مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی رفتار بار-جابجایی شمع های پیچشی پره ای در دستگاه فشار همه جانبه مخروطی (FCV-AUT) و تعمیم آن به شمع های بزرگ مقیاس

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران
2 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران
3 استاد دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه شمال، آمل، ایران
چکیده
امروزه با توجه به گسترش شهرنشینی و ساخت سازه‌های مهندسی و بلند مرتبه استفاده از پی‌های خاص مورد توجه قرارگرفته است. یکی از انواع پی‌های مهم و کاربردی شمع‌های پیچشی و همچنین شمع‌های پیچشی پره‌‌ای هستند. با توجه به عملکرد مناسب این شمع‌ها، استفاده از این نوع پی در کاربردهای مختلفی از مهندسی ژئوتکنیک مورد توجه قرار گرفته است. تحقیق حاضر در بر دارنده یک مطالعه موردی در استفاده از این شمع‌ها در شهر بابلسر است. به منظور درک بهتر رفتار این شمع ها در خاکهای مختلف، چند سناریو مختلف در ماسه شهر بابلسر مورد ارزیابی آزمایشگاهی قرار گرفت و نتایج بدست آمده مورد تفسیر و تحلیل قرار گرفت. از جمله پارامترهای مهم در این بررسی‌ها: اثر قطر پره‌ها، نسبت فاصله پره‌ها (S/D)، دانسیته ماسه و تکرارپذیری می باشد. نتایج حاصل شده حاکی از آن است با افزایش نسبت فاصله ظرفیت فشاری افزایش پیدا می‌کند ولی در بارگذاری کششی عکس این قضیه حاکم بوده است. همچنین رابطه بین تعداد پره و نیز ظرفیت باربری به صورت غیر خطی بوده است. بین پارامتر‌های مورد مطالعه دانسیته نسبی بیشترین تاثیر را بر روی نتایج داشته است. همچنین تکرارپذیری خوبی در نتایج دیده شد. با توجه به نتایج این تحقیق استفاده از این نوع شمع در بهبود شرایط خاک دارای ارزش قابل توجهی می‌باشد و ضمن تامین مقاومت مناسب، صرفه اقتصادی قابل توجهی را در بر خواهد داشت و استفاده از آن در پروژه‏های اجرایی توصیه می‌شود. همچنین در انتها نتایج بدست آمده از دستگاه FCV با استفاده ار تئوری مقیاس به نتایج شمع‌های بزرگ مقیاس اجرا شده در میدان، تعمیم داده شده است که نتایج از همخوانی خوبی برخوردار بوده است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Investigation of Load-Displacement Behavior of Helical Screw Piles in the All-Directional Confining Vessel Apparatus (FCV-AUT) and its Generalization to Large-Scale Screw Piles

نویسندگان English

Mohsen Ahmadnejad 1
Morteza Naghipour 2
Amir Mansour Askari Fateh 3
1 Doctor of Philosophy Student of, Department of Civil Engineering, Babol University of Technology, Babol, Iran
2 Professor, Department of Civil Engineering, Babol University of Technology, Babol, Iran
3 Assistant Professor of Department of Civil Engineering , Shomal University,Amol
چکیده English

In contemporary times, considering the expansion of urbanization and the construction of sophisticated engineering structures, special foundation systems have garnered attention. One of the crucial and practical types of foundations is helical piles, including helical screw piles. Owing to the commendable performance of these piles, their application has gained significance in various geotechnical engineering contexts. The current research encompasses a case study on utilizing these piles in the city of Babolsar. To better understand the behavior of these piles in different soils, various scenarios were experimentally evaluated in the sandy soil of Babolsar, and the obtained results were subject to interpretation and analysis. Key parameters in these investigations include the effect of helix diameter, helix spacing ratio (S/D), sand density, and repeatability. The results indicate that increasing helix diameter, sand density, and S/D ratio will enhance the load-bearing capacity. This relationship holds in reverse as well. Moreover, good repeatability was observed in the results. Considering the outcomes of this study, the utilization of these piles proves to be significantly valuable in improving soil conditions. In addition to providing adequate resistance, it offers considerable economic benefits, making it advisable for implementation in construction projects. Furthermore, the results obtained from the FCV device, using scaling theory to extrapolate to the results of large-scale helical piles executed in the field, demonstrate good concordance.

کلیدواژه‌ها English

Helical Screw Piles
Physical Modeling
All-Directional Confining Vessel Apparatus
Babolsar Sand
Scaling theory
  • [1] Lin, C., & Jiang, W. (2019). Evaluation of vertical effective stress and pile tension capacity in sands considering scour-hole dimensions. Computers and Geotechnics105, 94-98.
  • [2] Eslami, A., & Fellenius, B. H. (1997). Pile capacity by direct CPT and CPTu methods applied to 102 case histories. Canadian Geotechnical Journal34(6), 886-904.
  • [3] Rahil, F. H., Al-Neami, M. A., & Al-Zaho, K. A. N. (2016). Effect of relative density on behavior of single pile and piles groups embedded with different lengths in sand.  Technol. J34(6).
  • [4] Perko, H. A. (2009). Helical piles: a practical guide to design and installation. John Wiley & Sons.
  • [5] Tsuha, C. D. H. C., Aoki, N., Rault, G., Thorel, L., & Garnier, J. (2007). Physical modelling of helical pile anchors. International Journal of Physical Modelling in Geotechnics7(4), 01-12.
  • [6] El Naggar, H., & Ezzeldin, I. (2021). Evaluation of the Static Design Procedure in the Canadian Foundation Engineering Manual for Piles in Cohesionless Soil. Geosciences11(11), 472.
  • [7] Sakr, M. (2009). Performance of helical piles in oil sand. Canadian Geotechnical Journal46(9), 1046-1061.
  • [8] Vickars, R. A., & Clemence, S. P. (2000). Performance of helical piles with grouted shafts. In New technological and design developments in deep foundations (pp. 327-341).
  • [9] Mansour, M. A., & El Naggar, M. H. (2022). Optimization of grouting method and axial performance of pressure-grouted helical piles. Canadian Geotechnical Journal59(5), 702-714.
  • [10] Huang, Y., Zhuang, X., Wang, P., & Zong, Z. (2022). Axial behavior of pressure grouted helical piles installed in marine soft clay based on full-scale field tests. Geotechnical and Geological Engineering40(12), 5799-5812.
  • [11] Abbase, H. O. (2017). Pullout capacity of screw piles in sandy soil. Journal of Geotechnical Engineering4(1), 8-12.
  • [12] Krishnaswamy, N. R., & Parashar, S. P. (1994). Uplift behaviour of plate anchors with geosynthetics. Geotextiles and Geomembranes13(2), 67-89.
  • [13] Khazaei, J., & Eslami, A. (2016). Geotechnical behavior of helical piles via physical modeling by Frustum Confining Vessel (FCV). International Journal of Geography and Geology5(9), 167-181.
  • [14] Fateh, A. M. A., Eslami, A., & Fahimifar, A. (2018). A study of the axial load behaviour of helical piles in sand by frustum confining vessel. International Journal of Physical Modelling in Geotechnics18(4), 175-190.
  • [15] Fakharian, K., Shafiei, M., & Hafezan, S. (2022). Investigation of soil setup effects on pile response in clay considering overconsolidation ratio and installation method through physical modeling. Canadian Geotechnical Journal60(4), 488-503.
  • [16] Esmailzade, M., Eslami, A., Nabizadeh, A., & Aflaki, E. (2022). Effect of cone diameter on determination of penetration resistance using a FCV. International Journal of Civil Engineering, 1-14.
  • [17] Bhattacharya, S., Demirci, H. E., Nikitas, G., Prakhya, G. K. V., Lombardi, D., Alexander, N. A., ... & Mylonakis, G. (2021). Physical modeling of interaction problems in geotechnical engineering. In Modeling in Geotechnical Engineering (pp. 205-256). Academic Press.
  • [18] Zare, M., & Eslami, A. (2014). Study of deep foundation performances by frustum confining vessel (FCV). International Journal of Civil Engineering12(4), 271-280.
  • [19] Sedran, G. (1999). Experimental and analytical study of a frustum confining vessel (Doctoral dissertation).
  • [20] Zarrabi, M., & Eslami, A. (2016). Behavior of piles under different installation effects by physical modeling. International Journal of Geomechanics16(5), 04016014.
  • [21] Shojaei, E., Eslami, A., & Ghanjiyan, N. (2022). Experimental and Comparative Investigations of New Self-Expanded Steel Pile Behavior via Physical Modelling. Soil Mechanics and Foundation Engineering58(6), 482-490.
  • [22] Karimi, A. H., Eslami, A., Zarrabi, M., & Khazaei, J. (2017). Study of pile behavior by improvement of confining soils using frustum confining vessel. Scientia Iranica24(4), 1874-1882.

  • تاریخ دریافت 19 آذر 1402
  • تاریخ بازنگری 11 بهمن 1402
  • تاریخ پذیرش 29 بهمن 1402