بررسی عددی اثر پارامترهای شمع مارپیچ بر روی ظرفیت باربری محوری فشاری آن

در طی 170 سال گذشته به طرق مختلفی از شمعهای مارپیچ در مسائل مختلف مهندسی عمران مهندسی استفاده شده است.امروزه نیز به دلیل تقاضای رو به افزایش استفاده از شمعهای مارپیچ ، درک رفتار و عملکرد این نوع شمع خاص جهت طراحی موثر و کارآمد آن، بسیار ضروری است. در این مقاله، ابتدا دو شمع مارپیچ تست شده در محل در خاک رسی و ماسهای تحت بار محوری فشاری با استفاده از نرم افزار قدرتمند اجزای محدودی ABAQUS صحت سنجی گردیدند. با توجه به ایده آل سازی پره های مارپیچ به صورت صفحاتی افقی، از شرایط تقارن محوری برای مدلسازی اینگونه از شمع های خاص استفاده شد. همچنین رفتار خاک به صورت الاستوپلاستیک، با مدل رفتاری موهر-کولمب و رفتار شمع نیز به صورت الاستیک مدل شد. پس از صحت سنجی شمع مارپیچ در ادامه به مطالعه پارامتری شمعهای مارپیچ تنها با قطرهای مختلف بدنه و پره های مارپیچ و همچنین نسبتهای متفاوت فاصله بین پره ها به قطر آنها (S/D) در نهشته های خاک همگن ماسهای و رسی پرداخته شد. شمع تا حداکثر تغییر مکان محوری مجاز خود جابهجا شد و بار نهایی تحت این جابه جاییی قرائت گردیده است. مقادیر متفاوت بار-جابه جایی برای شمعهای مارپیچ به دست آورده شد و نتایج بیانگر این بود که هرچه قطر بدنه و قطر پره های مارپیچ افزایش یابد، ظرفیت باربری فشاری نیز در حال افزایش می یابد. همچنین با افزایش فاصله بین پره های مارپیچ مکانیسم گسیختگی در هر دو خاک از حالت برش استوانه ای به سمت حالت باربری انفرادی پیش میرود به گونه ای که در نسبتهای بالای S/D تقریبا هیچگونه تداخلی بین حبابهای تنش پره های مارپیچ مشاهد نمیشود.