بهبود ظرفيت باربري شمع هاي مخروطي پيچي با استفاده از تزريق صمغ در دستگاه FCV-IUT

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

عمران

كارشناسي ارشد

با توجه به استفاده¬ي روزافزون از سازه¬هاي شمعي، دست يافتن به بهترين نوع شمع از لحاظ هندسه كه داراي عملكرد مناسب در برابر انواع بارهاي سازه¬اي باشد و همچنين از لحاظ اقتصادي داراي بيشترين كاربرد مواد و مصالح باشد، بسيار حائز اهميت است. همچنين استفاده از روش¬هايي براي بهبود عملكرد شمع مي¬تواند مورد استفاده قرار گيرد. يكي از انواع شمع¬ها كه از تلفيق دو شمع پيچشي و مخروطي به دست آمده است و همزمان از مزاياي هر دو شمع استفاده مي¬كند و مي¬تواند عملكرد خوبي داشته باشد، شمع پيچشي مخروطي مي¬باشد. با توجه به اين¬كه مخروطي شدن شفت شمع پيچشي باعث بهبود عملكرد شمع و افزايش ظرفيت باربري و سختي شمع شده است، روش نصب اين شمع كه به صورت گشتاور به درون زمين نصب مي¬شود، باعث كاهش پارامترهاي مقاومتي خاك اطراف شمع مي¬شود. يكي از روش¬هاي بهبود عملكرد شمع استفاده از روش تزريق مي¬باشد. تزريق در شمع كاهش پارامترهاي مقاومتي خاك اطراف شمع را جبران كرده و باعث افزايش فاكتورهاي مقاومتي شمع مي¬گردد. اصولا ماده¬اي كه براي تزريق در شمع¬ها استفاده مي¬شود، ملات سيمان مي¬باشد. سيمان باعث انتشاز گازهاي گلخانه¬اي مي¬شود و مشكلات زيست¬محيطي را به همراه دارد. يكي از موادي كه مي¬تواند در بهبود پارامترهاي مقاومتي خاك مورد استفاده قرار بگيرد و جايگزين مناسبي براي سيمان مي¬باشد، بيوپليمرهاي صمغ هستند كه ماده¬اي سازگار با محيط¬زيست مي¬¬باشند. در اين تحقيق براي اولين بار از صمغ براي تزريق در شمع پيچشي مخروطي استفاده شده و رفتار شمع تحت بار محوري در دستگاه فشار همه جانبه مخروطي(FCV) و در خاك ماسه بد دانه¬بندي شده در حالت بدون انجام تزريق و با انجام تزريق مورد بررسي قرار گرفته است. پس از تحقيق و بررسي¬هايي كه انجام شد، صمغ فارسي و صمغ عربي كه يك نوع بيوپليمر هيدروكلوئيدي مي-باشد، براي تزريق انتخاب شده است. ابتدا يك طرح آزمايش براي آزمايش برش مستقيم بر اساس طرح آزمايش تاگوچي آماده شد كه در آن سه پارامتر صمغ فارسي، صمغ عربي و مدت عمل¬آوري در سه سطح تغيير مي¬كردند. پس از انجام آزمايش برش مستقيم بر روي نمونه¬هاي بهبوديافته با صمغ، تحليل تاگوچي بر روي نتايج انجام شده و حالت¬هاي بهينه براي هر پارامتر به دست آمده است. پس از بررسي¬هاي انجام گرفته اين نتيجه به دست آمد كه صمغ فارسي عملكرد بهتري نسبت به صمغ عربي دارد. بنابراين در آزمايش¬هاي مربوط به FCV-IUT از صمغ فارسي براي تزريق استفاده شد. شمع پيچشي مخروطي دو پره در سه نسبت فاصله پره¬ به قطر پره مختلف در حالت بدون تزريق و با انجام تزريق تحت بارگذاري فشاري قرار گرفت. ظرفيت باربري و سختي اوليه هر كدام از آزمايش¬ها محاسبه گرديد و نتايج آن با يكديگر مقايسه شدند. نتايج نشان دادند كه با انجام تزريق در هر كدام از حالت¬ها، خاك تركيب¬شده با صمغ در اطراف شمع بهبود يافته كه باعث افزايش در ظرفيت باربري و سختي اوليه شمع شده است و با افزايش پارامتر نسبت فاصله پره¬ها به قطر پره، ظرفيت باربري و سختي شمع افزايش بيشتري مي¬يابد. همچنين نتايج مربوط به SEM بر روي نمونه¬هاي بهبوديافته با صمغ نشان داد كه صمغ با تشكيل پل¬هاي هيدروكلوئيدي بين ذرات ماسه باعث افزايش در چسبندگي و با تغيير شكل ذرات باعث افزايش زاويه اصطكاك داخلي خاك شده است.

211609

ژئوتكنيك

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان

ابوالفضل اسلامي، هاجر شرع اصفهاني

حميد هاشم الحسيني، محمدرضا خانمحمدي