بررسی تأثیر احداث ستون‌های سنگی بر فرکانس اصلی ساختگاهی به روش اجزای محدود

نوع مقاله : Articles

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، گروه عمران، تهران

2 دانشکده عمران، دانشگاه تبریز

3 پژوهشکده مهندسی ژئوتکنیک، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله

چکیده

به‌کارگیری ستون‌های سنگی، از جمله­ روش­های مناسب و شناخته ­شده­ در بهسازی خاک­های سست محسوب می‌شود. این مقاله، به بررسی تأثیر احداث ستون‌های سنگی بر فرکانس اصلی ساختگاهی با تحلیل عددی    می­پردازد. برای بررسی مسئله، نرم­افزار اجزای محدود ABAQUS با تحلیل مودال به‌کار رفته است. نتایج نشان می‌دهد احداث ستون‌های سنگی، می‌تواند فرکانس اصلی ساختگاه را تا چهار برابر افزایش دهد. ضریب بزرگنمایی فرکانس اصلی ساختگاه () بر اساس پارامترهای بدون بعد، شامل نسبت­های سرعت موج برشی ستون سنگی به خاک، ارتفاع به قطر و مساحت به سطح بارگیر ستون سنگی، بیان شده است. نتایج نشان می‌دهد با افزایش نسبت ارتفاع به قطر ستون و لاغر شدن ستون،  کاهش می­یابد. مقایسه‌ی آرایش­های مختلف ستون‌های سنگی بیان می­دارد که  در آرایش مثلثی بیشتر از مقدار متناظر در آرایش مربعی می‌باشد. بر اساس تحلیل­های صورت گرفته، ستون‌های سنگی شناور برخلاف ستون‌های سنگی اتکایی تأثیر چندانی بر فرکانس اصلی ساختگاه نخواهد داشت. در ادامه با کمک الگوریتم ژنتیک بر مبنای رگرسیون چندجمله­ای تکاملی (EPR)،  به شکل رابطه­ای سه متغیره بر پایه­ی پارامترهای بدون بعد و با همبستگی مناسبی بیان شده است. در پایان، یک روش معادل دوبعدی با فرض کرنش مسطح برای ساده‌سازی مسئله‌ی سه‌بعدی ارائه گردیده است.

کلیدواژه‌ها


  1. Dheerendra, M.R., Nayak. S., and Shivashankar. R. (2013) A critical review of construction, analysis and behavior of stone columns. Geotechnical and Geological Engineering, 31(1), 1-22.
  2. McCabe, B.A., Nimmons, G.J., and Egan, D. (2009) A review of field performance of stone columns in soft soils. Journal of Geotechnical Engineering, 162(6), 323-334.
  3. FHWA (1983) Design and Construction of Stone Columns. Vol. I. Report No. FHWA/RD83/026; Turner-Fairbank Highway Research Center, Virginia, U.S.A.
  4. FHWA (1983) Design and Construction of Stone Columns. Vol II, Report No. FHWA/RD83/027; Turner-Fairbank Highway Research Center, Virginia, U.S.A.
  5. Zahmatkesh, A. and Choobbasti, A.J. (2010) Investigation of bearing capacity and settlement of strip footing on clay reinforced with stone columns. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 4(8), 3658-3668.
  6. Pulko, B. and Majes, B. (2006) Analytical method for the analysis of stone-columns according to the Rowe Dilatancy theory. Acta Geotechnica Slovenica, 3(1), 37-45.
  7. Krishna, M. and Madhav, M.R. (2009) Engineering of ground for liquefaction mitigation using granular columnar inclusions: recent developments. American Journal of Engineering and Applied Sciences, 2(3), 526-536.
  8. Kim, J., Son, S., Mahmood, K., and Ryu, J. (2012) Site response and shear behavior of stone column-improved ground under seismic loading. Proceeding of the 15th Worlds Conference on Earthquake Engineering, Lisbon, Portugal.
  9. Sawafa, S. (2004) A simplified equation to approximate natural period of layered ground on the elastic bedrock for seismic design of structures. Proceeding of the 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, Canada.
  10. Standard 2800 (2014) Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings (4th edition). Permanent Committee for Revising the Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings, Building and Housing Research Center; Tehran, Iran (in Persian).
  11. Ruiz, S. and Saragoni, G. (2009) Free vibration of soils during large earthquakes. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 29(1), 1-16
  12. Belyi, M., Belsky, V., Bajer. A., Kim, M., and Ianculescu, C. (2012) Advanced Linear Dynamics and Substructuring Capabilities in ABAQUS with Applications in Noise and Vibration Analysis. Proceedings of the 25th International Conference on Noise and Vibration Engineering, Leuven, Belgium, September.
  13. Malarvizhi, S.N., Ilamparuthi, K., and Bhuvaneshwari, S. (2006) Behavior of geogrid encased stone column and stone column stabilized soft clay bed. Proceeding of the 6th International Conference on Physical Modelling in Geotechnics, Hong Kong, China, August.
  14. Giustolisi, O. and Savic, D. (2006) A symbolic data-driven technique based on evolutionary polynomial regression. Journal of Hydroinformatics, 8(3), 207-222.
  15. Giustolisi, O., Doglioni, A., Savic, D.A., and Webb, B.W. (2007) A multi-model approach to analysis of environmental phenomena. Environmental Modelling & Software, 22(5), 674-682.
  16. Rezania, M. and Javadi, A.A. (2007) A new genetic programming model for predicting settlement of shallow foundations. Canadian Geotechnical Journal, 44(12), 1462-1473.
  17. Javadi, A.A., Rezania, M., and Nezhad, M.M. (2006) Evaluation of liquefaction induced lateral displacements using genetic programming. Computers and Geotechnics, 33(4), 222-233.
  18. Javadi, A.A. and Rezania, M. (2009) applications of artificial intelligence and data mining techniques in soil modeling. Geomechanics and Engineering, 1(1), 53-74.
  19. Ahangar-Asr, A., Faramarzi, A., Mottaghifard, N., and Javadi, A.A. (2011) Modeling of permeability and compaction characteristics of soils using evolutionary polynomial regression. Computers and Geosciences, 37(11), 1860-1869.
  20. Giustolisi, O., Savic, D.A., and Doglioni, A. (2004) Data reconstruction and forecasting by evolutionary polynomial regression. Proceeding of the 6th World Conference on Hydroinformatics, Singapore, Singapore, June.