تصرف الركائز المجوفة المائلة المغروزة في الترب الرملية تحت تأثير قوى الشد
Behavior of Batter Pipe Piles Embedded in Sandy Soil Under Pullout Loads
- الباحث
- ميس سالم التميمي
- المشرف
- محمد عبد اللطيف النعيمي - محمد فائق اسود
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم الهندسة المدنية / الهندسة المدنية
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2021
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Batter piles;Pipe piles;Pullout loads;Sandy soil
الملخص
تستخدم الركائز المائلة كأساسات لدعم الهياكل البحرية، الابراج، والجسور. حيث ان هذا النوع من الهياكل تكون معرضة لعزوم الانقلاب المتولد بسبب الرياح و الامواج. مميزات الركائز المائلة ان لها القدرة على تحمل هذه العزوم وتحويلها الى قوى شد وضغط. تقدم هذه الدراسة تحليلا" بإستخدام طريقة العناصر المحددة (FEM) بأستخدام برنامج PLAXIS-3D لدرسة تصرف الركائز المائلة المغروزة في الترب الرملية تحت تأثير أحمال الشد. تمت دراسة العديد من المتغيرات التي تؤثر على المقاومة القصوى للركائز والتي تتألف من زاوية ميلان الركيزة، الكثافة النسبية للتربة، طول الركيزة، المسافات بين الركائز في المجموعةء، طريقة ترتيب الركائز في المجموعة، وتأثير مستوى الماء. تم تمثيل النماذج بخمس زوايا وبثلاث كثافات واطوال مختلفة لدراسة هذه المتغيرات. اظهرت النتائج ان مقاومة الشد القصوى للركائز تتحقق عند زواية ٠١” في الترب الرملية المفككة ولكافة الاطوال. اما في الترب المتوسطة و الكثيفة فأن اقصى حمل شد يتحقق عند زاوية ٠١" لنسبة طول الى عرض YO و7,5". أن نسبة الطول الى العرض له التأثير الرئيسي على مقاومة القص القصوى للركائز العمودية والمائلة. وكذلك الكثافة النسبية حيث ان زيادة الكثافة النسبية وعند زاوية Yeo فأن المقاومة القصوى تزداد بنسبة 55557777-77. الركائز في المجموعة تزداد قيمة المقاومة القصوى مع زيادة زاوية ميلان الركيزة حيث تصل الى اعلى قيمة ثم تنخفض. تؤثر الكثافة النسبية على قيمة المقاومة القصوى للركيزة في المجموعة؛ حيث تتراوح نسبة الزيادة بين (7921-55) Yo حسب الزيادة في الكثافة وحسب ترتيب الركائزفي المجموعة. أظهرت النتائج ايضا" ان مقاومة السحب للمجموعة تزداد مع زيادة الزاوية حيث تصل الى حد معين ثم تقلز كما تبين ان المجموعات المحتوية على ركائز abl, لها قابيلة تحمل le! من المحتوية على ركائز عمودية فقط. يؤثر وجود منسوب الماء عل مقاومة الشد القصوى. الركائز المنفردة المغروزة في الترب المشبعة لها قابلية تحمل اقل من تلك المغروزة في تربة جافة بنسبة 851/5١ اما بالنسبة الى الركائز التي تكون في مجموعة ومغروزة في ترب مشبعة بالكامل فأن مقاومة الشد القصوى تكون اقل بنسبة 9054٠0-7١ من تلك المغروزة في تربة رملية جافة.
Abstract
Batter piles are used to support marine structures, towers, bridges, and tall chimneys since this type of structures are subjected to overturning moments and lateral loads due to wind, waves, and ship impact. Their distinct advantage over vertical piles is that they transmit the applied lateral loads and convert the induced overturning moments partly into compression or/and tension rather than only through shear and bending. The current research presents a three-dimensional finite element analysis using PLAXIS-3D V.20 software to study the behavior of batter piles embedded in sand subjected to pullout loads. Several variables that affect the ultimate resistance of single and group batter piles under pullout load were studied. Such as batter angles, sand relative density, slenderness ratio, pile spacing, pile configuration, free-standing length, and water table level. The soil is assumed to obeys the advanced Mohr-Coulomb yield criterion. The pile has been modeled as elastic; where the elastic model describes the pile material. The pipe pile is modeled as closed-ended from the top and bottom. The numerical models were performed with five angles of (0°, 10°, 20°, 30°, and 40°) in varied soil densities and three embedment ratios L/D of (25, 37.5, and 50) to investigate the effect of variables on ultimate pullout capacity of single and group batter pile. The results showed that the ultimate value of the pullout load is achieved at a 10° battered angle for all embedment ratios in loose sand, and at 20° for medium and dense sand with a slenderness ratio equals to 25 and 37.5. The slenderness ratio has the main effect on the ultimate pullout capacity of single vertical and battered piles or pile groups. The relative density has a great effect on the ultimate pullout capacity of vertical and batter piles. When the relative density of sand increases from 40 % to 60%, the ultimate pullout capacity increases by about 34-56% for vertical pile and 36-64% for battered pile at an angle of 20°. When the relative density of sand increases from 40% to 80%, the ultimate pullout capacity improves by 67-112% for vertical piles and 68-122% for batter piles at an angle of 20°. It was found that the negative batter pile at batter angles (-10o, and -20o) has greater ultimate pullout capacity than the corresponding positive batter pile but after the angle 20o, the positive batter pile has greater ultimate pullout capacity than negative batter pile. Also, the vertical and batter pile at a battered angle (10o and 20o) and free-standing length equal to zero have the highest ultimate pullout capacity. For group pile, the results revealed that the ultimate pullout capacity of batter pile groups increases as the batter angle increases; reaches its highest value and then decreases. The relative density of the sand affects the pullout capacity of pile groups. For the 2×1 and 2×2 pile group configuration, the increase in the ultimate pullout capacity ranges between (34-77) % depending on soil density and piles configuration. A group with battered piles is slightly affected by spacing. 2x1 pile group containing batter pile (VB or BV or BB) where V refers to vertical pile and B refers to batter pile offer (5-14) % more resistance than that with only vertical piles (VV). While for 2x2 pile group with batter piles have (14-29) % higher ultimate load capacity than that of the group pile with only vertical piles. The presence of water table affects the ultimate pullout load of batter piles. For single pile, the ultimate load capacity of piles embedded in fully saturated sand is 31% lower than the ultimate pullout capacity of piles installed in dry sand. The ultimate pullout load capacity of pile groups installed in fully saturated sand is (30-40) % lower than in the case of dry sand.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.