بررسی آزمایشگاهی اثر بارگذاری خارج از مرکز بر پی دایره‌ای واقع بر بستر ماسه‌ای با وجود لایه نازک ضعیف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه مهندسی عمران، واحد شهرقدس، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

در برخی موارد، در پروفیل خاک، میان‌لایه نازک ضعیف وجود دارد که امکان دارد در مطالعات ژئوتکنیک این عوارض آشکار نشوند. همچنین بسیاری از پی‌های سطحی تحت بارگذاری‌های خارج از مرکز قرار می‌گیرند که به‌دلیل وجود اینگونه بارها، لنگرهایی به پی تحمیل می‌شود و در نتیجه پی دچار چرخش می‌شود و فشار زیر پی یکنواخت نمی‌ماند. در این تحقیق آزمایشگاهی بر روی یک مدل پی دایره‌ای واقع بر بستر ماسه‌ای همگن و همراه با لایه نازک ضعیف با ضخامت و عمق قرارگیری متفاوت تحت بارگذاری‌های خارج از مرکز عمودی، به‌وسیله مدل فیزیکی کوچک‌مقیاس سیستم خاک - پی انجام شده است. آزمایش‌های مدل فیزیکی در مخزن استوانه‌‌ای از جنس فولاد با قطر داخلی 70 سانتی‌‌متر و ارتفاع 70 سانتی‌‌متر، انجام شده است. بررسی‌ها با تغییر ضخامت و عمق قرارگیری لایه نازک ضعیف در اثر بارهای خارج از مرکز انجام گرفته است. نتایج  بیانگر آن است که وجود لایه ضعیف و بار خارج از مرکز باعث افزایش چرخش پی دایره‌ای نسبت به‌ بستر ماسه‌ای همگن شده است، به‌طوری‌که در بستر ماسه‌ای با وجود لایه‌ی نازک ضعیف، بیشترین چرخش پی دایره‌ای برای بار خارج از مرکز D0/0625 (D قطر پی است) و ضخامت لایه نازک ضعیف D0/2 و عمق قرارگیری D0/5 برابر با 8/2 درجه به‌دست آمده است و کمترین چرخش پی دایره‌ای برای ماسه همگن با بار خارج از مرکز D0/0625 برابر با4/5 درجه به‌دست آمده است که نشان می‌دهد، کاهش 45 درصدی داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of Eccentric Loading Effect on Circular Footing Located on Sandy Bed with a Weak Thin Layer

نویسندگان [English]

  • Javad Sadeghi 1
  • Ahad Bagherzadeh Khalkhali 1
  • Javad Nazariafshar 2
  • Navid Ganjian 1
1 Department of Civil Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Shahr-e-Qods Branch Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

In some cases, there is a weak thin interlayer in the soil profile, which may not reveal these complications in geotechnical studies. Also, most of shallow footings are subjected to eccentric loadings that due to the existence of such loads, moments are imposed on the footing and as a result, the footing rotates and the pressure under the footing does not remain uniform. In this research, an experimental investigation has been carried out on a circular footing model located on a homogeneous sand bed with a weak thin layer with different thicknesses and depths of placement under vertical eccentric loads by a small-scale physical model of the soil-footing system. Physical model tests are performed in a cylindrical steel tank with an inner diameter of 70 cm and a height of 70 cm. Investigations have been carried out by changing the thickness and depth of placement of a weak thin layer due to eccentric loadings. The results show that the existence of a weak layer and eccentric load has increased the rotation of circular footing compared to the homogeneous sand bed. So in the sand bed with a weak thin layer, the maximum rotation of circular footing has been obtained equal to 8.2 degrees for eccentric load 0.0625D (D is the diameter of footing) and thickness of weak thin layer 0.2D and depth of placement 0.5D and the minimum rotation of circular footing for homogeneous sand with eccentric load of 0.0625D is equal to 4.5 degrees, which shows a reduction of 45%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bearing Capacity
  • Rotation of Footing
  • Weak Thin Layer
  • Eccentric Load
  • Circular Footing

مراجع

[1] H. Mahiyar, A.N. Patel, Analysis of angle shaped footing under eccentric loading, Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, 126(12) (2000) 1151-1156.
[2] M.J. Kenny, K.Z. Andrawes, The bearing capacity of footings on a sand layer overlying soft clay, Geotechnique, 47(2) (1997) 339-345.
[3] K. Papadopoulou, G. Gazetas, Eccentricity effects on bearing capacity of strip and square footings on two-layered clay, Geotechnical and Geological Engineering, 37 (2019) 4099-4120.
[4] 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.
[5] M. Ziccarelli, C. Valore, S.R. Muscolino, V. Fioravante, Centrifuge tests on strip footings on sand with a weak layer, Geotechnical Research, 4(1) (2017) 47-64.
[6] G. Misir, M. Laman, Estimating the bearing capacity of single reinforced granular fill overlying clay, Geotextiles and Geomembranes, 46(6) (2018) 817-829.
[7] A.M. Hanna, G.G. Meyerhof, Ultimate bearing capacity of foundations on a three-layer soil, with special reference to layered sand, Canadian Geotechnical Journal, 16(2) (1979) 412-414.
[8] A.M. Basha, E.A. Eldisouky, Effect of eccentric loads on the behavior of circular footing with/without skirts resting on sand soil, International Journal of Geo-Engineering, 14(1) (2023) 13.
[9] Q.N. Pham, S. Ohtsuka, K. Isobe, Y. Fukumoto, T. Hoshina, Ultimate bearing capacity of rigid footing under eccentric vertical load, Soils and Foundations, 59(6) (2019) 1980-1991.
[10] A. TaghaviGhalesari, M.K. Tabari, A.J. Choobbasti, N. EsmaeilpourShirvani, Behavior of eccentrically loaded shallow foundations resting on composite soils, Journal of Building Engineering, 23 (2019) 220-230.
[11] C. Valore, M. Ziccarelli, S.R. Muscolino, The bearing capacity of footings on sand with a weak layer, Geotechnical Research, 4(1) (2017) 12-29.
[12] M. Askari, A.B. Khalkhali, M. Makarchian, N. Ganjian, The bearing capacity of circular footings on sand with thin layer: An experimental study, Geomechanics and Engineering, 27(2) (2021) 123-130.
[13] M. El Sawwaf, Experimental and numerical study of eccentrically loaded strip footings resting on reinforced sand, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 135(10) (2009) 1509-1518.
[14] P. Dastpak, S. Abrishami, S. Sharifi, A. Tabaroei, Experimental study on the behavior of eccentrically loaded circular footing model resting on reinforced sand, Geotextiles and Geomembranes, 48(5) (2020) 647-654.
[15] M. Georgiadis, R. Butterfield, Displacements of footings on sand under eccentric and inclined loads, Canadian Geotechnical Journal, 25(2) (1988) 199-212.
[16] V. Murthy, 12 of of K of, in: Geotechnical Engineering, CRC Press, 2002, pp. 409-409.
[17] E. Badakhshan, A. Noorzad, Effect of footing shape and load eccentricity on behavior of geosynthetic reinforced sand bed, Geotextiles and Geomembranes, 45(2) (2017) 58-67.
[18] D. ASTM 422-90, 1990, Standard test method for particle-size analysis. ASTM International, West Conshohocken, PA, USA.
[19] D. ASTM, 4253-00, 2004a, Standard test methods for maximum index density and unit weight of soils using a vibratory table. ASTM International, West Conshohocken, PA, USA.
[20] D. ASTM, 4254-00, 2004b, Standard test methods for minimum index density and unit weight of soils and calculation of relative density. ASTM International, West Conshohocken, PA, USA.
[21] R. Taylor, Centrifuges in modelling: principles and scale effects, in: Geotechnical centrifuge technology, CRC Press, 2018, pp. 19-33.
[22] Y. Toyosawa, K. Itoh, N. Kikkawa, J.J. Yang, F. Liu, Influence of model footing diameter and embedded depth on particle size effect in centrifugal bearing capacity tests, Soils and foundations, 53(2) (2013) 349-356.
[23] A. Fakher, Research Methods in Geotechnics, University of Tehran Press, Tehran, Iran, 2014, in Persian.
[24] M.A. El Sawwaf, Strip footing behavior on pile and sheet pile-stabilized sand slope, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 131(6) (2005) 705-715.
[25] D. Muir Wood, Geotechnical modeling, Spong Press, London, United Kingdom, 2004.
[26] A.S. Vesić, Analysis of ultimate loads of shallow foundations, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, 99(1) (1973) 45-73.
[27] G.G. Meyerhof, Some recent research on the bearing capacity of foundations, Canadian geotechnical journal, 1(1) (1963) 16-26.
[28] C. Martin, Exact bearing capacity calculations using the method of characteristics, Proc. IACMAG. Turin, (2005) 441-450.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 57، شماره 1
فروردین 1404
صفحه 3-24

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار