معرفی رابطه‌ای جدید برای تعیین سهم باربری کلاهک در سیستم‌های رادیه شمع

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

چکیده

پی رادیه شمع، یک سیستم فونداسیون موثر و اقتصادی برای ساختمآن‌های بلند است و به عنوان جایگزینی مناسب برای پی­ های عمیق سنتی شناخته می ­شود. در این نوع از پی­ ها، سرشمع­ (کلاهک) نظیر یک پی گسترده بر روی خاک قرار دارد و درصدی از بار کل وارد بر سیستم را تحمل می ­کند. در طراحی پی ­های رادیه شمع، تعیین سهم باربری کلاهک از بار کل حائز اهمیت است. در این مقاله با استفاده از مدل‌سازی عددی سه بعدی که توسط نرم افزار المان محدود آباکوس انجام می­ شود، با در نظر گرفتن اثرات متقابل شمع­ ها و کلاهک، به بررسی عوامل موثر و میزان تاثیر آن‌ها بر سهم باربری کلاهک پرداخته شده است. علاوه بر این، یک رابطه جدید برای تعیین سهم باربری کلاهک مستقر بر خاک دآن‌های، برای گروه شمع ­های با تعداد کمتر از 9 در 9 ارائه شده است. جهت صحت‌سنجی نرم افزار، مطالعات آزمایشگاهی بارگذاری گروه شمع مورد استفاده قرار گرفت که تطابق قابل قبولی بین نتایج مدل‌سازی عددی و نتایج حاصل از مطالعات آزمایشگاهی وجود دارد. نتایج حاصل از تحلیل­ های عددی نشان می ­دهند که فاصله شمع ­ها از یکدیگر، قطر شمع ­ها، زاویه اصطکاک داخلی خاک و تعداد شمع ­ها در گروه، از جمله مهم‌ترین و تاثیرگذارترین پارامترها در تعیین سهم کلاهک از باربری هستند. نتایج به­ دست نشان داد که سهم باربری کلاهک از بار کل وارد بر پی، بین 15 تا 42 درصد است. این تحقیق نشان می­دهد که هر چه نسبت فاصله شمع­ ها از یکدیگر بیشتر یا قطر شمع­ ها کوچک‌تر شود، با ثابت بودن سایر پارامترها، سهم باربری کلاهک افزایش می­ یابد، اما با ثابت بودن نسبت فاصله به قطر برای یک تعداد شمع مشخص، هر چه زاویه اصطکاک داخلی خاک بزرگ‌تر باشد، سهم باربری کلاهک بیشتر می­ شود. همچنین با کاهش تعداد شمع­ ها در گروه و ثابت بودن زاویه اصطکاک داخلی خاک، سهم باربری کلاهک افزایش خواهد یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

New equation to determine the load percentage carried by raft in piled raft foundations

نویسندگان [English]

  • Ali Asadinia
  • Sasan Amirafshari
  • Ali Ghanbari
Faculty of Engineering- Kharazmi University
چکیده [English]

Piled raft foundations are an effective and economical system in case of high-rise buildings and are a suitable alternative to conventional deep foundations. In this type of foundations, raft is in direct contact with the soil and hence it carries a significant portion of the load. Regarding the design of piled raft foundations, one of the most important issues is to determine the proportion of load carried by the raft. In this paper, numerical analyses using the Finite Element Method (FEM) were carried out by developing 3D finite element models and with considering interaction effects for a piled raft foundation, the effective factors and their impact on load percentage carried by raft, are investigated. In addition, a new equation for determining the load percentage carried by raft in granular soil is proposed for a group less than a 9´9 pile configuration. The developed model is verified with available experimental results. The results of numerical analyses show that the load percentage carried by the raft is significantly affected by several parameters, such as the distance of the piles from each other, the diameter of the piles, the internal friction angle of the soil and the number of piles in the group. In the current study, from the numerical analyses, it has been observed that the percentage of the raft carried load in piled raft system varies from 15% to 42% of the applied load.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cap
  • Granular soil
  • Piled raft
  • Finite Element Method
  • ABAQUS

مراجع

[1] M. Budhu, SOIL MECHANICS AND FOUNDATIONS,  (2008).
[2] E. Davis, H. Poulos, The analysis of piled raft systems, Australian Geomech, Jour-nal G, 2 (1972).
[3] L.J. Novak, L.C. Reese, S.-T. Wang, Analysis of pile-raft foundations with 3D finite-element method, Structures Congress 2005: Metropolis and Beyond,  (2005) 1-12.
[4] F. Basile, Non-linear analysis of vertically loaded piled rafts, Computers and Geotechnics, 63 (2015) 73-82.
[5] A. Eslami, M. Veiskarami, M. Eslami, Study on optimized piled-raft foundations (PRF) performance with connected and non-connected piles-three case histories, International Journal of Civil Engineering, 10(2) (2012) 100-111.
[6] A. Saeedi Azizkandi, H. Rasouli, M.H. Baziar, Load sharing and carrying mechanism of piles in non-connected pile rafts using a numerical approach, International Journal of Civil Engineering, 17(6) (2019) 793-808.
[7] F. Tradigo, F. Pisanò, C. Di Prisco, A. Mussi, Non-linear soil–structure interaction in disconnected piled raft foundations, Computers and Geotechnics, 63 (2015) 121-134.
[8] R. Cooke, Piled raft foundations on stiff clays—a contribution to design philosophy, Geotechnique, 36(2) (1986) 169-203.
[9] J.A. Hemsley, Design applications of raft foundations,  (2000).
[10] A. Mandolini, G. Russo, C. Viggiani, Pile foundations: Experimental investigations, analysis and design, Proceedings of the International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 16(1) (2005) 177.
[11] A. Davids, J. Wongso, D. Popovic, A. McFarlane, A Postcard from Dubai design and construction of some of the tallest buildings in the world, Proc. of the CTBUH 8th World Congress,  (2008) 3-5.
[12] Y.F. Leung, K. Soga, B. Lehane, A. Klar, Role of linear elasticity in pile group analysis and load test interpretation, Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, 136(12) (2010) 1686-1694.
[13] T. Abdel-Fattah, A. Hemada, Use of creep piles to control settlement of raft foundation on soft clay—case study, Proceedings of 8th Alexandria international conference on structural and geotechnical engineering, Alexandria,  (2014) 89-109.
[14] P.D. Long, V. Vietnam, Piled raft—a cost-effective foundation method for high-rises, Geotechnical Engineering, 41(1) (2010) 149.
[15] S. Al-Ne’aimi, M.S. Hussain, Numerical modeling and parametric study of piled rafts foundations, Arabian Journal of Geosciences, 14(6) (2021) 1-13.
[16] H. Singh, P. Garg, J. Jha, Modeling the Response of a Piled-Raft Footing: Ultimate Bearing Capacity, Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 45(1) (2021) 359-371.
[17] A. Kumar, D. Choudhury, Development of new prediction model for capacity of combined pile-raft foundations, Computers and Geotechnics, 97 (2018) 62-68.
[18] M. Rabiei, A.J. Choobbasti, Innovative piled raft foundations design using artificial neural network, Frontiers of Structural and Civil Engineering, 14(1) (2020) 138-146.
[19] S. Sahraeian, J. Takemura, M. Yamada, S. Seki, A Few Critical Aspects to Rational Design of Piled Raft Foundation for Oil Storage Tanks, Geotechnical and Geological Engineering, 38(2) (2020) 2117-2137.
[20] A. Elwakil, W. Azzam, Experimental and numerical study of piled raft system, Alexandria Engineering Journal, 55(1) (2016) 547-560.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 54، شماره 8
آبان 1401
صفحه 3139-3154

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار