J. Cassidy, B.W. Byrne, G.T. Houlsby, Modelling the behaviour of circular footings under combined loading on loose carbonate sand, Géotechnique, 52(10) (2002) 705-712.
[21] H. A. Taiebat, J. P. Carter, A failure surface for circular footings on cohesive soils, Ge´otechnique 60(4) (2010) 265–273.
[22] C. Vulpe, B. Bienen, C. Gaudin, Predicting the undrained capacity of skirted spudcans under combined loading, Ocean Engineering 74 (2013) 178–188.
[23] Z. Shen, X. Feng, S. Gourvenec, Undrained capacity of surface foundations with zero-tension interface under planar V-H-M loading, Computers and Geotechnics 73 (2016) 47–57.
[24] S. Gourvenec, Shape effects on the capacity of rectangular footings under general loading, Géotechnique, 57(8) (2007) 637-646.
[25] C. Vulpe, S. Gourvenec, M. Power, A generalised failure envelope for undrained capacity of circular shallow foundations under general loading, Géotechnique Letters, 4(3) (2014) 187-196.
[26] P. Rao, Y. Liu, J. Cui, Bearing capacity of strip footings on two-layered clay under combined loading, Computers and Geotechnics, 69 (2015) 210-218.
[27] C. Tang, K.-K. Phoon, K.-C. Toh, Effect of footing width on Nγ and failure envelope of eccentrically and obliquely loaded strip footings on sand, Canadian Geotechnical Journal, 52(6) (2014) 694-707.
[28] J. Tistel, G. Grimstad, G.R. Eiksund, A macro model for shallow foundations on granular soils describing non-linear foundation behavior, Computers & Structures,  (2017).
[29] ا. صادقی فاضل, ج. بلوری بزاز, بررسی آزمایشگاهی تاثیر حالت بارگذاری بر رفتار پی های سطحی واقع بر خاک ماسه ای, نشریه مهندسی عمران امیرکبیر,  (2019) .
[30] S. Benmebarek, M.S. Remadna, N. Benmebarek, L. Belounar, Numerical evaluation of the bearing capacity factor Nγ′ of ring footings, Computers and Geotechnics, 44 (2012) 132-138.
[31] E. Seyedi Hosseininia, Bearing Capacity Factors of Ring Footings, Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 40 (2016).
[32] Jumikis, A. R. Theoretical soil mechanics, Van Nostrand Reinhold company,Canada (1969).
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 53، شماره 4
تیر 1400
صفحه 1607-1622

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار