فایل طراحی سازه نگهبان گود برداری به روش ترکیبی میخکوبی و انکراژ با روش عددی

توضیحات

فایل طراحی سازه نگهبان گود برداری به روش ترکیبی میخکوبی و انکراژ با روش عددی
این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد
چکیده
برای پایدارسازی گودها از روش­های متفاوتی استفاده می‌شود که از میان آن­ها روش میخ­کوبی و روش انکراژ از روش­های متداول بوده و ازنظر روش اجرا به هم شبیه­اند. در این پژوهش سعی شده تا دو روش مذکور را باهم ترکیب کرده و به یک مدل بهتر،ایمن­تر و اقتصادی­تر برای ایجاد سازه نگهبان گود رسید تا بتوان آن را جایگزین روش‌های قدیمی­تر و غیر ایمن و غیراقتصادی نمود.
هدف این پژوهش تأمین پایداری لازم برای گود از طریق ایجاد یک سازه نگهبان ترکیبی بهینه هست که زاویه و طول و چیدمانی بهینه برای میخ­خاک­ها و انکربولت‌ها بدهد. به‌نحوی‌که موجب گسیختگی و تغییرشکل مخرب در گود نشود، که به‌وسیله نرم‌افزار پلکسیس مدل‌سازی انجام می­شود. برای این منظور ابتدا باید روش میخ‌کوبی مدل‌سازی شود، سپس زمانی که نتایج مطلوب بدست آمد، انکرها به سازه میخ‌کوبی شده اضافه می­شود و نتایج روش میخ­کوبی و روش ترکیبی باهم مقایسه می­شود.
در این پژوهش میزان تغییر­شکل­ها و پایداری سازه نگهبان در گودبرداری­های عمیق به روش میخ­کوبی و روش ترکیبی میخ­کوبی و انکر در عمق­های 9و18و27 متري در شرایط خاك هموژن و در حالت اجرای میخ‌خاک‌ها با زاویه 0،5،10،15،20 درجه و با طول متفاوت،7/0 و1 و 2/1 برابر ارتفاع گود مورد بررسی قرارگرفته است.
مشاهده می­شود که استفاده از انکر در قسمت بالای دیواره سازه نگهبان سبب کاهش تغییرشکل­ها در آن می­شود و استفاده از میخ­خاک در قسمت­های پایین‌دیواره سبب افزایش پایداری سازه می­شود درحالی‌که هزینه­های اجرایی کاهش می­یابد.کاربرد این پژوهش در جهت اجرای سازه نگهبان عمیق ایمن اقتصادی ­ می­باشد.
کلمات کلیدی:
گودبرداری، میخ­کوبی، انکر، روش ترکیبی ،آنالیز عددی
فهرست
عنوان صفحه
فصل اول مقدمه و کلیات- 1
1-1 مقدمه-- 3
1-2 روش تحقیق-- 4
1-3 لزوم انجام تحقیق-- 5
1-4 فصل بندی مطالب-- 5
فصل دوم مطالعات انجام‌شده- 7
2-1 مقدمه-- 9
2-2 پیشینه میخ‌کوبی خاک-- 10
2-3 مطالعات انجام‌شده درروش میخ‌کوبی-- 12
2-4 اجرای روش میخ‌کوبی-- 14
2-4-1 گودبرداری-- 14
2-4-2 حفاری چال برای اجرای میخ-- 15
2-4-3 نصب میخ و دوغاب ریزی-- 15
2-4-4 ساخت پوشش شاتکریت موقتی-- 16
2-4-5 ساخت دیواره میخ‌کوبی شده تا عمق موردنظر-- 16
2-4-6 ساخت پوشش دائمی و نهایی-- 17
2-4-7 مقاومت چسبندگی بین خاک و ملات در دیوارهای میخ‌کوبی شده-- 17
2-4-8 تأثیر شرایط خاک بر مقاومت بیرون کشیدگی میخ-- 18
2-5 شرایط مطلوب خاک برای میخ‌کوبی-- 18
2-5-1 خاک‌های ریزدانه سفت یا سخت-- 19
2-5-2 خاک‌های دانه‌ای متراکم تا خیلی متراکم باکمی چسبندگی ظاهری 20
2-5-3 سنگ هوازده بدون هیچ‌گونه سطوح شکست-- 20
2-5-4 رسوبات یخچالی-- 21
2-6 طراحی سازه نگهبان به‌وسیله روش حدی-- 21
2-7 روش لیو و همکاران-- 24
2-8 تحقیقات فان و لئو-- 30
2-9 مطالعات انجام‌شده درروش مهاری-- 33
2-9-1 انواع روش مهاری با انکر-- 35
2-9-2 مزایای پیش تنیدگی-- 36
2-9-3 اعضا ضروری در پیش تنیدگی-- 38
2-9-4 قسمتهای مربوط به مهار کردن و بستن سر انکر-- 39
2-9-5 کاربرد پیش تنیدگی-- 40
2-10 دیوار برلنی-- 41
2-11 مقایسه تغییرشکل گودهای عمیق به روش میخ‌کوبی و روش مهاری با بلوک بتنی-- 43
2-12 روش ترکیبی میخکوبی و انکر-- 47
فصل سوم معرفی نرم‌افزار PLAXIS و صحت سنجی- 49
3-1 مقدمه-- 51
3-1-1 صفحات-- 52
3-1-2 فصل مشترک-- 53
3-1-3 ایجاد شبکه-- 54
3-1-4 مدل رفتاری-- 55
3-1-5 مدل موهر – کولمب-- 56
3-2 صحت سنجی-- 61
فصل چهارم مدل‌سازی و تحلیل نتایج- 67
4-1 مقدمه-- 69
4-2 مفروضات و مشخصات تحلیل‌ها-- 69
4-3 مدل‌سازی و تحلیل نتایج درروش میخ‌کوبی-- 72
4-3-1 ضریب ایمنی طراحی-- 73
4-3-2 جابه‌جایی افقی سطح زمین پشت گود-- 75
4-3-3 جابه‌جایی قائم سطح زمین پشت گود-- 77
5-3-4 جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود-- 78
4-3-5 نیروی محوری میخ‌خاک‌ها-- 84
4-3-6 توزیع نیروی محوری در طول میخ‌خاک-- 90
4-3-7 مقایسه ضریب اطمینان طراحی و نهایی-- 93
4-4 روش ترکیبی میخ‌کوبی و انکر-- 95
4-4-1 ضریب ایمنی طراحی درروش ترکیبی-- 97
4-4-2 مقایسه جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره درروش ترکیبی و روش میخ‌کوبی 98
4-4-3 جابه‌جایی قائم سطح زمین پشت گود-- 105
4-4-4 جابه‌جایی افقی سطح زمین پشت گود-- 106
4-4-5 نیروی محوری و توزیع آن در میخ‌خاک ها درروش ترکیبی-- 112
فصل پنجم نتیجه‌گیری و پیشنهاد‌ها- 115
5-1 نتیجه گیری-- 117
5-2 پیشنهادها برای ادامه تحقیق-- 121
منابع- 123
فهرست شکل­ها
عنوان صفحه
شکل 2-1 : مراحل اجرای میخ‌کوبی- 14
شکل2-2: سطح گسیختگی و جزئیات درروش Luoو همکاران- 24
شکل 2-3 : تأثیر φ وC/Hγروی حداکثر نیروی کششی ایجادشده در میخ 26
شکل 2-4 : تأثیر φ وC/Hγ روی ضریب اطمینان برای10H= 27
شکل 2-5 : تأثیر H روی ضریب اطمینان برای 40 =φو10C/Hγ=- 27
شکل 2-6 : تأثیر C/Hγروی ضریب اطمینان برای 40=φدر دو حالت خشک و اشباع 27
شکل 2-7 : تأثیر C/Hγروی ضریب اطمینان برای 20=φدر دو حالت خشک و اشباع 28
شکل 2-8 : مقایسۀ نیروی کششی داخلی میخ بین روش لیو، روش سینماتیک حدی و روش طراحی تجربی- 28
شکل 2-9: مدل‌سازی عددی شیروانی میخکوبی شده توسط نرم‌افزار اجزا محدود 30
شکل 2-10: ضریب اطمینان پایداری شیروانی میخکوبی شده بر اساس زاویه شیب شیروانی و میخ‌خاک ها- 31
شکل 2-11:توزیع نیروی کششی در میخ‌خاک‌ها در حالت نسبت طول به ارتفاع متفاوت .a: طول متفاوت میخ‌خاک در 3/1 بالای شیب. b: طول متفاوت میخ‌خاک در 3/1 پایینی شیب.- 32
شکل2-12 : سازه نگهبان مهارشده با انکر- 35
شکل 2-13 : تغييرات نسبت تغيير مکاني با ضریب انعطاف‌پذیری 43
شکل 2-14 : جابجایی افقی دیواره گود براي دو سیستم با عمق‌های مختلف گود در معیار راست- سخت‌گیرانه، چپ- ساده- 45
شکل 2-15 : جابجایی راست- افقی، چپ- قائم، سطح زمین براي دو سیستم، با عمق‌های مختلف گود در معیار سخت‌گیرانه- 45
شکل 2-16 : جابجایی راست- افقی، چپ- قائم، سطح زمین براي دو سیستم، با عمق‌های مختلف گود در معیار ساده- 46
شکل 3-1 : کاربرد صفحات در مسائل ژئوتکنیکی- 52
شکل 3-2 : موقعیت گره‌ها و نقاط تنش در یک جزء 5گره ای و 3 گره ای تیر 53
شکل 3-3 : توزیع گره‌ها و نقاط تنشی در اجزای سطوح مشترک و ارتباط آن‌ها با اجزای خاک - 54
شکل 3-4 : ایده اصلی یک مدل الاستیک کاملاً پلاستیک- 57
شکل 3-5 : سطح تسلیم مدل موهر – کولمب در فضای تنش‌های اصلی (C=0) 58
شکل 3-6 : تعریف E0 و E50 نتایج آزمایش سه محوری زهکشی شده استاندارد 60
شکل 3-7 : دایره‌های تنش در حالت تسلیم، ترسیم پوش گسیختگی کولمب 61
شکل 3-8 : مقطع دیوار میخکوبی شده پروژه کلوتر- 62
شکل 3-9 : هندسه مدل دیوار پروژه کلوتر - 64
شکل 3-10 :مقایسه نیروی کششی سر میخ‌خاک‌ها با عمق در اندازهگیری و مدل فان و لیو و صحت سنجی- 65
شکل4 - 1:مدل و شرایط مرزی- 70
شکل 4-2:ضریب ایمنی طراحی دیواره میخ‌کوبی شده برای گود9 متر 74
شکل 4-3: ضریب ایمنی طراحی دیواره میخ‌کوبی شده برای گود18 متر 74
شکل 4-4: ضریب ایمنی طراحی دیواره میخ‌کوبی شده برای گود27متر 74
شکل 4-5:جابه جایی افقی سطح زمین پشت گود برای گود 9 متر 75
شکل 4-6:جابه جایی افقی سطح زمین پشت گود برای گود18 76
شکل 4-7:جابه جایی افقی سطح زمین پشت گود برای گود27متر 76
شکل 4-8:جابه جایی قائم سطح زمین پشت گود برای گود9 متر 77
شکل 4-9:جابه جایی قائم سطح زمین پشت گود برای گود18 متر 78
شکل 4-10:جابه جایی قائم سطح زمین پشت گود برای گود27متر 78
شکل 4-11 : جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 9 متر و طول میخ‌خاک برابرH7/0 است.- 79
شکل 4-12 : جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 9 متر و طول میخ‌خاک برابرHاست.- 79
شکل 4-13 : جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 9 متر و طول میخ‌خاک برابرH2/1 است.- 80
شکل4-14 : جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 18 متر و طول میخ‌خاک برابرH7/0 است.- 80
شکل4-15 : جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 18 متر و طول میخ‌خاک برابرH است.- 81
شکل4-16 : جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 18 متر و طول میخ‌خاک برابرH2/1 است.- 81
شکل4-17 : جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 27 متر و طول میخ‌خاک برابرH7/0است.- 82
شکل4-18 : جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 27 متر و طول میخ‌خاک برابرH است.- 82
شکل4-19 : جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 27 متر و طول میخ‌خاک برابرH2/1 است.- 83
شکل4-20 : نیروی محوری میخ خاکها برای گود 9 متر و طول میخ خاکها برابر H7/0 است.- 85
شکل 4-21: نیروی محوری میخ خاکها برای گود 9 متر و طول میخ خاکها برابر Hاست.- 86
شکل4-22 : نیروی محوری میخ خاکها برای گود 9 متر و طول میخ خاکها برابر H2/1 است.- 86
شکل 4-23: نیروی محوری میخ خاکها برای گود 18 متر و طول میخ خاکها برابر H7/0 است.- 86
شکل4-24 : نیروی محوری میخ خاکها برای گود 18 متر و طول میخ خاکها برابر H است.- 87
شکل4-25 : نیروی محوری میخ خاکها برای گود 18 متر و طول میخ خاکها برابر H2/1 است.- 87
شکل 4-26: نیروی محوری میخ خاکها برای گود 27 متر و طول میخ خاکها برابر H7/0 است.- 88
شکل4-27 : نیروی محوری میخ خاکها برای گود 27 متر و طول میخ خاکها برابر H است.- 88
شکل 4-28: نیروی محوری میخ خاکها برای گود 27 متر و طول میخ خاکها برابر H2/1 است.- 88
شکل4-29: توزیع نیروی محوری در طول میخ خاک ردیف اول 90
شکل4-30: توزیع نیروی محوری در طول میخ خاک ردیف دوم 91
شکل4-31: توزیع نیروی محوری در طول میخ خاک ردیف سوم 91
شکل 4-32: توزیع نیروی محوری در طول میخ خاک ردیف چهارم 91
شکل 4-33: توزیع نیروی محوری در طول میخ خاک ردیف پنجم 92
شکل 4-34:ضریب ایمنی دیواره میخ‌کوبی شده در حالت نهایی(U)و طراحی(D)،برای گود 9 متر- 94
شکل 4-35:ضریب ایمنی دیواره میخ‌کوبی شده در حالت نهایی(U)و طراحی(D)،برای گود 18 متر- 94
شکل 4-36:ضریب ایمنی دیواره میخ‌کوبی شده در حالت نهایی(U)و طراحی(D)،برای گود27متر- 94
شکل 4-37: فاصله بین دو انکر 3 متر و بین دو ردیف انکر، یک ردیف میخ‌خاک نیز موجود است- 96
شکل 4-38: فاصله بین دو انکر 3 متر و میخ‌خاک میان دو انکر را حذف میکنیم 96
شکل4-39 : ضریب ایمنی طراحی نسبت به طول میخخاک برای گود 9 متر 97
شکل4-40 : ضریب ایمنی طراحی نسبت به طول میخخاک برای گود 18 متر 98
شکل4-41 : ضریب ایمنی طراحی نسبت به طول میخخاک برای گود 27 متر 98
شکل4-42: جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 9 متر و طول میخ‌خاک برابرH 7/0 است.- 99
شکل 4-43: جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 9 متر و طول میخ‌خاک برابرH است.- 100
شکل 4-44: جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 9 متر و طول میخ‌خاک برابر H2/1 است.- 100
شکل 4-45: جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 18 متر و طول میخ‌خاک برابر H 7/0 است.- 101
شکل 4-46: جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 18 متر و طول میخ‌خاک برابرH است.- 101
شکل 4-47: جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 18 متر و طول میخ‌خاک برابر H 2/1 است.- 102
شکل 4-48: جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 27 متر و طول میخ‌خاک برابرH7/0 است.- 102
شکل 4-49: جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 27 متر و طول میخ‌خاک برابرH است.- 103
شکل 4-50: جابه‌جایی افقی در ارتفاع دیواره گود برای عمق 27 متر و طول میخ‌خاک برابرH 2/1 است.- 103
شکل 4-51: جابه جایی قائم سطح زمین پشت گود برای گود 9 متر 105
شکل 4-52: جابه جایی قائم سطح زمین پشت گود برای گود 18 متر 105
شکل 4-53: جابه جایی قائم سطح زمین پشت گود برای گود 27 متر 106
شکل 4-54: جابه جایی افقی سطح زمین پشت گود برای گود 9 متر 107
شکل 4-55: جابه جایی افقی سطح زمین پشت گود برای گود 18 متر 107
شکل 4-56: جابه جایی افقی سطح زمین پشت گود برای گود 27 متر 107
شکل 4-57: جابه‌جایی افقی سطح زمین پشت گود برای عمق 9 متر و طول میخ‌خاک برابرH 7/0- 108
شکل 4-58: جابه‌جایی افقی سطح زمین پشت گود برای عمق 9 متر و طول میخ‌خاک برابرH- 108
شکل 4-59: جابه‌جایی افقی سطح زمین پشت گود برای عمق 9 متر و طول میخ‌خاک برابرH 2/1- 109
شکل 4-60: جابه‌جایی افقی سطح زمین پشت گود برای عمق 18 متر و طول میخ‌خاک برابرH 7/0- 109
شکل 4-61: جابه‌جایی افقی سطح زمین پشت گود برای عمق 18 متر و طول میخ‌خاک برابرH- 110
شکل 4-62: جابه‌جایی افقی سطح زمین پشت گود برای عمق 18 متر و طول میخ‌خاک برابرH 2/1- 110
شکل 4-63: جابه‌جایی افقی سطح زمین پشت گود برای عمق 27 متر و طول میخ‌خاک برابرH 7/0- 111
شکل 4-64: جابه‌جایی افقی سطح زمین پشت گود برای عمق 27 متر و طول میخ‌خاک برابرH- 111
شکل 4-65: جابه‌جایی افقی سطح زمین پشت گود برای عمق 27 متر و طول میخ‌خاک برابرH 2/1- 112
فهرست جدول­ها
عنوان صفحه
جدول 3-1 : انواع شبکه‌بندی در نرم‌افزار پلکسیس- 55
جدول 3-2 : پارامترهای ورودی مدل موهر - کولمب- 59
جدول 3-3 : مشخصات خاک و میخ‌خاک ها و نمای دیوار استفاده‌شده در تحلیل اجزا محدود برای دیوار میخکوبی شده پروژه کلوتر- 63
جدول 4-1: مشخصات خاک- 71
جدول 4-2: مشخصات میخ‌خاک و انکر- 71
جدول 4-3: مشخصات دیواره سازه- 71
جدول 4-4: ضرایب اطمینان مجاز در تحلیل‌های تعادل حدي- 72
جدول 4-5 : شماره میخ خاکها و محل قرارگیری آنها در عمق گود- 85
جدول 4- 6: مقایسه کلی نتایج درروش ترکیبی و روش میخ‌کوبی- 113