بار مسلح کننده و سبک تغییر شکل دیوارهای خاک مسلح شده با ژئوسنتتیک تحت بارگذاری لرزه ای در طول عمر سرویس دهی Reinforcement load and deformation mode of geosynthetic-reinforced soil walls subject to seismic loading during service life
- نوع فایل : کتاب
- زبان : فارسی
- ناشر : الزویر Elsevier
- چاپ و سال / کشور: 2012
توضیحات
رشته های مرتبط: مهندسی عمران، سازه، خاک و پی و زلزله
برای بررسی بار مسلح کننده و مود تغییر شکل دیوارهای خاک مسلح شده با ژئوسنتتیک (GRS) تحت بارگذاری لرزه ای در طول عمر سرویس دهی آن، با تمرکز بر خاک های خاکریز حاشیه ای از روش اجزا محدود استفاده شده است. خاک های خاکریز حاشیه ای در اینجا به عنوان مصالح پرکننده شامل دانه های چسبنده با نشانه خمیری (PI)>6 تعریف شده که ممکن است نمایانگر خزش اساسی تحت بارگذاری استاتیکی ثابت قبل از اعمال زلزله باشد. به این نتایج رسیده شده که دیوارهای خاک مسلح با خاکریزهای حاشیه ای تحت بارگذاری شدید لرزه ای مود تغییر شکل دو گوه ای مشخصی را نشان می دهد. سطح ماکزیمم بار مسلح کننده اثر ترکیب شده ی سطح شکست محتمل داخلی و سطح بیرونی که بر زمین نگهدارنده گسترش یافته می باشد. در بازه های که مورد مطالعه قرار گرفت باور بر این است که برای پوشش خاک های خاکریز در حالت کلی و مسلح کننده های ژئوسنتتیک، نرخ خزش خاکها و مسلح کننده ها تاثیر کمی بر بار مسلح کننده و مود تغییر شکل دو گوه ای دارد، اما سختی مسلح کننده ها نقش موثری بر این دو پاسخ دیوارهای GRS دارد. همچنین بدست آمده که مود تغییر شکل دو گوه ای می تواند محدود شود اگر مسلح کننده های بلند کافی مورد استفاده قرار گیرد. مطالعه نشان می دهد که بررسی بار مسلح کننده و دیوار خاک مسلح تحت بارگذاری لرزهای بدون در نظر گرفتن خزش طولانی مدت قبلی منطقی و معقول می باشد. مقدمه استفاده از خاک های خاکریز با مولفه های دانه های چسبنده برای ساخت دیوارهای حائل خاک مسلح شده با ژئوسنتتیک برای اهداف دائمی در سالهای اخیر توجه قابل ملاحظهای به خود جلب کرده است. این چنین خاکریزهایی حاشیه ای در نظر گرفته می شدند مادامی که آنها دانه ای چسبندهای که نشانه خمیری (PI)>6 بود و ممکن بود از ۱۵% تجاوز بکند یا نکند را شامل شدند. در صورت تایید، این عمل دیوارهای GRS را مقرون به صرفه تر خواهد کرد. اگرچه بر خلاف خاکهای دانه ای تمیز، خاک هایی با دانه های ریز چسبنده پاسخ خزشی مشخصی تحت بارگذاری ثابت خواهد داشت و دیوارهای GRS با این خاکریز پاسخ های وابسته به زمانی خواهند داشت که با آن هایی که از خاکریزهای با دانه های تمیز استفاده می کنند بسیار متفاوت خواهد بود. یکی دیگر از مسائل مهم، عملکرد لرزهای این نوع دیوارهای GRS می باشد. تاریخچه و تحقیقات وسیع در این زمینه نشان می دهد که دیوارهای GRS با خاکهای خاکریز دانه ای، عملکرد خوبی تحت بارگذاری زلزله قوی نشان می دهد. با این وجود از آنجاییکه زلزله ها عموما در طی سرویس دهی سازه های خاکی رخ می دهند، عملکرد لرزهای دیوارهای GRS با خاکهای حاشیه ای و داشتن لغزشهای چند ساله هنوز به عنوان یک نگرانی باقی مانده است. به خصوص مشخص کردن بار مسلح کننده و حالات تغییر شکل این نوع دیوارهای GRS که در طی زمان سرویس دهی تحت با لرزهای قرار گرفته ضروری است تا طراحی لرزه ای بطور کامل انجام گیرد. در اکثر کارهای طراحی لرزه ای بار مسلح کننده از آنالیز محدود تعادل بدست می آید. گوه بار مسلح کننده سطح شکست رانکی یا کلمب به همراه شتاب لرزه ای ماکزیمم در جهت قائم براساس محاسبه بار مسلح کننده مورد استفاده قرار گرفته است. فرض بر این است که ماکزیمم بار در هر لایه مسلح کننده در سطح شکست رخ می دهد. چک کردن اعتبار این فرض برای دیوارهای GRS با خاک حاشیه ای که در طی زمان سرویس دهی تحت بار زلزله قرار می گیرد، ضروری است. با توجه به حالت تغییر شکل و آزمایش میز لرزه، در شرایط g۱ یا ng، نشان میدهد که برای اکثر دیوارهای GRS با خاکهای دانه ای تحت بارگذاری قوی لرزه ای حالت دو گوهای ایجاد می شود. اما مطالعات محدودی میتوان یافت که بر روی حالت تغییر شکل دیوارهای GRS با خاک حاشیه ای که بعد از سالها تحمل غزش تحت بارگذاری زلزله قرار گرفته است. روش اجزا محدودی واسنجی شده قادر به تولید دوباره پاسخ وابسته به زمان سازههای GRS تحت بارگذاری ثابت می باشد. همچنین ظرفیت آنها در بدست دادن پاسخ لرزهای دیوارهای GRS معتبرسازی شده است. در این مقاله روش اجزا محدودی که می تواند عملکرد طولانی مدت دیوارهای GRS با خاکهای حاشیه ای که برای آنالیزهای دینامیکی توسعه یافته و با آزمایش سانتریفیوژ دینامیکی معتبر سازی شده را دوباره تولید کند. سپس این روش یرای یررسی بار مسلح کننده و حالت تغییر شکل دیوار GRS تحت بارگذاری زلزله بعد از تحمل ۵ سال خزش استفاده شد.مدل دیوارها در ارتفاع ۸ متر در مطالعات پارامتری مورد استفاده قرار گرفته شده است. اثرات پارامترهای مختلف دیوار بر این دو پاسخ مورد مطالعه قرار گرفت.
برای بررسی بار مسلح کننده و مود تغییر شکل دیوارهای خاک مسلح شده با ژئوسنتتیک (GRS) تحت بارگذاری لرزه ای در طول عمر سرویس دهی آن، با تمرکز بر خاک های خاکریز حاشیه ای از روش اجزا محدود استفاده شده است. خاک های خاکریز حاشیه ای در اینجا به عنوان مصالح پرکننده شامل دانه های چسبنده با نشانه خمیری (PI)>6 تعریف شده که ممکن است نمایانگر خزش اساسی تحت بارگذاری استاتیکی ثابت قبل از اعمال زلزله باشد. به این نتایج رسیده شده که دیوارهای خاک مسلح با خاکریزهای حاشیه ای تحت بارگذاری شدید لرزه ای مود تغییر شکل دو گوه ای مشخصی را نشان می دهد. سطح ماکزیمم بار مسلح کننده اثر ترکیب شده ی سطح شکست محتمل داخلی و سطح بیرونی که بر زمین نگهدارنده گسترش یافته می باشد. در بازه های که مورد مطالعه قرار گرفت باور بر این است که برای پوشش خاک های خاکریز در حالت کلی و مسلح کننده های ژئوسنتتیک، نرخ خزش خاکها و مسلح کننده ها تاثیر کمی بر بار مسلح کننده و مود تغییر شکل دو گوه ای دارد، اما سختی مسلح کننده ها نقش موثری بر این دو پاسخ دیوارهای GRS دارد. همچنین بدست آمده که مود تغییر شکل دو گوه ای می تواند محدود شود اگر مسلح کننده های بلند کافی مورد استفاده قرار گیرد. مطالعه نشان می دهد که بررسی بار مسلح کننده و دیوار خاک مسلح تحت بارگذاری لرزهای بدون در نظر گرفتن خزش طولانی مدت قبلی منطقی و معقول می باشد. مقدمه استفاده از خاک های خاکریز با مولفه های دانه های چسبنده برای ساخت دیوارهای حائل خاک مسلح شده با ژئوسنتتیک برای اهداف دائمی در سالهای اخیر توجه قابل ملاحظهای به خود جلب کرده است. این چنین خاکریزهایی حاشیه ای در نظر گرفته می شدند مادامی که آنها دانه ای چسبندهای که نشانه خمیری (PI)>6 بود و ممکن بود از ۱۵% تجاوز بکند یا نکند را شامل شدند. در صورت تایید، این عمل دیوارهای GRS را مقرون به صرفه تر خواهد کرد. اگرچه بر خلاف خاکهای دانه ای تمیز، خاک هایی با دانه های ریز چسبنده پاسخ خزشی مشخصی تحت بارگذاری ثابت خواهد داشت و دیوارهای GRS با این خاکریز پاسخ های وابسته به زمانی خواهند داشت که با آن هایی که از خاکریزهای با دانه های تمیز استفاده می کنند بسیار متفاوت خواهد بود. یکی دیگر از مسائل مهم، عملکرد لرزهای این نوع دیوارهای GRS می باشد. تاریخچه و تحقیقات وسیع در این زمینه نشان می دهد که دیوارهای GRS با خاکهای خاکریز دانه ای، عملکرد خوبی تحت بارگذاری زلزله قوی نشان می دهد. با این وجود از آنجاییکه زلزله ها عموما در طی سرویس دهی سازه های خاکی رخ می دهند، عملکرد لرزهای دیوارهای GRS با خاکهای حاشیه ای و داشتن لغزشهای چند ساله هنوز به عنوان یک نگرانی باقی مانده است. به خصوص مشخص کردن بار مسلح کننده و حالات تغییر شکل این نوع دیوارهای GRS که در طی زمان سرویس دهی تحت با لرزهای قرار گرفته ضروری است تا طراحی لرزه ای بطور کامل انجام گیرد. در اکثر کارهای طراحی لرزه ای بار مسلح کننده از آنالیز محدود تعادل بدست می آید. گوه بار مسلح کننده سطح شکست رانکی یا کلمب به همراه شتاب لرزه ای ماکزیمم در جهت قائم براساس محاسبه بار مسلح کننده مورد استفاده قرار گرفته است. فرض بر این است که ماکزیمم بار در هر لایه مسلح کننده در سطح شکست رخ می دهد. چک کردن اعتبار این فرض برای دیوارهای GRS با خاک حاشیه ای که در طی زمان سرویس دهی تحت بار زلزله قرار می گیرد، ضروری است. با توجه به حالت تغییر شکل و آزمایش میز لرزه، در شرایط g۱ یا ng، نشان میدهد که برای اکثر دیوارهای GRS با خاکهای دانه ای تحت بارگذاری قوی لرزه ای حالت دو گوهای ایجاد می شود. اما مطالعات محدودی میتوان یافت که بر روی حالت تغییر شکل دیوارهای GRS با خاک حاشیه ای که بعد از سالها تحمل غزش تحت بارگذاری زلزله قرار گرفته است. روش اجزا محدودی واسنجی شده قادر به تولید دوباره پاسخ وابسته به زمان سازههای GRS تحت بارگذاری ثابت می باشد. همچنین ظرفیت آنها در بدست دادن پاسخ لرزهای دیوارهای GRS معتبرسازی شده است. در این مقاله روش اجزا محدودی که می تواند عملکرد طولانی مدت دیوارهای GRS با خاکهای حاشیه ای که برای آنالیزهای دینامیکی توسعه یافته و با آزمایش سانتریفیوژ دینامیکی معتبر سازی شده را دوباره تولید کند. سپس این روش یرای یررسی بار مسلح کننده و حالت تغییر شکل دیوار GRS تحت بارگذاری زلزله بعد از تحمل ۵ سال خزش استفاده شد.مدل دیوارها در ارتفاع ۸ متر در مطالعات پارامتری مورد استفاده قرار گرفته شده است. اثرات پارامترهای مختلف دیوار بر این دو پاسخ مورد مطالعه قرار گرفت.
Description
A Finite Element procedure was used to investigate the reinforcement load and the deformation mode for geosynthetic-reinforced soil (GRS) walls subject to seismic loading during their service life, focusing on those with marginal backfill soils. Marginal backfill soils are hereby defined as filled materials containing cohesive fines with plasticity index (PI) >6, which may exhibit substantial creep under constant static loading before subjected to earthquake. It was found that under strong seismic loading reinforced soil walls with marginal backfills exhibited a distinctive “two-wedge” deformation mode. The surface of maximum reinforcement load was the combined effect of the internal potential failure surface and the outer surface that extended into the retained earth. In the range investigated, which is believed to cover general backfill soils and geosynthetic reinforcements, the creep rates of soils and reinforcements had small influence on the reinforcement load and the “two-wedge” deformation mode, but reinforcement stiffness played a critical role on these two responses of GRS walls. It was also found that the “twowedge” deformation mode could be restricted if sufficiently long reinforcement was used. The study shows that it is rational to investigate the reinforcement load of reinforced soil walls subject to seismic loading without considering the previous long-term creep.
