Seismic Behavior of Soils

Views:
 
Category: Education
     
 

Presentation Description

No description available.

Comments

Presentation Transcript

Slide1:

الدكتور المهندس :مهند طلال العفاش سلوك الترب تحت تأثير الزلازل Seismic Behavior of Soils

Slide2:

محتوى المحاضرة : الأضرار الزلزالية الأمواج الزلزالية الخصائص الديناميكية للتربة - الغضار - الرمل اختبار العمود الرنان اختبار القص البسيط الدوري اختبار القص البسيط المباشر الفتلي اختبار الضغط ثلاثي المحاور الدوري حساب معامل القص و نسبة التخامد في الرمل حساب معامل القص و نسبة التخامد في الغضار قدرة التحمل الديناميكية للأساسات السطحية قدرة التحمل الزلزالية و الهبوط في الترب الحبيبية سلوك الترب الحبيبية الزلزالي في حالة نشوء ضغط ماء مسامي

Slide4:

r -2 r -2 r -0.5 r -1 r -1 r Shear wave Vertical component Horizontal component Shear window Rayleigh wave Relative amplitude + + + + - - + + نوع الأمواج النسبة المئوية من الطاقة الكلية أمواج ريلي 67 أمواج القص 26 أمواج الضغط 7 Compression wave Waves

Waves :

Waves Rayleigh, R Surface Shear,S Secondary Compression, P Primary

Slide10:

Material P wave Velocity (m/s) S wave Velocity (m/s) Air 332   Water 1400-1500   Petroleum 1300 - 1400   Steel 6100 3500 Concrete 3600 2000 Granite 5500 – 5900 2800 - 3000 Basalt 6400 3200 Sandstone 1400 – 4300 700 - 2800 Limestone 5900 – 6100 2800 – 3000 Sand (Unsaturated) 200 – 1000 80 - 400 Sand (saturated) 800 – 2200 320 - 880 Clay 1000 – 2500 400 - 1000 Glacial Till (Saturated) 1500 – 2500 600 - 1000 حيث أن Vp : سرعة الموجات الأولية . Vs : سرعة الموجات الثانوية ρ : كثافة الوسط density of the medium μ : م عامل القص Shear Modulus κ : المعامل الحجمي Bulk Modulus

Slide11:

ال خصائص الديناميكية للتربة Dynamic Soil Properties * طبيعة و توزع الدمار الناتج عن الزلازل يتأثر بشكل كبير بالمواصفات الديناميكية للتربة و بالتالي استجابة التربة للتحميل الدوري و الديناميكي. * الخصائص الديناميكية للتربة لا يقتصر استخدامها على المسائل الديناميكية و إنما تستخدم أيضاً في بعض المسائل غير الديناميكية. * استجابة التربة للتحميل الدوري و التحميل الديناميكي ترتبط بشكل مباشر بالخصائص الديناميكية للتربة. * تشمل الهندسة الجيوتكنيكية الزلزالية نطاق واسع من أشكال التحميل و ميكانيكيات الانهيار المحتملة. تؤثر خصائص التربة بشكل كبير في انتشار الامواج في التربة و التي تتسبب في حدوث مستويات انفعال منخفضة في التربة. سيتم استعراض طرق مختلفة لقياس سلوك التربة عند انفعال منخفض و مرتفع في الحقل و في المخبر .

الخصائص الديناميكية للتربة:

الخصائص الديناميكية للتربة معامل القص Shear Modulus & نسبة التخميد Damping Ration أهم عاملين لوصف سلوك التربة بتأثير الحمولات الدينامكية يوجد عدة طرق لإيجاد العاملين •طرق مخبريه أهمها : العمود الرنان Resonant Column Test ثلاثي المحاور الدوري Cyclic Triaxial Test القص البسيط الدوري Cyclic Simple Shear Test •طرق حقلية أهمها : الطرق الجيوفيزيائية : مثل MASW اختبار تحميل الصفيحة الدوري Cyclic Plate Load Test •طرق تحليلية : تشتمل على مجموعة علاقات تم إيجادها بعد عدة أبحاث على أنواع معينة من الترب يتأثران وبشكل كبير بنسبة الانفعال “Shear Strain”

الخصائص الديناميكية للتربة:

الخصائص الديناميكية للتربة معامل القص Shear Modulus & نسبة التخميد Damping Ration • ملاحظات هامة لحالة التحميل الديناميكي الزلزالي وفق الكود FEMA نستطيع إيجاد G/Gmax بالاعتماد على صنف الموقع Site Class وعامل الاستجابة الطيفية للأدوار القصيرة S DS

Slide14:

 

Slide16:

في أغلب الحالات , يمكن إفتراض أن : 3- حسب الرمل : Sand * تم تنفيذ عدة تجارب ثلاثي محاور مصرفة على عدد من أنواع الرمل منها ( رمل اوتاوا القياسي , رمل Fort Peck , رمل Canp Cooke ), هذه الاختبارات تم تنفيذها باستخدام اجهادات محيطية فعالة مختلفة و نسب انفعال محوري, بحيث يتم تحديد قوة الانضغاط باستخدام العلاقة: : الاجهاد الرئيسي الفعال الثانوي. : الاجهاد الرئيسي الفعال الاساسي عند الانهيار. * من أجل قيمة معروفة ل فإن قيمة تنخفض في البداية مع زيادة نسبة الانفعال إلى قيمة أصغرية ثم بعد ذلك تزداد. حيث : زاوية احتكاك التربة المصرفة . * مبدئياً العلاقة خطية بين نسبة الانفعال و قيمة , بحيث زاوية احتكاك التربة الديناميكية:

Slide17:

- نلاحظ من الشكل أن قيمة تتناقص تدريجياً مع ارتفاع سرعة التحميل ,حتى تصل قيمة أصغرية ثم تبدأ بالازدياد. و هذا موافق لانخفاض زاوية احتكاك التربة بمقدار درجتين عندما تصل سرعة التحميل إلى قيمة مساوية :

Slide18:

خصائص متانة و تشوه الترب تحت تأثير الحمولة المؤقتة : * نفذ Casagrande and Shannon (1949) أولى الاختبارات لدراسة الجهاد – التشوه و المتانة لرمل مانشستر (Manchester Sand) وغضار كامبردج (Cambridge Clays) . * بالاستناد إلى تغيرات الاجهاد-الانفعال مع الزمن لعينة من غضار كامبردج غير المحاطة جانبياً و تحت تأثير تحميل ستاتيكي و مؤقت , يمكن استنتاج : 1- : قوة الانضغاط غير المحصور

Slide20:

2- معامل مرونة التربة تحت تأثير الحمولة المؤقتة هو تقريباً ضعفي معامل مرونة التربة تحت تأثير التحميل الستاتيكي .

Slide21:

* استناداً إلى الاختبارات التي أجراها Casagrande and Shannon (1949) على رمل مانشستر يمكن استنتاج مايلي:

Slide22:

اختبار العمود الرنان: * تم استخدام هذا الاختبار لأول مرة في اليابان من قبل و * يتكون اختبار العمود الرنان بشكل أساسي من عمود تربة يتم تحريضه ليهتز وفق أحد أطواره الطبيعية ,بحيث أنه عند معرفة تواتر الطنين , يمكن معرفة سرعة الأمواج بسهولة , و بالتالي معرفة معامل القص ونسبة التخامد من أجل انفعالات صغيرة . * يمكن تحريض عمود التربة في جهاز العمود الرنان بشكل طولي أو بالفتل * سرعة الأمواج الطولية عند حدوث الطنين :

Slide23:

اختبار العمود الرنان:

Slide24:

حيث : واحدة وزن التربة. : وزن القطع فوق العينة. و بالتالي : و نحصل على التواتر الطبيعي للتربة : في أي اختبار عمود رنان , تكون قيمة معروفة و بالتالي من الجدول التالي يمكن ايجاد قيمة :

Slide25:

و يكون معامل مرونة التربة : كذلك : في العينات الاسطوانية المحرضة بواسطة الفتل في أجهزة العمود الرنان , فإن انفعال القص يتراوح بين الصفر في المركز إلى القيمة الأعظمية على محيط العينة و بالتالي من الصعب تحديد القيمة الممثلة للانفعال الفعلي. للسبب السابق يتم استخدام عينات تربة اسطوانية مجوفة لتحديد معامل القص و نسبة التخامد في حالة حدوث سعات انفعال كبيرة. بينت نتائج الاختبارات لهذه العينات المجوفة : أن قيمة متوسط انفعال القص في عينة التربة لا يتغير بشكل كبير بين القيمة الأعظمية و القيمة الأصغرية. تنخفض قيمة معامل القص مع انخفاض انفعال القص و يزداد الانخفاض بشكل أسرع من أجل و هذا ينطبق على جميع أنواع الترب.

Slide26:

معامل القص الذي يتم تحديده تجريبياً هو معامل القص القاطع من النقاط الحدية في المخطط الهيستيري. عندما تكون سعة الانفعال صغيرة بحيث تكون قيمة أكبر مقارنة مع تلك التي نحصل عليها من أجل مستوى انفعال أكبر . تحديد التخامد الداخلي ( التخامد الهيستيري): في حالة الاهتزاز الحر لجملة كتلة –نابض –مخمد : و يعطى التخامد بالعلاقة : حيث : اللوغاريتم التناقصي. : نسبة التخامد. حيث : كتلة عينة التربة.

Slide28:

اختبار القص البسيط الدوري : هو اختبار مناسب لتحديد معامل القص و نسبة التخامد في الترب, و هو أداة مناسبة لدراسة تميع الترب المفككة المشبعة . عينة التربة المستخدمة ارتفاعها مع طول(أو قطر) و يتم تعريضها إلى إجهاد شاقولي فعال و إجهاد قص دوري . يعطى معامل قص التربة في اختبار القص المباشر الدوري بالعلاقة : يمكن الحصول على نسبة التخامد من أجل سعة تشوه قص معطاة من المخطط الهيستيري الاجهاد-الانفعال :

Slide29:

يبين الشكل التالي طبيعة سلوك اجهاد القص-انفعال القص لرمل كثيف تحت تأثير تحميل دوري:

Slide30:

فوائد استخدام اختبار االقص المباشر الدوري : يمثل هذا الاختبار الشروط الحقلية للتربة بشكل جيد . توفر عينات التربة الكاملة في اختبارات العمود الرنان نتائج جيدة حتى سعة انفعال قص مساوية , بينما توفر العينات المفرغة المستخدمة نتائج جيدة ضمن مجال شدة انفعال - - بينما يمكن استخدام اختبار القص المباشر الدوري من أجل مجال أكبر لانفعال القص - ( و هو مجال الانفعال الفعلي خلال الزلازل). لا يمكن قياس ضغط الماء المسامي خلال اهتزاز عينات التربة المشبعة في اختبار العمود الرنان, بينما يمكن ذلك في اختبار القص المباشر الدوري.

Slide31:

القص المباشر الفتلي الدوري: يستخدم هذا الاختبار لدراسة سلوك الترب المعرضة للتحميل الدوري, تميع التربة, قياس ضغط الماء المسامي . يستخدم في هذا الاختبار عينات حلقية نصف قطرها الداخلي و نصف قطرها الخارجي بينما الارتفاع الداخلي للعينة هو و الارتفاع الخارجي . يتم تعريض العينة في البداية إلى اجهاد شاقولي فعال و اجهاد أفقي فعال داخلي و خارجي ,ثم يتم تطبيق اجهاد قص دوري . عند تطبيق اجهاد القص , فإن الخط يتحرك إلى الموقع و بالتالي يعطى انفعال القص بالعلاقة:

Slide32:

يمكن تحديد معامل القص للعينة المختبرة باستخدام العلاقة التالية: بينما يمكن تحديد نسبة التخامد الموافقة لشدة انفعال القص باستخدام :

Slide33:

اختبار الضغط ثلاثي المحاور الدوري: Cyclic Triaxial Test توفر اختبارات الضغط ثلاثي المحاور الدوري عدة خصائص للتربة منها معامل المرونة و نسبة تخامد التربة . في هذا الاختبار يتم تعريض عينة التربة إلى ضغط محيطي , ثم يتم تطبيق اجهاد محوري دوري على العينة . و نحصل على مرونة التربة من العلاقة :

Slide34:

و بالتالي يمكن حساب معامل القص من العلاقة : بينما يتم حساب نسبة التخامد بنفس الطريقة السابقة:

Slide35:

باعتبار أن قيم معامل القص , و نسبة التخامد هي توابع لسعة انفعال القص , بالتالي عند استخدام قيم , , لأعمال تصميمية محددة , فإنه من الضروري تحديد ما يلي : 1- نوعية الاختبار الذي يمكن من خلاله الحصول على المواصفات المطلوبة. 2- قيمة سعة انفعال القص و التي من أجلها يجب تحديد هذه المواصفات ( , ). على سبيل المثال : الحركات الأرضية القوية و الانفجارات النووية يمكن أن تسبب سعات انفعال قص كبيرة بينما بعض المعدات الحساسة مثل الميكروسكوب الالكتروني يكون حساس جداً لشدات الانفعال الصغيرة. بالرغم من حقيقة أن الاختبارات المخبرية غير مثالية, فإنها تبقى مهمة كونه يمكن التحكم بشروط التربة بشكل أفضل في المخبر و بالتالي فإنه يجب دراسة المواصفات الضرورية لفهم سلوك التربة تحت تأثير التحميل الديناميكي. يقدم الشكل التالي نوعية الاختبارات الديناميكية القابلة للتطبيق و مجال تطبيق كل منها تبعاً لانفعال القص.

Slide36:

معامل القص و نسبة التخامد في الرمل : أجرى عدة اختبارات عمود رنان على عينات من رمل أوتاوا ,بحيث تم تحديد سرع أمواج القص من بعض هذه الاختبارات و رسمها في الشكل المجاور. تم إجراء هذه الاختبارات من أجل مستويات انفعال صغيرة يبين الشكل أن قيم سرع أمواج القص مستقلة عن التدرج ,توزع حجم الجزيئات و كذلك الكثافة النسبية للرمل بينما ترتبط سرعة الأمواج بنسبة الفراغات الهوائية و الاجهاد المحيطي الفعال بحيث يمكن التعبير عن سرعة أمواج القص بواسطة العلاقات التجريبية التالية : نتائج تجريبية مختلفة لسرعة أمواج القص في الرمال الكوارتزية المكسرة بشكل زاوي تم ملاحظتها من قبل و بالتالي فإن سرعة أمواج القص في الرمل الكوارتزي يمكن التغبير عنه بواسطة العلاقة التجريبية التالية :

Slide37:

يعطى معامل قص الرمل من أجل مستوى اهتزاز منخفض بواسطة علاقات : حيث , ب من أجل عينة تربة معرضة إلى إجهاد : حيث , هي الاجهادات الرئيسية الفعالة المتوسطة و الصغرى, بحيث أن متوسط الاجهادات المحيطية الفعالة :

Slide38:

يمكن الحصول على معامل القص من أجل مستوى انفعال محدد حسب : حيث : و معطاة ب من أجل مستويات انفعال منخفضة , تصبح العلاقة السابقة : حيث قيم تتراوح بين (30) للرمال المفككة حتى حوالي (75) للرمال الكثيفة , بينما حسب

Slide39:

يبين الشكل التالي تغيرات مع انفعال القص و التي تم الحصول عليها من دراسات متعددة ,و بالتالي يمكن استخدام القيم الوسطية لأهداف التصميم و التقييم, و باستخدام العلاقات السابقة يمكن تقدير معامل القص عند أي مستوى انفعال مطلوب.

Slide40:

تبين الدراسات المنفذة من قبل و أن نسب تخامد الرمل تتعلق بالعوامل التالية :1- حجم الجزيئة.2- درجة الاشباع .3-نسبة الفراغات.4-معامل ضغط التربة أثناء الراحة . 5- زاوية الاحتكاك الداخلي . 6- عدد دورات الاجهاد .7- مستوى الانفعال . 8- الضغط المحيطي الفعال. العاملين الأخيرين لهما التأثير الأكبر على قيمة نسبة التخامد . يبين الشكل التالي نتائج مجموعة من دراسات لتحديد نسبة التخامد.

Slide41:

معامل قص و نسبة تخامد الغضار: من أجل انفعالات منخفضة , فإن معامل القص للغضار ذو الحساسية المتوسطة و يمكن التعبير عنها باستخدام علاقة ( Hardin and Drnevich,1972 ) : حيث : نسبة الرص الزائد. : : معامل تابع لقرينة اللدونة و فيما يلي القيم الموصى بها ل لاستخدامها في العلاقة السابقة : حيث : الاجهاد الشاقولي الفعال. : معامل ضغط التربة في أثناء الراحة. من أجل الترب الغضارية المرصوصة بشكل عادي :

Slide42:

لتقدير معامل القص عند مستويات انفعال قص أكبر, اقترح ( Hardin and Drnevich 1972 ) الطريقة التالية : و : حيث : : الانفعال المرجعي. - و يمكن تعديل العلاقة السابقة لتصبح : - حيث : : الانفعال القطعي . - حيث أنه من أجل الترب المتماسكة المشبعة: :N عدد دورات التحميل.

Slide43:

- من أجل الترب المتماسكة المشبعة : - حيث f : التواتر : الضغط المحيطي الفعال N : عدد دورات التحميل علاقة Seed and Idris : جمع النتائج التجريبية لاختبارات معامل القص و نسبة التخامد من مصادر متعددة للترب المتماسكة المشبعة. يبين الشكل التالي العلاقة بين تغيرات (حيث : التماسك غير المصرف) مع انفعال القص .

Slide44:

- يبين الشكل التالي نسب التخامد عند نسب انفعال متنوعة للغضار المشبع.

Slide45:

Dynamic Bearing Capacity of Foundations قدرة التحمل الديناميكية للأساسات قدرة التحمل الديناميكية للأساسات السطحية : Dynamic Bearing Capacity of Shallow Foundations * يمكن أن تتعرض الأساسات لحمولات ديناميكية بالاتجاه الأفقي أو الاتجاه الشاقولي ,بحيث نادراً ما يكون هناك تحميل ديناميكي متزامن بالاتجاهين الأفقي و الشاقولي بنفس الشدة, مثلاً ,الحمولات الديناميكية الناتجة عن الانفجارات النووية ,تؤثر بشكل أساسي بالاتجاه الشاقولي بينما تُعتبر الحمولات الديناميكية الناتجة عن الزلازل , مؤثرة بشكل رئيسي بالاتجاه الأفقي . * معظم الدراسات المتوفرة حول قدرة التحمل الديناميكية للأساسات يستند على طرق نظرية و ليس على نتائج تجارب حقلية. عوامل كثيرة تؤثر على رد الفعل الديناميكي للأساسات ,لكن يمكن القول أن العوامل الأهم : -1 طبيعة التغيرات في تواتر و شدة التحميل الديناميكي. -2 مدة التحميل الزلزالي. نسبة الانفعال الحاصلة في التربة . -3

Slide47:

قدرة التحمل الزلزالية و الهبوط في الترب الحبيبية: من الطبيعي أنه خلال بعض الزلازل أن تنهار الأساسات السطحية ,لكن الدراسات المتوفرة و المتعلقة بقدرة تحمل الأساسات السطحية في مثل هذه الحالات نادرة. في عام 1993 طور نظرية تتعلق بهذه الحالة ,مع ملاحظة ان هذه النظرية غير مدعومة بالبيانات الحقلية. يظهر الشكل التالي سطح الانهيار في التربة المفترضة تحت تأثير شروط التحميل الستاتيكي. سطح الانهيار المفترض في التربة من أجل تحليلات قدرة التحمل الستاتيكية.

Slide48:

يبين الشكل التالي : الانهيار المفترض تحت تأثير الزلازل , بحيث : : زوايا الميل من أجل شروط الضغط الفعال. : زوايا الميل من أجل شروط الضغط السلبي. سطح الانهيار المفترض في التربة من أجل تحليلات قدرة التحمل الزلزالية. حسب هذه النظرية ,قدرات التحمل الحدية للأساسات المستمرة في الترب الحبيبية هي : في حالة التحمل الستاتيكي :

Slide49:

في حالة التحمل الزلزالي : حيث : : عوامل قدرة التحمل . حيث : و و : و حيث : :المعامل الأفقي للتسارع الناتج عن الهزة الأرضية. : المعامل الشاقولي للتسارع الناتج عن الهزة الأرضية. باستخدام شكل سطح الانهيار السابق , قدم قيم عوامل قدرة التحمل , في الجدول التالي :

Slide50:

و يبين الشكل التالي : تغيرات , مع تغير

Slide51:

كذلك يبين الشكل التالي : تغيرات و مع تغير و زاوية الاحتكاك الداخلي

Slide52:

نحصل على قدرة التحمل الحدية المرتبطة بالهبوط خلال التحميل الزلزالي عندما تصل نسبة إلى القيمة الحدية , و في حالة عندها تصبح مساوية لـ . يبين الشكل التالي تغيرات (من أجل ) و عامل أمان يطبق على قدرة التحمل الستاتيكية الحدية : باستخدام , ( من أجل , ) يمكن تقدير هبوط الأساس المستمر و الناتج عن التحميل الزلزالي باستخدام طريقة الكتلة المنزلقة Sliding Block Approach باستخدام علاقة : حيث : : السرعة الأعظمية المستخدمة في التصميم الزلزالي . : معامل التسارع المستخدم في التصميم الزلزالي :التسارع الناتج عن الثقالة الأرضية

Slide53:

و يمكن الحصول على قيم , من الشكل السابق و الجدول التالي:

Slide55:

مثال : يُطلب بناء أساس مستمر على تربة رملية بحيث , , المطلوب : 1- حدد قدرة التحمل الحدية الاجمالية , بافتراض أن , 2- في حالة حدوث هزة أرضية مواصفاتها : , , حدد الهبوط الزلزالي للأساس , و قدرة التحمل الستاتيكية المسموحة من أجل عامل أمان الحل : 1- من الشكل التالي , من أجل , نجد: , و بالتالي :

Slide56:

من الشكل التالي , و من أجل : و بالتالي: و :

Slide57:

2- بالنسبة للأساس : من الشكل التالي , و من أجل , , فإن قيمة

Slide58:

كذلك من الجدول التالي , و من أجل ,فإن قيمة . و من العلاقة : و من أجل :

Slide59:

سلوك الترب الحبيبية خلال الزلازل في حالة نشوء ضغوط ماء مسامي : في هذه الفقرة سيتم التعامل مع الترب الحبيبية التي لا تتميع تماماً , و لكن يحصل فيها انخفاض في قوة القص نتيجة ارتفاع ضغط الماء المسامي , يشمل هذا النوع من الترب : الرمال و الحصويات الواقعة أسفل منسوب المياه الجوفية و عامل الامان ضد التميع فيها أكبر من ( 1 ) و لكن أقل من ( 2 ), بينما عندما يكون عامل الأمان أكبر من ( 2 ) ,يكون ضغط الماء المسامي صغير ,لدرجة تسمح بتجاهله. علاقة قدرة التحمل : باستخدام علاقة ترزاكي لإيجاد قدرة التحمل و تحليلات الاجهاد الفعال , و باعتبار أنه في الرمال و الحصويات بحيث : في حالة الأساسات السطحية ,من الأفضل تجاهل الحد الثاني في العلاقة السابقة ,و ذلك لان هذا الحد يمثل مقاومة التربة الواقعة فوق أسفل الأساس و الذي لا يساهم في مقاومة انهيار قص الثقب و بالتالي بإهمال هذا الحد ,تصبح العلاقة من الشكل :

Slide60:

بافتراض أن منسوب المياه الجوفية قريب من أسفل الأساس و بالتالي يتم استخدام واحدة الوزن المغمور بدلاً من واحدة الوزن الكلية و بما أنه في هذه الحالة ينشأ ضغط ما مسامي خلال الهزة الأرضية ,و بالتالي يجب أن يُؤخذ بالاعتبار ,و يتم ذلك باستخدام المخطط التالي و الذي يقدم نسبة ضغط الماء المسامي بالنسبة لعامل الأمان ضد التميع . باستخدام واحدة الوزن المغمور بدلاً من واحدة الوزن الكلي و ادخال لحساب تأثير ضغوط الماء المسامي الزائدة الناتجة خلال الزلزال و بالتالي تصبح العلاقة : من أجل الأساسات الشريطية (المستمرة) : - من أجل الأساسات المنفردة : حيث : :نسبة ضغط الماء المسامي. : واحدة الوزن المغمور للتربة أسفل الأساس. :عرض الأساس. : عامل قدرة التحمل , و تتبع قيمته ل .

Slide62:

مثال : فوق تربة رملية ذات منسوب مياه جوفية متذبذب ,سيتم إنشاء أساسات مستمرة لجدران حاملة و أساسات منفردة داخلية لحمل اعمدة منفردة, العمق المتوقع للأساسات سيكون من ( 0.5-1 m ). بافتراض أن منسوب المياه الجوفية يمكن ان يصل أحياناً إلى منسوب قريب من أسفل الأساسات , أيضاً بافتراض المتغيرات التالية : واحدة الوزن المغمور للرمل هو , و الرمل أسفل منسوب المياه الجوفية يتمتع بعامل امان ضد التميع مساوي ( 1.3 ) ,زاوية الاحتكاك الداخلي للرمل و العرض الأصغري للأساسات من 1.5 إلى 2.5 م للأساسات المستمرة و المنفردة على التوالي. باستخدام عامل أمان ( 5 ) , حدد قدرة التحمل المسموحة للأساسات . الحل : نستخدم القيم التالية : , من الشكل التالي: نجد : باعتبار عامل الأمان ضد التميع ( 1.3 ) , و من الشكل السابق , نجد :

Slide64:

من اجل الأساسات المستمرة : باستخدام عامل أمان ( 5 ) : من اجل الأساسات المنفردة : باستخدام عامل أمان ( 5 ) : و بالتالي عرض الاساسات المستمرة و المنفردة على الأقل 2.5 m, 1.5m على التوالي. قدرة التحمل المسموحة تساوي للأساسات المستمرة و للأساسات المنفردة.

نمذجة الأساسات:

نمذجة الأساسات درجات حرية الأساس X Z Y φ ψ θ

نمذجة الأساسات:

نمذجة الأساسات نموذج نابض مخمد كتلة : Mass Spring Dashpot Model - MSD Model من أكثر الطرق شيوعا في نمذجة جملة أساس - التربة عند تعرضها لحمل ديناميكي هو استخدام النابض لتمثيل الخصائص المرنة " القساوة" و مخمد لتمثيل خاصية التخميد عامل التضخيم الديناميكي سعة الاهتزاز الديناميكي على الانتقال الستاتيكي الانتقال الستاتيكي

نمذجة الأساسات:

نمذجة الأساسات نموذج نابض مخمد كتلة : Mass Spring Dashpot Model - MSD Model إذا بالاستفادة من MSD Model و بالعودة إلى درجات حرية الأساس أصبح بإمكاننا نمذجة كل درجة حرية للأساس بنموذج MSD افتراض الأساس صلد Rigid Foundation تمثيل قساوة الأساس Foundation stiffness باستخدام نابضين انتقاليين ونابض دوراني افتراض الأساس مرن Flexible Foundation تمثيل قساوة الأساس Foundation stiffness باستخدام Winkler Spring Model

نمذجة الأساسات:

نمذجة الأساسات القساوة ونسبة التخميد وفق درجات الحرية درجة الحرية القساوة النسبة الكتلية المعدلة نسبة التخميد شاقولي أفقي تأرجح Foundation : m - ro Q o sin ω t kz cz Soil : G – ρ - μ Qosin ω t

الأساسات المعرضة لحمولات ديناميكية ناتجة عن الآلات:

الأساسات المعرضة لحمولات ديناميكية ناتجة عن الآلات المعايير الأساسية للتصميم • تأثير الحمل الستاتيكي : من المعروف أن الأساسات يجب أن يحقق الأهداف التالية عند تصميمها و تنفيذها: - نقل وتوزيع الحمولات المنقولة إليها على مساحة أكبر من التربة - مقاومة الهبوط تحت تأثير الحمولات المطبقة ومقاومة كلا من الهبوطات التفاضلية وانتفاخ التربة - تحقيق استقرار وتوازن المنشأ ضد الحمولات والتأثيرات المناخية - مقاومة تأثيرات المياه الجوفية والتأثيرات البيئية المحيطة بالأساس حتى يكتسب الأساس شرط السلامة والأمان يجب تحقيق مايلي : - يجب أن سكون الأساس امن ضد الانهيار بسبب القص الكلي للتربة Overall shear failure in soil - ألا يتعرض الأساس إلى هبوط يتجاوز الهبوط المسموح • تأثير الحمل الديناميكي : تجنب حصول الطنين : يحدث الطنين عند اقتراب تردد تشغيل الآلة من تردد الجملة" آلة + جملة أساس تربة” سعة الاهتزاز يجب أن تبقى ضمن الحدود المسموحة - يجب أن لا يكون اهتزاز الأساس مزعج للعامل وألا يسبب الضرر للمنشات المجاورة

الأساسات المعرضة لحمولات ديناميكية ناتجة عن الآلات:

الأساسات المعرضة لحمولات ديناميكية ناتجة عن الآلات مراحل تحليل استجابة جملة أساس - تربة •حساب استجابة الجملة للاهتزاز الشاقولي 1 - حساب ثوابت MSD Model 2 - التردد الطبيعي : 3 - تردد الطنين : 4 - سعة الاهتزاز عند الطنين : 5 -- سعة الاهتزاز عند ترددات أخرى :

الأساسات المعرضة لحمولات ديناميكية ناتجة عن الآلات:

الأساسات المعرضة لحمولات ديناميكية ناتجة عن الآلات مراحل تحليل استجابة جملة أساس - تربة •حساب استجابة الجملة للاهتزاز الشاقولي ملاحظات هامة : في حالة أساس مستطيل : نحسب نصف قطر الدائرة المكافئة " مع الانتباه لدرجة الحرية المدروسة" في حالة درجة الحرية المدروسة اهتزاز شاقولي الكتلة المستخدمة في الحسابات هي

الأساسات المعرضة لحمولات ديناميكية ناتجة عن الآلات:

الأساسات المعرضة لحمولات ديناميكية ناتجة عن الآلات مراحل تحليل استجابة جملة أساس - تربة •حساب استجابة الجملة للاهتزاز التأرجحي 1 - حساب ثوابت MSD Model 2 - التردد الطبيعي : 3 - تردد الطنين : 4 - سعة الاهتزاز عند الطنين : 5 -- سعة الاهتزاز عند ترددات أخرى :

الأساسات المعرضة لحمولات ديناميكية ناتجة عن الآلات:

الأساسات المعرضة لحمولات ديناميكية ناتجة عن الآلات مراحل تحليل استجابة جملة أساس - تربة •حساب استجابة الجملة للاهتزاز التأرجحي ملاحظات هامة : في حالة أساس مستطيل : نحسب نصف قطر الدائرة المكافئة " مع الانتباه لدرجة الحرية المدروسة" في حالة درجة الحرية المدروسة اهتزاز تأرجحي الكتلة المستخدمة في الحسابات هي

الأساسات المعرضة لحمولات ديناميكية ناتجة عن الآلات:

الأساسات المعرضة لحمولات ديناميكية ناتجة عن الآلات الاشتراطات الأساسية عند للتصميم • شرط الأبعاد : مساحة الأساس - مركز ثقل الجملة - لامركزية الجملة - مساحة الأساس : أن تكون مساحة الأساس أكبر من مساحة صفيحة القاعدة "توضع أسفل الآلة" أن لا تقل المسافة بين طرف الأساس والصفيحة عن 15cm - مركز ثقل جملة آلة - أساس : يجب أن يكون مركز ثقل هذه الجملة ضمن جسم الأساس قدر الإمكان - ألا تتجاوز لامركزية الآلة بالنسبة للأساس عن 5% من أصغر بعد للأساس • شرط الاهتزاز : - العلاقة بين تردد تشغيل الآلة و تردد الطنين للجملة لتجنب حادثة الطنين : للآلات ذات السرعات المنخفضة "تردد تشغيلها أقل من 350cpm " : يجب أن يكون تردد طنين جملة أساس - تربة أكبر من ضعف تردد التشغيل للآلات ذات السرعات العالية "تردد تشغيلها أكبر من 1000cpm " : يجب أن يكون تردد طنين جملة أساس - تربة أقل من نصف تردد التشغيل

الأساسات المعرضة لحمولات ديناميكية ناتجة عن الآلات:

الأساسات المعرضة لحمولات ديناميكية ناتجة عن الآلات الاشتراطات الأساسية عند للتصميم • شرط سعة الاهتزاز: شاقولي Richart chart" " أفقي Blake chart" "

أمثلة عددية:

أمثلة عددية مثال عن حالة اهتزاز شاقولي شدة القوة الشاقولية المهتزة 40kN وزن الآلة 48kN تردد التشغيل 300rpm حساب مساحة الأساس بالعودة إلى Richart chart" " نجد انه من أجل تردد تشغيل 300cpm فان السعة الاهتزاز المسموحة 0.05mm r=1.79m نفترض الأساس بأبعاد 4.5x2.5x0.9) ) بإعادة حساب نصف القطر نجد أنه 1.9m وزن الأساس 25x4.5x2.5x0.9=253kN وزن التربة وبالتالي الوزن الكلي للجملة W=253+48+11.6=313kN نفترض أن السعة المسموحة هي سعة الانتقال الستاتيكي وبالتالي: معامل بواسون 0.33 الوزن الحجمي للتربة 17kN/m³ معامل قساوة التربة 75000kPa

أمثلة عددية:

أمثلة عددية مثال عن حالة اهتزاز شاقولي تحقيق شرط الاهتزاز ثوابت الموديل نابض مخمد كتلة : تردد الطبيعي تردد الطنين الشرط محقق fm/f=708/300=2.36

أمثلة عددية:

أمثلة عددية مثال عن حالة اهتزاز شاقولي تحقيق شرط سعة الاهتزاز الشرط محقق حيث Az<0.05mm تردد التشغيل 300 cpm

أمثلة عددية:

أمثلة عددية مثال عن حالة اهتزاز تأرجحي معامل بواسون 0.33 الوزن الحجمي للتربة 17kN/m ³ معامل قساوة التربة 75000kPa شدة القوة الأفقية المهتزة 30kN وتولد تأرجح حول قاعدة الأساس O تردد التشغيل 600rpm عزم العطالة الكتلي للآلة حول المحور b́Ob́ 16x10^5 kg-m²

أمثلة عددية:

أمثلة عددية مثال عن حالة اهتزاز تأرجحي عزم العطالة الكتلي للجملة آلة و أساس لحساب وزن الأساس 8x6x3x23.58=3395.5 نصف قطر الأساس

أمثلة عددية:

أمثلة عددية مثال عن حالة اهتزاز تأرجحي التردد الطبيعي للجملة تردد الطنين للجملة الشرط محقق حيث f/fm=600/303=2.0 ثوابت الموديل نابض مخمد كتلة : تحقيق شرط الاهتزاز

أمثلة عددية:

أمثلة عددية مثال عن حالة اهتزاز تأرجحي الانتقال الأفقي الناتج عن هذا الدوران تحقيق شرط سعة الاهتزاز

authorStream Live Help