بررسی لرزه‌ای ظرفیت باربری پی نواری در مجاورت شیب‌های مسلح شده با ژئوگرید با استفاده از روش تحلیل حدی المان محدود | ||
| پژوهش های زیرساخت های عمرانی | ||
| دوره 10، شماره 1 - شماره پیاپی 18، خرداد 1403، صفحه 169-185 اصل مقاله (1.64 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22091/cer.2024.10058.1519 | ||
| نویسندگان | ||
| محمد احمدی* 1؛ علیرضا باقریه2؛ فاطمه محمدی پور3 | ||
| 1استادیار گروه عمران، دانشکده عمران و معماری، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران | ||
| 2استادیار گروه عمران، دانشکده عمران و معماری، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران. | ||
| 3کارشناس ارشد مهندسی عمران-ژئوتکنیک، دانشکده عمران و معماری، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران. | ||
| چکیده | ||
| ساخت و ساز در زمین‌های شیبدار، علیرغم محدودیت‌های زیاد، اجتناب‌ناپذیر است. از طرف دیگر به دلیل لرزه‌خیز بودن ایران، بررسی ظرفیت باربری لرزه‌ای پی‌ها دارای اهمیت دوچندانی است. ساخت و ساز در مجاورت شیب با کاهش ظرفیت باربری نسبت به زمین مسطح همراه است لذا استفاده از روش‌های بهسازی از جمله استفاده از مسلح‌کننده‌ها همچون ژئوگرید می‌تواند تا حدی کاهش ظرفیت باربری را جبران نماید. در این تحقیق با استفاده از قضیه کران بالا و پایین روش تحلیل حدی المان محدود و به کمک نرم افزار OptumG2 به بررسی اثر شیب زمین (با زوایای 10 و 20 درجه) بر ظرفیت باربری خاک‌های دانه‌ای با زوایای اصطکاک داخلی مختلف (25، 30، 35، 40 و 45 درجه) در دو حالت لرزه‌ای و استاتیکی پرداخته شد. نتایج نشان می‌دهد با اعمال بار لرزه‌ای با ضریب زلزله افقی 1/0kh=، ظرفیت باربری لرزه‌ای پی بین 2 تا 12 درصد کاهش پیدا می‌کند. همچنین طول موثر ژئوگرید به زاویه اصطکاک داخلی خاک وابسته بوده و بین B2 تا B3 (B عرض پی) تغییر می‌کند. همچنین یافت شد که فاصله ایمن پی از لبه شیب (X/B) به زاویه اصطکاک داخلی وابسته بوده و اثر آن به مراتب از اثر زاویه شیب بیشتر است. در تحلیل حاضر برای زوایای اصطکاک داخلی 25، 30 و 35 این مقدار بین B2 تا B4 و برای زوایای اصطکاک داخلی 40 و 45 درجه حداقل B5 برآورد گردید. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| ظرفیت باربری لرزه‌ای؛ پی نواری؛ زمین شیبدار؛ ژئوگرید؛ روش تحلیل حدی المان محدود | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Evaluating the Seismic Bearing Capacity of Strip Foundation Adjacent to Geogrid-Reinforced Slopes Using Finite Element Limit Analysis Method | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mohammad Ahmadi1؛ Ali Reza Bagherieh2؛ Fatemeh Mohammadipour3 | ||
| 1Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Malayer University, Malayer, Iran. | ||
| 2Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Malayer University, Malayer, Iran. | ||
| 3M.Sc. in Geotechnical Engineering, Department of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Malayer University, Malayer, Iran. | ||
| چکیده [English] | ||
| Building construction on slopes is inevitable, despite many limitations. Due to the seismicity of Iran, calculating the seismic bearing capacity of foundations is more important. The construction along a slope has been observed to result in a reduction in the bearing capacity. To mitigate this decrease, various improvement techniques, such as soil reinforcements like geogrids, can be employed to partially offset this reduction. The present study investigates the impact of ground slope (10 and 20 degrees) on the bearing capacity of granular soils with varying internal friction angles (25, 30, 35, 40, and 45 degrees) in both seismic and static conditions. This investigation employs the finite element limit analysis method and OptumG2 software to determine the upper and lower bounds of the bearing capacity. The findings indicate that the implementation of kh=0.1 leads to a reduction in the seismic bearing capacity of the foundation, ranging from 2 to 12 percent. The effective length of the geogrid is contingent upon the internal friction angle of the soil and varies within the range of 2B to 3B. Additionally, the study revealed that the optimal distance between the footing and the slope edge (X/B) is influenced by the internal friction angle, with a significantly bigger impact than the slope angle. The optimal distance (X) was estimated to lie within 2B to 4B for internal friction angles of 25, 30, and 35 degrees. Conversely, for internal friction angles of 40 and 45 degrees, the X value was assessed to be no less than 5B. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Seismic Bearing Capacity, Strip Foundation, Slope, Geogrid, Finite Element Limit Analysis Method | ||
| مراجع | ||
|
[1] Kusakabe, O., Kimura, T., & Yamaguchi, H. (1981). “Bearing capacity of slopes under strip loads on the top surfaces”. Soils and foundations, 21(4), 29-40. https://doi.org/10.3208/sandf1972.21.4_29 [2] Askari, F., & Farzaneh, O. (2003). Upper-bound solution for seismic bearing capacity of shallow foundations near slopes. Geotechnique, 53(8), 697-702. https://doi.org/10.1680/geot.2003.53.8.697 [3] Michalowski, R. L. (1997). “An estimate of the influence of soil weight on bearing capacity using limit analysis”. Soils and foundations. 37(4), 57–64. https://doi.org/10.3208/sandf.37.4_57 [4] Choudhury, D., & Subba Rao, K. S. (2006). “Seismic bearing capacity of shallow strip footings embedded in slope”. International Journal of Geomechanics, 6(3), 176-184. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1532-3641(2006)6:3(176) [5] Cui, X., & Zhou, X. (2011). “Limit Analysis of Stability of Geosynthetics Reinforced Road Embankment”. In Slope Stability and Earth Retaining Walls, 180-187. https://doi.org/10.1061/47627(406)24 [6] El Sawwaf, M. A., & Nazir, A. K. (2012). “Cyclic settlement behavior of strip footings resting on reinforced layered sand slope”. Journal of Advanced Research, 3(4), 315-324. https://doi.org/10.1016/j.jare.2011.10.002 [7] Chakraborty, D., & Mahesh, Y. (2016). “Seismic Bearing Capacity Factors for Strip Footings on an Embankment by Using Lower-Bound Limit Analysis”. International Journal of Geomechanics, 16(3), 06015008. https://doi.org/10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000553 [8] Halder, K., & Chakraborty, D. (2018). Bearing capacity of strip footing placed on the reinforced soil slope. International Journal of Geomechanics, 18(11), 06018025. https://doi.org/10.1680/jgein.19.00032 [9] Hosseini, M., Ghanbari, A. (2017). "Numerical analysis of the bearing capacity of the foundation in the vicinity of the slope". The first engineering opportunities and challenges conference of Alborz province. Karaj, Iran. [10] Keshavarz, A., Beygi, M., & Vali, R. (2019). Undrained seismic bearing capacity of strip footing placed on homogeneous and heterogeneous soil slopes by finite element limit analysis. Computers and Geotechnics, 113, 103094. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2019.103094 [11] Rui Zhang, Yao Xiao, Minghua Zhao, Jianqing Jiang. (2020). Seismic bearing capacity of strip footings placed near c-φ soil slopes, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 136, 106221, https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2020.106221. [12] Ramazan Borujerdi, A., Jiryaei Sharahi, M. (2021). 'Seismic bearing capacity of strip footings adjacent to slopes using pseudo dynamic approach', Mathematics and Computational Sciences, 2(1), pp. 17-41. https://doi.org/10.30511/mcs.2021.137964.1009 [13] Rezai Soufi, G., Jamshidi Chenari, R., & Bathurst, R. J. (2022). Seismic bearing capacity of geosynthetic reinforced strip footings using upper bound limit analysis. International Journal of Geomechanics, 22(3), 04021300. https://doi.org/10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0002292 [14] Yaghoobi, B., Fathipour, H., Payan, M., & Jamshidi Chenari, R. (2023). Bearing capacity of footings on geosynthetic-reinforced soils under combined loading. Geosynthetics International, 1-29. https://doi.org/10.1680/jgein.22.00385 [15] Chen, W. F. (1975). “Limit Analysis and soil plasticity”. Amsterdam: Elsevier. [16] Chen, H. F., Liu, Y. H., Cen, Z. Z., & Xu, B. Y. (1999). “On the solution of limit load and reference stress of 3-D structures under multi-loading systems”. Engineering structures, 21(6), 530-537. https://doi.org/10.1016/S0141-0296(98)00001-7 [17] Ali Ghaffari, S., Sattari, E., Hamidi, A., Tavakoli Mehrjardi, G., & Farshi Homayoun Rooz, A. (2021). “Experimental study on bearing capacity of shell strip footings near geotextile-reinforced earth slopes”. Journal of Central South University, 28(8), 2527-2543. https://doi.org/10.1007/s11771-021-4784-9 [18] Kumar, P., & Chakraborty, M. (2020). “Seismic bearing capacity of rough strip footing placed over geogrid-reinforced two-layer sands”. International Journal of Geomechanics, 20(10), 06020029. https://doi.org/10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0001824 [19] Abdi, M. R., Ghalandarzadeh, A., & Shafiei-Chafi, L. (2022). Optimization of lime and fiber content for improvement of clays with different plasticity using response surface method (RSM). Transportation Geotechnics, 32, 100685. https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2021.100685 [20] Imani Varzkhani, M. (2012). Analysis of the dynamic bearing capacity of the foundation in the vicinity of the slope. Master's thesis, Kharazmi University, Iran. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 122 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 92 |
||