بررسی ژئوتکنیکی اندرکنش پی های رادیه و گروه شمع، ارزیابی دو مورد عملی
تعیین ظرفیت باربری، برآورد نشست، تحلیل پایداری در صورت لزوم و طراحی سازه یی و ملاحظات اجرایی و اقتصادی پنج معیار عمده ی طراحی پی ها هستند که معمو ً لا در سه مورد نخست، مهندسین ژئوتکنیک نقش عمده یی را به عهده دارند . در مورد پیدهای سطحی معیار کنترل نشست بیش از ظرفیت باربری پی اهمیت می یابد

در مواجهه با بارهای سنگین سازه یی ابتدا پی های رادیه مورد نظر طراحان قرار م ی گیرند که علی رغم عملکرد مناسب آنها، به جهت تقویت عملکرد، می توان از سیستمهای رادیه شناور، بهسازی خاک زیر پی و در نهایت
از کاملترین سیستمهای پی سازی یعنی رادیه و گروه شمع بهره جست . در حالت اخیر، علاوه بر افزایش توان باربری، نشست پی نیز کاهش می یابد . در ای ن سیستمهای اندرکنشی چهار اندرکنش مهم یعنی رادیه و گروه
شمع، رادیه و خاک، شمع و خاک و شمع ها با یکدیگر مشهودند .

با این تعریف، هرگاه از سیستم رادیه وگروه شمع نام برده می شود، منظور این است که هم پی رادیه و هم گروه شمع در باربری کلی زیرسازه ایفای
نقش می کنند و از قابلیت هیچ یک از آنها در این خصوص صرف نظر نمی شود . ایده ی تلفیق پی های رادیه وگروه شمع، ایده یی نوین در مهندسی ژئوتکنیک است که توسط محققین بسیاری پیشنهاد شده است

در طراحی سیستمهای مرکب رادیه و شمع روشهای مختلفی وجود دارد که از جمله ی آنها می ت وان به روش رادیه ی صلب، روشهای عددی و اجزای محدودی اشاره نمود . در هر یک از این روشها فرضیاتی برای تحلیل نیروها و توزیع آنها در اجزای سیستم وجود دارد . در این پژوهش هدف بررسی روشهای موجود در آنالیز وطراحی سیستمهای رادیه و گروه شمع است که در نهایت جدیدترین ر وشها در این زمینه ارائه شده اند و با دو. مثال عملی مقایسه گردیده اند و به صورت کاربردی مورد استفاده قرار گرفته اند
2. ملاحظات کلی طراحی سیستمهای مرکب رادیه و گروه شمع
شکل 1، تصویری شماتیک را از یک سیستم مرکب رادیه و گروه شمع با نیروهای وارده، نشان می دهد . این سیستم مرکب باید برای مواردی چون حداکثر ظرفیت باربری ژئوتکینکی، کنترل نشست کلی، تامین سختی لازم، کنترل نشست غیر یکنواخت، پایداری جانبی و همچنین ظرفیت باربری سازه یی طراحی شود
شکل 1: نمایش سیستم مرکب رادیه و گروه شمع تعیین ظرفیت باربری این سیستمها به دو صورت قابل انجام است : اینکه از یک ضریب اطمینان کلی برای سیستم استفاده شود تنش مجاز ) یا اینکه طراحی در حالت حدی انجام پذیرد (طراحی به حالت حدی کنترل نشست و چرخش سازه نیز با توجه به نوع سازه، بر اساس آیین نامه های معتبر انجام می شود
پیشنهاد شده است . این سه Randolph برای طراحی پی های مرکب سه طراحی کلی روند عبارتند از : روش سنتی طراحی شمعها برای بخش عمده ی بارها )، روش شمع خزشی (طراحی شمعهابرای بارهای سرویس به نحوی که در 70 تا % 80 مقاومت نهایی شروع به حرکت کنندو روش کنترل نشست غیریکنواخت بیشترین کاربرد پی های مرکب زمانی است که رادیه می تواند ظرفیت Poulos بر اساس توصیه ی 1991
باربری کلی زیرسازه را تامین کند، اما برای اجتناب از نشستهای بیش از مقادیر مجاز از تعدادی شمع در زیرآن استفاده می شود، به عنوان مثال در مواجهه با خاکهای نرم نشست پذیر یا تورم زا که قابلیت رادیه را کم می کنند. قابل ذکر است که در یک تنش یکسان، مقدار نشست پی های رادیه بیش از پی های منفرد است،
زیرا به دلیل ابعاد بزرگتر، اعماق بیشتری را تحت تنش قرار می دهد . به همین دلیل استفاده از گروه شمع درکاهش نشست کلی سیستمهای مرکب بسیار حایز اهمیت است . به طور ساده تر می توان نشست یک پی را با عرض B تنش تماسی خاک و پی و ،q ، سختی خاک ،K ، نشان داد که در این رابطه S=KqB رابطه ی کلی برای دو فونداسیون خاص، q و K پی هستند . بنا بر توضیحات فوق الذکر، در صورت ثابت بودن دو پارامترفونداسیون با عرض بیشتر، نشست بیشتری خواهد داشت . شکل 2 نشان دهنده ی رفتار کلی اندرکنشی بار -نشست رادیه، گروه شمع و تلفیق رادیه و شمع است که با تلفیق آنها، مهمترین تغییر، کاهش نشست مجموعه است

3. آنالیز و طراحی ژئوتکنیکی پی های مرکب رادیه و گروه شمع به روش معمول
گاه از ظرفیت باربری رادیه در طراحی ژئوتکنیکی صرف نظر می شود و کل بار برای طراحی شمعها در نظرگرفته می شود . در این حالت رادیه تنها به عنوان یک سر شمع عمل می کند و این روند طراحی غیر اقتصادی است. ذکر این نکته قابل توجه است که برای به کارگیری ظرفیت باربری جداری شمع ها، اندکی جابجایی کافی، در صورتی که رادیه در نشستهای بیشتری به حداکثر مقاومت mm 1در حدود خود می رسد . بنابراین، در صورت وجود تعداد بهینه ی شمعها و اجازه ی نشست کمی بیشتر به سیستم، رادیه نیز در باربری سهیم خواهد بود و بار نسبتًا زیادی را حمل خواهد کرد . برای آنالیز ظرفیت باربری این Poulos and Davis سیستمها، فرضیات و روشهای متعددی وجود دارد . اولین روش دستی توسط 1980برای آنالیز این سیستمها، پی شنهاد شده است.اما روشی که در برگیرنده ی همه ی روشهای دیگر و در حقیقت از جمله ی کاملترین روشها است، با این فرضیات است که او ً لا توزیع بار بین شمع ها از روش به دست می آید و رفتار بار نشست رادیه و شمع نیز به صورت سهموی منظور می شود که البته می توان این منحنی را با سه قسمت خطی تقریب زد . بر اساس رفتاربار قائمی که کل ظرفیت باربری شمع ها را به کار ،PA ، سختی محوری پی رادیه Kr که در این رابطه و سایرین ارائه شده Poulos می گیردهستند. پارامترهای این رابطه به کمک روابط و روشهایی که توسط است، قابل محاسبه اند . در برآورد نشست این سیستمها، با اندک جابجایی شمع ها کل مقاومت جداری به کار گرفته شده، سیستم شروع به حرکت می نماید . در حالیکه برای تسلیم رادیه، جابجایی های قابل توجه ی لازم است. همچنین پی های رادیه، اصو ً لا برای رسیدن به حد تسلیم، باید بارهای بسیار سنگینی را متحمل شوند و . بسیار بالایی هستند (qsafe) در حقیقت به لحاظ تئوریک و در عمل، رادیه ها دارای ظرفیت باربری ایمن بنابراین در صورتی که نشست مورد ملاحظه قرار گیرد، بار مربوط به نشست مجاز، عمومًا در مقادیر بسیارکمتر از ظرفیت باربری رادیه اتفاق می افتد و به همین دلیل می توان نشست را منحصرًا برای گروه شمع مورد ملاحظه و محاسبه قرار داد.
محاسبه ی نشست گروه شمع، بر اساس آنالیز نشست در صفحه یی موسوم به صفحه ی خنثی انجام می شو د. این صفحه محلی است که در آن جابجایی شمع و خاک به عنوان یک سیستم اندرکنشی، نسبت به هم صفرمی شوند. محل صفحه ی خنثی با توجه به اصطکاک جداری منفی به وجود آمده در اطراف شمع بر اثر نشست خاک کنار شمعها و نیروی محوری شمعها و مقاومت ژئوتکنیکی آنها قابل محاسبه اس ت. این صفحه عمومًا 2 ارتفاع شمع قرار دارد
4. آنالیز و طراحی ژئوتکنیکی پی های مرکب به روش جدید پیشنهادی
این روش که روش پیشنهادی در این پژوهش است، بر مبنای محاسبات نشست در صفحه ی خنثی و آنالیزچند مرحله یی رادیه و شمع ها قرار دارد . در روش اخیر فرض می شود که رفتار بار - نشست رادیه و گروه شمع در سطح بارگذاری سرویس، تقریبًا به صورت خطی یا یک تابع معلوم باشد.با توجه به شکل 3، ابتدا تعدادی شمع برای سیستم در نظر گرفته می شود . اگر بار وارد بر سیستم رادیه و گروه و شمعها سهم P1m = باشد، با فرض استقلال رفتار رادیه و شمعها، این بار توسط رادیه سهم رادیه P شمع برای S1p برای رادیه و S1m به ترتیب P1p و P1m حمل می شود . نشستهای حاصل از بارهای P1p = شمعها گروه شمع در نظر گرفته می شود . نشست گروه شمع در صفحه ی خنثای مربوط به تعداد شمع در نظر گرفته شده محاسبه می گردد . بدین ترتیب مقدار نشست متناسب با شدت بار وارده در آن سطح است . اما از آنجا که سیستم به صورت یکپارچه و نه مستقل، عمل می کند، نشستهای رادیه و گروه شمع برابر است. بنابراین داریم: بدین ترتیب هرگاه مقادیر نشست به دست آمده در دو آنالیز رادیه و گروه شمع برابر نباشند، می توان سهم باربری را تغییر داد و مقادیر نشست مجدد هر یک ا ز دو زیرسیستم را محاسبه نمود . بارهای وارد بر مجموعه نمایش داده می شوند فرض رفتار خطی بار - نشست برای سهولت در محاسبات دور دوم است . در صورتی که در این حالت نشستهای رادیه و گروه شمع برابر شوند و در محدوده ی مجاز نیز قرار گیرند، محاسبات پایان یافته، سهم بار هر یک از دو زیر سیستم مشخص می شود . در این حالت تعداد شمعها در حالت بهینه قرار دارد . در غیر این صورت باید تعداد شمعها را افزایش داد تا نشست حاصل کمتر شود . همچنین هرگاه نشست بسیار کمی در سیستم رخ دهد، این مساله نشانگر تعداد شمع بیش از تعداد بهینه در سیستم یا استفاده از شمعهای قطور و عمیق است که می تواند کاهش یابد.