پیش‌بینی تغییرشکل افقی بر اساس داده‌های المان محدود" (Erol Guler و Murat Hamderi، GeoAfrica 2023)

مقدمه

دیوارهای خاک مسلح ژئوسنتتیکی در بسیاری از پروژه‌های مهندسی عمران مانند حمل و نقل، ساخت‌وسازهای مسکونی و تجاری به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شوند. در طراحی این دیوارها، علاوه بر حالت حدی نهایی (ULS)، تحلیل‌های حالت حدی بهره‌برداری (SLS) نیز مورد توجه قرار گرفته است. این تحلیل‌ها به‌ویژه برای پیش‌بینی تغییرات جابجایی‌های افقی در دیوارهای خاک مسلح، که با استفاده از ژئوسنتتیک‌ها تقویت شده‌اند، اهمیت دارند.

 این مقاله هدف خود را پیش‌بینی تغییرات جابجایی افقی دیوارهای خاک مسلح ژئوسنتتیکی از طریق استفاده از مدل‌های المان محدود (FEM) قرار داده است. نتایج حاصل از 64 مدل مختلف المان محدود برای تحلیل رفتار دیوارهای خاک مسلح ژئوسنتتیکی با پارامترهای متنوع، شامل ارتفاع دیوار، زاویه اصطکاک داخلی، مدول الاستیسیته خاکریز، طول، فواصل و سختی مسلح کننده‌ها، استفاده شد.

روش تحقیق داده‌ها از 64 مدل مختلف بدست آمده که شامل دیوارهایی با ارتفاع‌های مختلف (3 تا 8 متر) و پارامترهای متغیر هستند. با استفاده از نرم‌افزار MIDAS GTS NX FE، جابجایی افقی در هر مدل محاسبه شد. مدل‌ها شامل خاکریز با خصوصیات مور-کولمب و مسلح‌کننده‌ها با ویژگی‌های خاص بودند.

                                                                                       نمودار جابجایی افقی برای دیوار 3 متری

یافته‌ها و تحلیل نتایج

تاثیر ارتفاع دیوار: رابطه سهموی بین تغییرمکان افقی و ارتفاع دیوار مشاهده شد. تغییرات جابجایی افقی با افزایش ارتفاع دیوار به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌یابد.

                                                                                       جابجایی افقی دیوار در برابر ارتفاع آن

زاویه اصطکاک خاکریز: این پارامتر تأثیر زیادی بر تغییر مکان افقی دارد. با افزایش زاویه اصطکاک، تغییر مکان افقی به‌طور محسوسی کاهش می‌یابد.

فواصل عمودی مسلح کننده‌ها: فواصل عمودی در دیوارهای با ارتفاع بیشتر از 6 متر تاثیر بیشتری بر جابجایی افقی دارند.

جابجایی افقی دیوار در برابر فاصله عمودی بین مسلح کننده ها

مدول الاستیسیته خاکریز: اثر این پارامتر زمانی واضح‌تر است که مقدار آن کمتر از 30 مگاپاسکال باشد.

                                                                          جابجایی افقی دیوار در برابر مدول الاستیسیته خاکریز

طول مسلح‌کننده‌ها و مدول مسلح‌کننده: طول مسلح‌کننده‌ها تنها در صورتی که بیشتر از 2/3 ارتفاع دیوار باشد، بر تغییر مکان افقی تاثیر دارد. همچنین، مدول مسلح‌کننده‌ها تأثیر بسیار زیادی روی جابجایی افقی دارند.

                                                                              جابجایی افقی دیوار در برابر طول مسلح کننده

                                                                              جابجایی افقی دیوار در برابر مدول مسلح کننده

فرمول پیش‌بینی تغییر مکان افقی با استفاده از داده‌های مدل‌های مختلف، فرمولی برای پیش‌بینی جابجایی افقی دیوارهای خاک مسلح ژئوسنتتیکی استخراج شد. این فرمول شامل پارامترهایی چون ارتفاع دیوار، زاویه اصطکاک، مدول الاستیسیته خاکریز، طول و فاصله مسلح‌کننده‌ها است. ضریب تشخیص مدل (R²) برابر با 0.9994 بوده که نشان‌دهنده دقت بالای پیش‌بینی‌ها است.

                                                                                               رابطه تغییر مکان افقی

                                                                                         ضرایب برازش رابطه تغییرمکان

نتیجه‌گیری

این مطالعه یک رابطه ریاضی برای پیش‌بینی جابجایی افقی دیوارهای خاک مسلح ژئوسنتتیکی ارائه می‌دهد که شامل پارامترهایی چون ارتفاع دیوار، زاویه اصطکاک، فاصله عمودی مسلح کننده‌ها و مدول الاستیسیته خاکریز است. یافته‌ها نشان می‌دهند که مهم‌ترین عامل اثرگذار بر تغییر مکان افقی، ارتفاع دیوار است. سایر پارامترهای اثرگذار شامل زاویه اصطکاک، فاصله عمودی و مدول مسلح کننده می‌باشند.

جهت دریافت مشاوره و ارائه طرح های پایدارسازی دیوار های خاک مسلح، می توانید با ما تماس بگیرید. تیم ما آماده است تا شما را در انتخاب مناسب ترین راهکارها و محصولات یاری رساند.