پی گسترده

مقدمه :

پی ها از جمله مهمترین عناصر سازه ها می باشند كه درمهندسی عمران دارای اهمیت بسیار زیادی نسبت به روسازه می باشند چون اولا درصورت آسیب پیدا كردن پی ،كل سیستم سازه ای زیر سوال می رود و عملیات ترمیمی با توجه به اینكه قسمت اعظم سازه آسیب می بیند مقرون به صرفه نیست و ثانیا اینكه ما نسبت به زیر سازه و شرایط خاك محل عموما اطلاعات كافی و دقیقی نداریم و اینكه پی ها و خاك زیر آن دارای رفتار مشخص نیستند. لذا شناخت روش های تحلیل پی ها جهت آنالیز و طراحی صحیح پی ها از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد .


روش های تحلیل پی های گسترده :

تحلیل پی های گسترده عموما به دو روش صلب و غیر صلب (انعطاف پذیر) صورت می گیرد . درفرض صلبیت فوندانسیون ها درمورد پی های منفرد با توجه به ابعاد متعارف آنها تا حدود زیادی نزدیك به واقعیت می باشد . اما درارتباط با پی های نواری و گسترده فرض صلبیت كامل پی چندان نزدیك به واقعیت نبوده و دربسیاری از موارد منجر به طراحی های دست بالا و بعضا نادرست می گردد . راه حل صلب جهت تحلیل پی ها به روش سنتی مبتنی برتعادل استاتیكی می باشد . دراین روش فرض می گردد كه پی به مراتب صلب تر و سخت ازخاك بستر بوده ،بدین معنی كه هرگونه تغییر شكل درپی به به اندازه ای كوچك است كه تاثیر معنا داری درتوزیع فشار كف پی ندارد .

بنابراین بزرگی و توزیع فشار كف پی فقط بستگی به وزن پی و بار وارده داشته و درصورت اعمال برایند بارها برمركز سطح پی عكس العمل یكنواخت و درغیر این صورت به صورت غیر یكنواخت خطی خواهد بود. بااین فرض و توزیع خطی فشار در زیر پی،محاسبه لنگرهای خمشی و نیز تغییر فرم پی برای پی های منفرد و گسترده ساده خواهد بو د.
اگر چه این نحوه تحلیل برای پی های منفرد مناسب می باشد، ولی بااین روش نمی توان پی های نواری و گسترده رابه درستی مدل نمود،زیرا نسبت عرض به ضخامت پی های گسترده خیلی بزرگ بوده و فرض صلبیت نزدیك به واقعیت نخواهد بود و فاقد ارزش است .

ازآنجا كه در روش های غیر صلب آثار تغییر شكل های موضعی پی درعكس العمل خاك زیر پی درنظر گرفته می شود . لذا نیاز به رابطه ای بین تنش و جابه جایی بوده كه این عمل بااستفاده از مدول عكس العمل بستر لحاظ می گردد.
q : فشار وارده از پی به زمین
S : میزان جابجایی پی
k : ضریب عكس العمل بستر

ضریب عكس العمل بستر یا دارای واحد نیرو برحجم بوده كه معمولا ازآزمایش بارگذاری صفحه به دست می آید . از معایب تحلیل غیر صلب پی ها این است كه استفاده ازآنها تاحدودی پیچیده بوده و با روش های دستی و ابزارهای معمولی مسیر نیست،زیرا آنها اندركش خاك – سازه و توزیع تنش درزیر پی به صورت ساده و خطی نمی باشد . لذا جهت تحلیل اندر كنش خاك و پی تعداد مجهولات و معادلات به حدی است كه تحلیل دستی مقدور نمی باشد .
به هر حال با توجه به حجم قابل توجه معادلات و محاسبات ماتریسی استفاد از كامپیوتر برای آنالیز پی ها الزامیست . دراین گونه نرم افزار ها اندركش پی نواری یا گسترده با خاك زیر پی توسط بستری از فنرها با سختی معادل مدل می شوند.
بخش هایی از پی كه تغییر شكل بیشتری را متحمل می شوند،فشارهای بیشتری را درفنرها پدید آورده كه مبین عكس العمل بیشتر بستر خواهد بود.