عمران و پروژه
اعتبار،چابکی،پاسخگویی

مدلسازی تغییر شکل و طرح سازه نگهبان خرپایی در خاک چند‌لایه با استفاده از خاک یک‌لایه معادل توسط روش اجزای محدود

https://doi.org/10.22034/cpj.2025.508117.1347
دوره 7، شماره 2 - شماره پیاپی 72
اردیبهشت 1404
صفحه 26-41
عمران و پروژه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

فرهاد پیرمحمدی علیشاه 1
مسعود مطلبیان 2
مهدی محمدرضایی 3

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

2 استادیار، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شبستر، شبستر، ایران

3 استادیار، دانشگاه آزاد اسلامی، مرکز تسوج، تسوج، ایران

چکیده
امروزه، ایجاد گودبرداری با اعماق مختلف جهت احداث ساختمان های بلند و بناهای مهم، امری اجتناب ناپذیر می باشد. این موضوع در مناطق شهری، باتوجه به کمبود زمین و وجود ساختمان ها و تاسیسات در اطراف محل گود برداری از اهمیت زیادی برخورداراست. عدم دقت در طرح و محاسبه روش‌های حفاظت گود و اجرای گودبرداری ها در این مناطق ، ممکن است منجر به خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری به ویژه سازه های مجاور گود، گردد. سازه نگهبان خرپایی یکی از مناسب‌ترین و مرسوم ترین روش‌های محافظت از گودبرداری در مناطق شهری به شمار میرود. کاربرد نرم افزارهای اجزا محدود باتوجه به امکانات و تسهیلات فوق العاده این نرم افزارها، در شناسایی رفتار گودبرداری ها و تحلیل رفتار سازه‌های مجاور گود از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. در طراحی و محاسبات سازه نگهبان، انجام ساده سازی در تخمین های اولیه و حتی ارزیابی نهایی کاربرد زیادی دارد و از نقشه های آماده در این زمینه استفاده زیادی بعمل می‌آید. تا کنون تاثیر نحوه معادل سازی خصوصیات خاک چند لایه در طراحی و کنترل تغییر شکل سازه نگهبان بررسی نشده است. در این پژوهش، سازه نگهبان خرپایی در خاک چند لایه، طراحی شده و توسط مدلسازی اجزای محدود، تغییر شکل آن محاسبه گردید. سپس طراحی و محاسبه تغییر شکل این سازه نگهبان در خاک یک لایه معادل با خصوصیات بدست آمده برای خاک از روشهای میانگین گیری وزنی، گشتاوری و حداقل این روشها انجام شد. نتایج این تحقیق نشان میدهد بهترین روش معادل سازی نسبت به ارتفاع سازه نگهبان و وضعیت لایه خاک متغیر بوده است.

کلیدواژه‌ها

معادل سازی
خاک چند لایه
تغییر شکل گودبرداری
سازه نگهبان
مدلسازی سه بعدی
موضوعات

عنوان مقاله English

Modeling Deformation and Design of Truss Retaining Structures in Multi-layered Soil Using an Equivalent Single-layer Soil with the Finite Element Method.

نویسندگان English

farhad pirmohammadi alishah 1
Masoud Motalbian 2
Mehdi Mohammadrezaei 3
1 Faculty Member and Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering and Engineering, Islamic Azad University, Shabestar Branch, Shabestar, Iran
2 Assistant Professor, Islamic Azad University, Shabestar Branch, Shabestar, Iran.
3 Assistant Professor, Islamic Azad University, Tasuj Branch, Tasuj, Iran.
چکیده English

Nowadays, creating excavations with different depths for the construction of tall buildings and important structures is inevitable. This issue is of great importance in urban areas, given the shortage of land and the presence of buildings and facilities around the excavation site. Inaccuracy in the design and calculation of excavation protection methods and the implementation of excavations in these areas may lead to irreparable human and financial losses, especially to structures adjacent to the excavation. Truss guard structure is one of the most suitable and common methods of excavation protection in urban areas. The use of finite element software, given the extraordinary features and facilities of these software, is of considerable importance in identifying the behavior of excavations and analyzing the behavior of structures adjacent to the excavation. In the design and calculations of guard structures, simplification is of great use in initial estimates and even final evaluation, and ready-made maps are widely used in this field. So far, the effect of the method of equating the properties of multilayered soil in the design and control of deformation of guard structures has not been investigated. In this research, a truss guard structure in multilayer soil was designed and its deformation was calculated using finite element modeling. Then, the deformation of this guard structure in a single-layer soil was designed and calculated using the properties obtained for the soil from the weighted averaging, moment and minimum methods. The results of this research show that the best method of equivalence was based on the height of the guard structure and the condition of the soil layer.

کلیدواژه‌ها English

  • Equivalence
  • Multilayer soil
  • Excavation deformation
  • Guard structure
  • 3D modeling
Ashrafi, H. National Building Regulations Compilation and Promotion Office (2014) "Principles and
Foundations of Excavation and Guard Structures", Bahineh Publications, Tehran. (In Persian)
Bilgin, O., and Erten, M. B. (2009). "Analysis of anchored sheet pile wall deformations."
In Contemporary topics in ground modification, problem soils, and geo-support (pp. 137-144).
Boone S.J. (1996). Ground movement related building damage. Journal of Geotechnical Engineering
Vol.122 No 11.
Das, B.M., and Sivakugan, N. (2021). Principles of Foundation Engineering. 9th Edition. Cengage
Learning Publisher.
Emamzadeh, S. S. (2022). Numerical analysis of inclined struts and truss structure in excavation
stabilization based on the damage potential index (DPI). Journal of Structural and Construction
Engineering, 8(Special Issue 4), 306-327. (In Persian)
Fakher, A., (2005). The Mechanism of Inclined Struts in Conventional Excavation Adjacent to
Existing Buildings, Report of Road, Housing & Urban Development Research Centre. (In Persian)
Fakher, A., (2005). The Mechanism of Inclined Struts in Conventional Excavation Adjacent to
Existing Buildings, Report of Road, Housing & Urban Development Research Centre. (In Persian).
Finno, R. J., and Roboski, J. F. (2005). Three-dimensional responses of a tied-back excavation
through clay. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 131(3), 273-282.
26 / پیرمحمدی علیشاه، فرهاد، مسعود، مطلبیان، محمدرضایی، مهدی -41 ،)2(7 ، نشریه عمران و پروژه، 1404
41
Hsieh, P. G., and Ou, C. Y. (1998). Shape of ground surface settlement profiles caused by
excavation." Canadian geotechnical journal, 35(6), 1004-1017.
Juang, C.H., Shuster, M. and Ou C.Y. (2016) Fully probabilistic framework for evaluating
excavation-induced damage potential of adjacent building. Journal of Geotechnical and
Geoenvironmental Engineering. Vol.137, No2.
Khatami, S.R. (2007). Modeling of the method of diagonal beams in excavation with twodimensional
plaxis software, Ms.C Thesis, 2008. Ferdowsi University of Mashhad. (In Persian)
Mahdavi, M. (2020). Assessing the Effect of Underground Tunnel Diameter on Structure-
Foundation-Soil Performance under the Kobe Earthquake. World Academy of Science, Engineering and
Technology, Open Science Index 163, International Journal of Civil and Environmental Engineering,
14(7), 229 - 233.
Maleki, Mahdi and Nabizadeh, Ali. (2021). Seismic performance of deep excavation restrained by
guardian truss structures system using quasi-static approach. SN Applied Sciences. 3. 10.1007/s42452-
021-04415-9
Roboski, J., and Finno, R. J. (2006). Distributions of ground movements parallel to deep excavations
in clay. Canadian geotechnical journal, 43(1), 43-58.
Sabzi Z, and Fakher A. (2013). A Field Investigation in to the Performance of Inclined Struts
connected to Adjacent Buildings During Excavation. Modares Civil Engineering journal. 2013; 13 (4)
:27-43. (In Persian)
Tavakoli, S., Aminfar, M.H., and Edalati, M. (2017). Investigation the Effects of Soil Excavation on
Earth Moving in Urban Areas (Case Study: Ilam City), Journal of Civil and Environmental Engineering,
Vol 47, Issue 2, 21-27. (In Persian).
  • تاریخ دریافت 04 بهمن 1403
  • تاریخ بازنگری 09 اسفند 1403
  • تاریخ پذیرش 14 اسفند 1403
  • تاریخ اولین انتشار 14 اسفند 1403
  • تاریخ انتشار 01 اردیبهشت 1404

صفحه اصلی

ارسال مقاله

تماس با ما

مقالات در نوبت انتشار