| فنی،مدیریتی،حقوقی| اعتبار،چابکی،پاسخگویی|

مدل‌سازی و تحلیل نشست آنی پی‌های سطحی مبتنی بر الگوریتم رگرسیون تکاملی (EPR)

10.22034/cpj.2025.563216.1417

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 12 آذر 1404

نوع مقاله : یادداشت پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی و استادیار گروه عمران، دانشکده فنی و مهدسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شبستر، شبستر، ایران

2 گروه عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شبستر، شبستر، ایران

چکیده
این پژوهش به منظور غلبه بر نارسایی‌های موجود در تخمین خصوصیات پیچیده خاک زیر پی‌ها از طریق آزمایشات سنتی، به توسعه یک مدل ریاضی کاربردی برای تخمین مدول الاستیسیته معادل (Eeq)خاک‌های چندلایه زیر پی‌های سطحی می‌پردازد. این تحقیق از یک رویکرد نوآورانه بهره می‌برد که در آن نتایج حاصل از مدل‌سازی سه‌بعدی اجزاء محدود (FEM) با قدرت مدل‌سازی داده‌کاوی الگوریتم رگرسیون چندجمله‌ای تکاملی(EPR) ترکیب شده است. روش تحقیق بر پایه اجرای مدل‌سازی‌های FEM سه‌بعدی برای شرایط مختلف هندسی و پارامتریک خاک، به منظور تولید مجموعه داده‌های آموزشی دقیق استوار است. سپس از الگوریتم EPR برای شناسایی روابط ساختاریافته و ساده بین متغیرهای ورودی و مقدار (Eeq) استخراج شده از FEM استفاده شد. یافته‌های اصلی نشان داد که سه عامل اصلی بر مدول معادل تأثیرگذارند: نسبت ضخامت لایه اول به عرض پی (h1/B)، نسبت ضخامت لایه دوم به عرض پی (h2/B) و مدول‌های الاستیسیته لایه‌های خاک. با استفاده از این پارامترهای غیربعدی، امکان حذف متغیر عرض پی و ساده‌سازی مدل نهایی فراهم شد. نتایج نشان داد که مدل EPR تولید شده، با دقتی مناسب، توانایی تخمین (Eeq) را برای شرایط نشست ۲.۵ سانتی‌متر در مرکز پی دارد. اعتبار‌سنجی مدل با داده‌های مستقل، قابلیت تعمیم‌پذیری بالای رابطه تولید شده را اثبات نمود. نتیجه‌گیری نهایی این است که مدل EPR، با تبدیل محاسبات پیچیده عددی به یک رابطه ریاضی ساده و کاربردی، می‌تواند ابزاری مؤثر برای مهندسان ژئوتکنیک در کاهش محاسبات روتین مربوط به پی‌های سطحی باشد، به ویژه در شرایطی که نیاز به تخمین دقیق خواص خاک چندلایه وجود دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Modeling and analysis of immediate settlement of shallow foundations based on the evolutionary polynomial regression (EPR) algorithm

نویسندگان English

farhad pirmohammadi alishah 1
Mehdi Mohammadrezaei 2
1 Faculty Member and Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering and Engineering, Islamic Azad University, Shabestar Branch, Shabestar, Iran
2 Department of Civil Engineering, Shab.C., Islamic Azad University, Shabestar, Iran.
چکیده English

This research aims to develop a practical mathematical model for estimating the Equivalent Elastic Modulus (Eeq) of multi-layered soils beneath shallow foundations, overcoming the limitations of traditional experimental methods in characterizing complex soil properties. This study employs an innovative approach that combines the results of 3D Finite Element Method (FEM) modeling with the data-mining capabilities of the Evolutionary Polynomial Regression (EPR) algorithm. The research methodology is based on running 3D FEM simulations under various geometric and parametric soil conditions to generate a precise training dataset. The EPR algorithm was subsequently used to identify structured and simple relationships between the input variables and the Eeq value extracted from the FEM results. Key findings revealed that three primary factors significantly influence the equivalent modulus: the ratio of the first layer thickness to the footing width (h1/B), the ratio of the second layer thickness to the footing width (h2/B), and the elastic moduli (EEE) of the soil layers. Utilizing these non-dimensional parameters enabled the elimination of the footing width variable and the simplification of the final model. The results demonstrate that the developed EPR model can estimate Eeq with suitable accuracy for conditions corresponding to a 2.5 cm settlement at the footing center. Validation against independent data proved the high generalizability of the derived relationship. The final conclusion is that the EPR model, by transforming complex numerical computations into a simple and practical mathematical relationship, can serve as an effective tool for geotechnical engineers to reduce routine calculations associated with shallow foundations, especially in scenarios requiring accurate estimation of multi-layered soil properties.

کلیدواژه‌ها English

  • Keywords: Immediate Settlement
  • Equivalent Elastic Modulus
  • Evolutionary Polynomial Regression (EPR)
  • 3D Finite Element Method (FEM)
  • Multi-layered Soil
  • Data Mining
  • تاریخ دریافت 09 آذر 1404
  • تاریخ پذیرش 12 آذر 1404
  • تاریخ اولین انتشار 12 آذر 1404
  • تاریخ انتشار 12 آذر 1404