موضوع:
تاثیر پارامتر های ژئوتکنیکی خاک بر طراحی پی های حلقوی ، مطالعه موردی برج های خنککن نیروگاه کازرون
جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد
رشته مهندسی عمران- گرایش خاک و پی
تابستان 1389
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی گردد
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
عنوان | صفحه |
فصل اول: کلیات |
1 |
1-1- مقدمه | 2 |
1-2- موقعیت نیروگاه کازرون | 3 |
1-3- زمین شناسی منطقه | 3 |
1-4- مطالعات ژئوتکنیک | 5 |
1-5-ضرورت انجام پژوهش | 8 |
1-6- اهداف پژوهش | 8 |
1-7- ساختار پایاننامه | 9 |
فصل دوم: پژوهشهای انجام شده | 10 |
2-1- مقدمه | 11 |
2-2- انواع گسیختگی خاک زیر پی | 12 |
2-2-1- گسیختگی برشی کلی | 12 |
2-2-2- گسیختگی برشی موضعی | 13 |
2-2-3- گسیختگی برشی سوراخکننده | 14 |
2-3- انواع روشهای تحلیلی محاسبه ظرفیت باربری | 14 |
2-3-1- روش تعادل حدی | 14 |
2-3-2- روش لغزش-خط | 15 |
2-3-3- روش مرز بالا | 15 |
2-3-4- روشهای عددی | 16 |
2-4- محاسبه ظرفیت باربری | 16 |
2-5- نشست پیها | 28 |
2-5-1- نشست آنی | 28 |
2-5-2- نشست تحکیم | 32 |
فصل سوم: مدلسازی | 34 |
3-1- مقدمه | 35 |
3-2- علت های انتخاب نرمافزار PLAXIS برای انجام پژوهش | 36 |
عنوان | صفحه |
3-3- کلیاتی در مورد PLAXIS | 37 |
3-3-1- معرفی دادههای ورودی | 37 |
3-3-2- انتخاب نوع مدل | 37 |
3-3-3- انتخاب نوع المان | 38 |
3-4- مدل سازی هندسی | 40 |
3-5- مدلسازی مصالح | 42 |
3-6- مشبندی | 46 |
3-7- اعمال شرایط اولیه | 48 |
3-8- محاسبات | 50 |
3-8-1- محاسبه پلاستیک | 50 |
3-8-2- محاسبه تحکیم | 50 |
3-8-3- تحلیل ایمنی | 50 |
4-محاسبه براساس شبکهبندی به هنگام شده | 51 |
3-9- دادههای خروجی | 53 |
3-10- ارائه منحنی | 54 |
3-11- فلوچارت نرمافزار |
55 |
فصل چهارم: محاسبات و تجزیه و تحلیل نتایج | 57 |
4-1- مقدمه | 58 |
4-2- مطالعه درستی عملکرد نرمافزار | 58 |
4-3- چگونگی بارگذاری پی | 60 |
4-3-1- پی صاف | 60 |
4-3-2- پی زبر | 61 |
4-4- ابعاد پی | 62 |
4-5- نمودار تنش کرنش | 62 |
4-6- نتایج ظرفیت باربری | 67 |
4-7- محاسبه ضرایب ظرفیت باربری | 68 |
4-8- مقایسه کار حاضر با تئوریهای گذشته | 71 |
عنوان | صفحه |
4-9- محاسبه نشست پی برج خنک کننده کازرون | 74 |
4-9-1- چگونگی انجام محاسبات | 74 |
4-9-2- نشست محاسبه شده | 75 |
4-10- مقایسه با تئوریهای گذشته | 76 |
4-10-1- نشست آنی | 77 |
4-10-2- نشست تحکیم | 79 |
4-11- محاسبه تنش مجاز پی حلقوی | 82 |
فصل پنجم: نتایج و پیشنهادات | 84 |
5-1- مقدمه | 85 |
5-1- نتایج | 85 |
5-2- پیشنهادات | 86 |
منابع | 87 |
فهرست اشکال
عنوان | صفحه |
شکل(1-1)- موقعیت جغرافیایی نیروگاه کازرون | 4 |
شکل(1-2)- نمایی از برجهای خنک کننده نیروگاه کازرون | 5 |
شکل(1-3)- تغییرات عدد نفوذ استاندارد با عمق در گمانههای مختلف | 7 |
شکل(2-1)- مکانیزم گسیختگی برش کلی | 13 |
شکل(2-2)- مکانیزم گسیختگی برش موضعی | 13 |
شکل(2-3)- مکانیزم گسیختگی برش سوراخ کننده | 14 |
شکل(2-4)- منحنیهای در نظر گرفته در روش لغزش-خط | 15 |
شکل(2-5)- مکانیزم گسیختگی در نظر گرفته شده توسط ترزاقی | 17 |
شکل(2-6)- مکانیزم گسیختگی در نظر گرفته توسط مایرهوف | 18 |
شکل(2-7)- مدل المان محدود مورد بهره گیری در روش مانوهاران و دسگوپا | 20 |
شکل(2-8)- جابجایی در زیر پی صاف | 20 |
شکل(2-9)- جابجایی در زیر پی زبر | 21 |
شکل(2-10)- تغییرات Nc با زاویه اصطکاک داخلی در روش مانوهاران و دسگوپا | 22 |
شکل(2-11)- تغییرات Nq با زاویه اصطکاک داخلی در روش مانوهاران و دسگوپا | 23 |
شکل(2-12)- تغییرات Nγ با زاویه اصطکاک داخلی در روش مانوهاران و دسگوپا | 23 |
شکل(2-13)- مدل در نظر گرفته شده به وسیله هاتف و بوشهریان | 25 |
شکل(2-14)- ظرفیت باربری محاسبه شده توسط هاتف و بوشهریان | 25 |
شکل(2-15)- مدل تفاضل محدود در نظر گرفته شده توشط زیو و وانگ | 26 |
شکل(2-16)- مقدار Nγ برای پی حلقوی در حالت صاف | 27 |
شکل(2-17)- مقدار Nγ برای پی حلقوی در حالت زبر | 27 |
شکل(2-18)- نمودار تعیین محاسبه μ1 | 29 |
شکل(2-19)- نمودار تعیین محاسبه μo | 29 |
شکل(2-20)- مقادیر تصحیح عمق بر اساس D/B و L/B | 30 |
عنوان | صفحه |
شکل(2-21)- ضریب اصلاح نشست تحکیم یک بعدی به مقدار واقعی[21] | 33 |
شکل(3-1)- مدل سازی کرنش مسطح و تقارن محوری | 37 |
شکل(3-2)- المانهای موجود در نرمافزار PLAXIS | 38 |
شکل(3-3)- پنجره تنظیمات کلی در نرمافزار PLAXIS | 38 |
شکل(3-4)- مدلسازی هندسی پی حلقوی برای محاسبه ظرفیت باربری | 40 |
شکل(3-5)- مدلسازی هندسی پی حلقوی برج خنک کننده | 41 |
شکل(3-6)- پنجره تنظیمات مدل مور-کولمب در نرمافزار PLAXIS | 44 |
شکل(3-7)- تاثیر اندازه مش روی ظرفیت باربری برای یک مدل | 47 |
شکل(3-8)- بهره گیری از مش ریز برای مشبندی مدل | 47 |
شکل(3-9)- تنشهای اولیه ناشی از وزن خاک | 49 |
شکل(3-10)- تنشهای اولیه ناشی از آب | 49 |
شکل(3-11)- پنجره تنظیمات محاسبات در نرمافزار PLAXIS | 53 |
شکل(3-12)- جابجاییهای زیر پی در زیربرنامه خروجی | 54 |
شکل(3-13)- پنجره تنظیمات منحنی در نرمفزار | 55 |
شکل (3-14)-فلوچارت مراحل ساخت و تعریف یک مدل در نرمافزار PLAXIS | 56 |
شکل(4-1)- مدل در نظر گرفته برای مطالعه عملکرد صحیح نرمافزار | 59 |
شکل(4-2)- مقایسه نتایج مدل آزمایشگاهی و عددی برای مطالعه عملکرد صحیح نرمافزار | 60 |
شکل(4-3)- چگونگی اعمال جابجایی در حالت پی صاف | 61 |
شکل(4-4)- چگونگی اعمال جابجایی در حالت پی زبر | 61 |
شکل(4-5)- مش تغییر شکل یافته در پایان واکاوی | 62 |
شکل(4-6)- تغییرات تنش در برابر جابجایی | 63 |
شکل(4-7)- تغییرات تنش در برابر جابجایی | 63 |
شکل(4-8)- تغییرات تنش در برابر جابجایی | 64 |
شکل(4-9)- تغییرات تنش در برابر جابجایی | 64 |
عنوان | صفحه |
شکل(4-10)-گسیختگی زیر پی | 65 |
شکل(4-11)-کنتورهای تنش قائم هنگام گسیختگی پی | 66 |
شکل(4-12)- تغییرات ظرفیت باربری در برابر عمق پی | 68 |
شکل(4-13)- مقایسه نتایج نشست روش عددی با کارهای قبل با فرض پی صاف | 73 |
شکل(4-14)- مقایسه نتایج نشست روش عددی با کارهای قبل با فرض پی زبر | 73 |
شکل(4-15)- مش تغییر شکل یافته در انتهای واکاوی در زیر پی برج خنک کننده | 75 |
شکل(4-16)- نتایج محاسبات نشست آنی و تحکیم پی حلقوی | 76 |
شکل(4-17)- مقایسه نتایج نشست روش عددی با کارهای قبل با فرض B=10 | 78 |
شکل(4-18)- نتایج مقایسه نتایج نشست روش عددی با کارهای قبل با فرض B=5 | 78 |
شکل(4-19)- تغییرت ضریب فشار آب حفرهای B در برابر درجه اشباع | 80 |
شکل(4-20)- نتایج مقایسه نتایج نشست روش عددی با تئوری تحکیم با فرض B=5 | 80 |
شکل(4-21)- نتایج مقایسه نتایج نشست روش عددی با تئوری تحکیم با فرض B=10 | 81 |
فهرست جداول
عنوان | صفحه |
جدول(1-1)- خصوصیات فیزیکی و مکانیکی خاک در محل برجهای خنک کننده واحد HRSG سیکل ترکیبی نیروگاه کازرون | 6 |
جدول(2-1)- مقدار Nγ برای اصطکاک مختلف بین خاک و پی | 24 |
جدول(3-1)- پارامترهای در نظر گرفته شده در محاسبات ظرفیت باربری | 44 |
جدول(3-2)- پارامترهای در نظر گرفته شده در محاسبات نشست | 45 |
جدول(4-1)- پارامترهای در نظر گرفته برای مطالعه عملکرد صحیح نرمافزار | 59 |
جدول(4-2)- نتایج ظرفیت باربری محاسبه شده در زیر پی صاف | 67 |
جدول(4-3)- نتایج ظرفیت باربری محاسبه شده در زیر پی زبر | 67 |
جدول(4-4)- نتایج محاسبه شده در مدل عددی | 69 |
جدول(4-5)- نتایج محاسبه شده در مدل عددی | 70 |
جدول(4-6)- نتایج محاسبه شده در مدل عددی | 70 |
جدول(4-7)- مقایسه ضرایب ظرفیت باربری محاسبه شده کار حاضر با تئوریهای موجود در پی دایرهای | 72 |
جدول(4-8)- مقایسه ضرایب ظرفیت باربری محاسبه شده کار حاضر با تئوریهای موجود در پی دایرهای | 72 |
جدول(4-9)- محاسبه ظرفیت باربری مجاز پی برج خنک کننده نیروگاه کازرون | 83 |
علائم و تعاریف
φ d: | زاویه اصطکاک داخلی زهکشی شده |
φ u: | زاویه اصطکاک داخلی زهکشی نشده |
Cd: | مقاومت برشی زهکشی شده |
Cu: | مقاومت برشی زهکشی نشده |
γd: | وزن مخصوص خشک |
γsat: | وزن مخصوص اشباع |
E: | مدول یانگ |
ν: | نسبت پواسون |
Cs: | ضریب تورم |
Cc: | ضریب فشردگی حجمی |
e: | نسبت تخلخل |
u: | فشار اب حفرهای |
γomp: | وزن مخصوص خاک ترکیبی |
Ccomp: | چسپندگی خاک ترکیبی |
φ d: | زاویه اصطکاک داخلی زهکشی شده |
OCR: | نسبت پیش تحکیمی |
qu: | ظرفیت باربری نهایی |
qa: | ظرفیت باربری مجاز |
B: | عرض پی نواری |
L: | طول پی |
Df: | عمق پی |
FS: | ضریب اطمینان |
Nγ،Nc،Nq: | ضرایب ظرفیت باربری |
d: | اصطکاک بین پی و خاک |
ri: | شعاع داخلی پی حلقوی |
r: | شعاع خارجی پی حلقوی |
Si: | نشست آنی |
Sc: | نشست تحکیم |
σ: | تنش اولیه |
ko: | ضریب فشار خاک در حالت سکون |
kp: | ضریب فشار خاک در حالت مقاوم |
A: | ضریب فشار آب حفرهای |
ψ: | زاویه اتساع |
G: | مدول برشی |
K: | مدول بالک |
Eoed: | سختی بارگذاری ادئومتری |
x K: | ضریب نفوذپذیری در جهت افقی |
z K: | ضریب نفوذپذیری در جهت قائم |
|
|
چکیده
امروزه کم و بیش از پیهای حلقوی برای سازهها بویژه سازههایی که حالت تقارن محوری دارند بهره گیری میگردد. در این پژوهش یک مطالعه عددی روی ظرفیت باربری و نشست پی حلقوی انجام گردید. برای مدل سازی از نرمافزار PLAXIS بهره گیری گردید. پارامترهای مصالح از مشخصات خاک رس محل ساخت برجهای خنک کننده سیکل ترکیبی نیروگاه کازرون انتخاب گردید. برای مدل سازی مصالح از مدل مور-کولمب بهره گیری گردید. محاسبات ظرفیت باربری در دو حالت پی صاف و پی زبر انجام گردید و بر اساس آن ضرایب ظرفیت باربری محاسبه گردید. نشست پی حلقوی برج خنک کننده نیروگاه کازرون محاسبه گردید. سپس بر اساس محاسبات ظرفیت باربری و نشست، ظرفیت باربری مجاز پی حلقوی نیروگاه کازرون محاسبه گردید. از نتایج حاصل مشخص گردید که ظرفیت باربری پی زبر به مقدار قابل ملاحظهای از ظرفیت باربری پی صاف بیشتر می باشد. همچنین مشخص گردید که با افزایش ri/ro (نسبت شعاع داخلی به شعاع خارجی پی حلقوی) رفتار پی حلقوی به پی نواری نزدیک میگردد. نتایج بدست آمده از محاسبات ظرفیت باربری و نشست با نتایج تئوریها و روابط موجود مقایسه شده می باشد.
کلمات کلیدی: پی حلقوی، نسبت شعاع، ظرفیت باربری، نشست
Abstract
Nowadays, more and more ring footings are used in practice special for axisymmetric structures. In this research, a numerical analysis was performed using PLAXIS software for calculating bearing capacity and settlement of ring footing. The parameters used in this research are the results of geotechnical studies of Kazeroon cooling tower. The analysis was carried out using Mohr-Coulomb’s criterion for soil.
Bearing capacity was calculated for smooth and rough ring footing and then the bearing capacity factors were calculated. Settlement of Kazeroon cooling tower was calculated. The analysis indicated that the bearing capacity of rough ring footing is obviously higher than the bearing capacity of smooth footing. In addition, the analysis indicated that behavior of ring footing get to behavior of strip footing with increase ri/ro, which is the ratio of internal radius to external radius of the ring. Finally, the results were compared with those available in the literature.
Keywords: Ring footings, Radius ratio, bearing capacity, Settlement
فصل اول
کلیات
1-1- مقدمه:
پروژههای عمرانی، متشکل از دو قسمت روسازه و زیرسازه میباشد. زیرسازه غالبا به بخشی اطلاق میگردد که در تماس با خاک و در طریقه انتقال مستقیم بار روسازه به خاک بستر یا اطراف مشارکت دارد. انتقال بار از رو سازه به زمین توسط عضوی به نام پی انجام میگردد. تأثیر پی یا فونداسیون به عنوان یک قسمت انتقالی در ابنیه، قابل تحمل کردن تنشهای نسبتا بزرگ موجود در اجرای زیرزمین سازه از قبیل ستون، پایه و یا دیوار برای خاک می باشد. خاکها و مصالح طبیعی موجود در سطح زمین در مقایسه با اجزای روسازه از قبیل مصالح ساختمانی متداول، مانند بتن و فولاد، مقاومت و توان باربری نسبتا پایینی دارند. مهندسی پی هنر بکارگیری علوم سازه، ژئوتکنیک و قضاوت مهندسی در ارتباط با تحلیل و اجرای پی بوده به نحوی که با رعایت اصول فنی، اجرایی، پایداری و اقتصادی،نهایتا سیستم پی بهینهای حاصل گردد. جهت شکل گیری یافتن اهداف فوق مهندس پی بایستی درک مناسبی از رفتار و عملکرد متقابل و به تعبیری دیگر، اندرکنش خاک و سنگ بستر، و نیز شرایط روسازه را داشته باشد.
از ملزومات اساسی واکاوی و طراحی پی تعیین توان باربری (ارزیابی مقاومت خاک و سنگ)، برآورد اندازه تغییرات حجمی و فشردگی بستر بر اثر بارگذاری(تخمین اندازه نشست خاک) و طراحی سازهای میباشد که در دو گام اول هندسه پی در پلان و عمق استقرار آن تعیین گردیده و سپس طراحی سازهای و یا طراحی داخلی بر اساس تنشهای داخلی بر اثر نیروهای خارجی صورت میگیرد که شامل انتخاب مصالح، تعیین ضخامت پی و در صورت لزوم چگونگی مسلح کردن آن می باشد. کنترل پایداری و طراحی خارجی نیز از ضروریات تحلیل و طراحی بوده و در نهایت کفایت سیستم طراحی شده به لحاظ اجرایی و اقتصادی مورد ارزیابی قرار میگیرد[1].
پیها به لحاظ عمق استقرار پی به دو گروه پیهای سطحی و پیهای عمیق تقسیم بندی میگردد. پیهای سطحی از متداولترین پیها بخصوص برای پروژههای ساختمانی می باشد که اغلب عمق استقرار آنها کمتر از عرضشان می باشد. پیهای سطحی شامل پیهای منفرد، مرکب، نواری و گسترده میباشد. امروزه برای حالتهایی که تقارن محوری هست از پیهای دایرهای و حلقوی بهره گیری میگردد. برای پی سازههایی مانند پایههای پلها، برجهای آبی، سیلوها و … از پیهای حلقوی بهره گیری میگردد. به لحاظ اقتصادی بهره گیری از پیهای حلقوی اندازه بهره گیری از مصالح را کاهش میدهد. کشورهایی که در آن مصالح اولیه برای ساخت از نظر هزینه قیمت بالایی را ایجاد میکند، بهره گیری از پیهای حلقوی گسترش بیشتری یافته می باشد.
در کشور ما ایران نیز از پیهای حلقوی بهره گیری میگردد. برای برجهای خنک کننده و واحد HRSG سیکل ترکیبی نیروگاه کازرون از پیهای حلقوی بهره گیری شده می باشد.
1-2- موقعیت نیروگاه کازرون
محل نیروگاه کازرون در کیلومتر 10 جاده کازرون-فراشبند(روستای بلیان) و کیلومتر 4 جاده اختصاصی نیروگاه سیکل ترکیبی کازرون میباشد. موقیت جغرافیایی محل در شکل(1-1) مشخص شده می باشد[2].
1-3- زمین شناسی عمومی منطقه
محدوده مورد مطالعه جزء واحد زمین شناسی زاگرس چین خورده میباشد که در جنوب غربی ایران واقع گردیده می باشد. پهنای این واحد 150 تا 250 کیلومتر تخمین زده میگردد. طریقه عمومی این منطقه شمال غربی- جنوب شرقی می باشد و در آن رسوبات پالئوزوئیک، مزوزوئیک و ترشیری به گونه هم شیب روی هم قرار دارند. این رسوبات پوششهای حاشیه قارهای شرق پلاتفرم عربستان را تشکیل میدادهاند[2].
شکل(1-1)- ( ) موقعیت جغرافیایی نیروگاه کازرون
شکل(1-2)- نمایی از برجهای خنک کننده نیروگاه کازرون
1-4- مطالعات ژئوتکنیک
براساس مشاهدات صحرایی، مطالعه نمونهها و نتایج حاصل از آزمایشهای آزمایشگاهی، قشرهای تحت الارضی در محدوده مورد نظر اکثرا شامل رس کم پلاسیسیته به رنگ قهوهای میباشد. این لایه ها در بعضی اعماق با مقدار کمی ماسه همراه هستند. براساس طبقهبندی متحد خاک از نوع CL میباشد. سطح آب زیرزمینی به گونه دقیق و با بهره گیری از پیزومتر سنجیده شده می باشد. با در نظر داشتن وجود پیزومتر در محل اندازهگیری سطح اب در طول اجرای پروژه امکان پذیر بود. تراز آب زیرزمینی قبل از اجرای پروژه در عمق 26 متری از سطح زمین قرار داشت.
***ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود می باشد***
متن کامل را می توانید دانلود نمائید
زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)
اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه
با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند
موجود می باشد
تعداد صفحه :113
قیمت : 14700 تومان