طراحی و مدل‌سازی عددی دستگاه ضربه‌زن سبک برای تراکم دینامیکی با انرژی کم به روش اجزاء محدود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مربی گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول

2 استادیار گروه مهندسی عمران و ژئوتکنیک، دانشگاه یاسوج

3 باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد رامهرمز، دانشگاه آزاد اسلامی، رامهرمز

10.22060/ceej.2021.19978.7305

چکیده

هدف این پژوهش، بدست آوردن روشی است که تمام پارامترهای دینامیکی به راحتی و با روش‌های عددی به‌دست آورد و همچنین بتوان پس از اعمال هر ضربه، پارامترهای دینامیکی خاک را پیش‌بینی و با رسیدن به تعداد ضربه پیش‌بینی شده عملیات تراکم پایان پذیرد و مقدار مطلوب پارامتر دینامیکی موردنظر هم تأمین شده باشد. در پژوهش حاضر، 4 نوع دستگاه ضربه‌زن با ابعاد متفاوت روی خاک ماسه‌ای با استفاده از نرم افزار آباکوس مدل‌سازی و با استفاده از روش سختی موج فعال شده پارامترهای دینامیکی مربوط به هر دستگاه برای ماسه سست استخراج شده و معلوم می‌گردد کدام دستگاه در چه موقعیتی دارای بیشترین بازده می‌باشد. با بدست آوردن حداکثر سرعت ذره با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود در هر یک از دستگاه‌های ضربه‌زن، فاصله ایمن برای هر دستگاه به ازای هر ضربه به‌دست آمد. نتایج حاکی از آن است که فاصله غیر ایمن دستگاه ضربه‌زن از محل اصابت ضربه با افزایش وزن ضربه‌زن افزایش یافته است. در این تحقیق دستگاه ضربه زن سبک با مشخصات وزن کوبه 875 کیلوگرم، ارتفاع سقوط 1متر، فاصله غیر ایمن افقی 80/3 متر، فاصله غیر ایمن عمودی30/2 متر، تعداد ضربه موردنیاز برای رسیدن به بیشینه‌ی سختی 5 ضربه و عمق بهبود یافته زیر پی 9/0 الی 2/1 متر بر روی خاک سست طراحی و مقدار خطای نسبی 5 درصد محاسبه شده است. عمق بهبود بدست آمده با استفاده از روش عددی با نتایج سانتریفیوژ در شتاب های 1g، 10g، 20g، 30g و نتایج صحرایی پرویزی و مریفاید، آلن، ماکسول و بریاد همخوانی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design and Numerical Modeling of Light Compactor for Very Low Energy Dynamic Compaction by Finite Element Method

نویسندگان [English]

  • Mohsen zahed aqae 1
  • Mansour Parvizi 2
  • Somayeh Sirouspour 3
1 Instructor Dept. of Civil Engineering, Islamic Azad University, Dezful Branch
2 Assistant professor in civil and geotechnic engineering, Yasouj University
3 Young Researchers and Elite Club, Ramhormoz Branch, Islamic Azad University, Ramhormoz
چکیده [English]

The purpose of this study is to find a method for obtaining all soil dynamic parameters numerically. Moreover, it is intended to predict the dynamic parameters after each impact, and to obtain the predicted compaction as well as the desired dynamic parameters after a certain number of impacts. In the study, four hammers with different dimensions are modeled on sandy soil using ABAQUS. Additionally, the activated wave stiffness test is used to extract the dynamic parameters of each hammer for loose sand, and it is shown that which hammer under what conditions yields the highest efficiency. The peak particle velocity is obtained using the finite element technique for each hammer, and the results are used to determine the safe distance after each blow. The results indicate that the unsafe distance of compactor from the location of impact increases with the weight of the compactor. In the study, a hammer with a mass of 875 kg, falling through a distance of 1 m. horizontal safe distance of 3.80 m, and a vertical safe distance of 2.30 m is designed to deliver five blows to achieve the maximum stiffness with an improved depth under the foundation from 0.9 to 1.2 m in a loose soil and a relative error of 5% is obtained. The improvement depth obtained numerically is in good agreement with the experimental results of centrifuge tests at accelerations of 1, 10, 20, and 30 g as well as the field results of Parvizi and Merrifield, Allen, Maxwell and Briaud.

کلیدواژه‌ها [English]

  • soil compaction
  • compactor
  • activated wave stiffness test
  • unsafe distance
  • improved depth