مقاله درمورد اصطلاحات مش

دانلود پایان نامه ارشد

17.5a)، به‌وسیله معادلات 3-7 و 3-8 تعیین میشود:
(3-7)
(3-8)
این معادلات نقاطی را در یک دایره در یک سیستم مختصات مستطیلی بیان میکند (شکل 3-19-b) که در آن محور افقی مربوط به تنشهای قائم و محور عمودی مربوط به تنشهای برشی میباشد. اصطلاحات مشابهی ممکن است برای تنشهای قائم و برشی روی صفحاتی که تنش اصلی میانه به آنها اثر میکند، نوشته شود. مؤلفه‌های مطابق تنش به‌وسیله‌ی نقاطی در دایرههای خطچین رسم شده در محور یکسان در شکل 3-19-b بیان شده است. از آنجاییکه در آزمایش تراکم سهمحوری رایج، تنش اصلی حداکثر در یک راستای عمودی اثر میکند و فشار سلولی هر دو تنش حداقل و میانه اصلی که باهم برابر هستند را بیان میکند، ما به‌طورکلی تنها با دایرهی بیرونی همراه با تنشهای اصلی حداکثر و حداقل ( و ) در ارتباط هستیم. این شکل به‌عنوان دایرهی تنش شناخته میشود.
هر نقطه مانند D روی دایره تنش، تنش قائم و تنش برشی را در یک صفحهی مخصوص که با صفحه تنش اصلی حداکثر زاویهی دارد، بیان میکند. با توجه به هندسه میتوان نشان داد که زاویهی مرکزی برابر با میباشد.
اگر تنشهای اصلی و مطابق یک حالت گسیختگی در نمونه باشد، پس حداقل یک نقطه روی دایرهی تنش باید یک ترکیبی از تنش قائم و برشی را که منجر به گسیختگی در آن صفحه میشود، نشان دهد. علاوه بر آن اگر مختصات آن نقطه مشخص باشد، شیب صفحهای که گسیختگی در آن رخ میدهد، از طریق دانستن زاویه قابل تعیین است.

شکل 3-19: نمودار نشاندهنده دایرهی موهر a) تنشهای اصلی و صفحه شیبداری که تنشهای قائم و برشی و بر آن وارد میشوند، b) دایرهی تنش، c) خط گسیختگی به‌دست‌آمده از دایرههای گسیختگی، d) رابطه بین زاویههای و (مصری و همکاران، 1996)
اگر چند آزمایش انجام شود و دایرهی تنشهای مربوط به آنها رسم شود، حداقل یک نقطه روی هر دایره باید تنشهای قائم و برشی همراه با گسیختگی را نشان دهد. اگر تعداد آزمایشها به‌طور نامحدودی افزایش یابد و نیز مواد همگن و همسان باشد، مشهود است که دایرههای پوش گسیختگی (شکل 3-19-c) مکان هندسی نقاط همراه با گسیختگی در نمونهها را بیان میکند. پوش به‌عنوان خط گسیختگی ماده مورد نظر تحت شرایط مشخص سری آزمایشها شناخته میشود.
از هندسه شکل 3-19-d برای هر دایرهی گسیختگی داریم:
(3-9)
بنابراین زاویهی بین‌صفحه‌ای که گسیختگی در آن رخ میدهد و صفحهی تنش اصلی حداکثر برابر است با:
(3-10)
به‌طورکلی خط گسیختگی برای یک سری از آزمایشها روی یک خاک تحت یک شرایط مشخص به‌صورت منحنی است. بااین‌حال یک قسمت از منحنی ممکن است با یک خط مستقیم با معادله 3-11 تقریب زده شود:
(3-11)
این عبارت به‌عنوان معادله کلمب شناخته میشود. در این معادله نماد که بیانکننده تنش برشی است با علامت جایگزین شده است که نشاندهنده مقاومت برشی یا استحکام برشی میباشد، زیرا نقاط روی خط گسیختگی به‌طور خاص اشاره به تنش همراه با گسیختگی دارد. پارامترهای و روی شکل 3-19-c تعریف شدهاند.
در مکانیک خاک راهحل ریاضی برای مسائل پایداری ابتدا با تعیین آزمایشگاهی مقادیر و و متعاقباً جایگزینی خاک واقعی با یک ماده خمیری ایدهآل که مشخصات برشی و اختصاص داده شده، انجام میشود. این جایگزینی با این فرض انجام میشود که هر دو پارامتر و مستقل از کرنش هستند؛ بنابراین خاکها نباید تا زمانی که تنش برشی در هر نقطه از صفحه مستعد پیوسته لغزش به مقدار تعریف شده توسط معادله 3-11 برسد، گسیخته شوند. گسیختگیهای این‌چنینی همزمان نامیده میشوند. منحنی تنش- کرنش برای یک آزمایش سهمحوری روی یک ماده خمیری ایدهآل نشاندهنده این گسیختگی همزمان است، نمونهای از آنها در شکل 3-20-a نشان داده شده است. زمانی گسیختگی رخ میدهد که اختلاف تنش به مقدار برسد و ابهامی دربارهی محل خط گسیختگی رسم شده بر اساس تنشهای مؤثر نباشد.

شکل 3-20: a) منحنیهای تنش-کرنش برای مواد پلاستیک ایدهآل نشاندهنده گسیختگی آنی؛ b) منحنی تنش-کرنش برای خاک واقعی، نشاندهنده مقاومتهای حداکثر و نهایی؛ c) خطوط گسیختگی متداول برای مقاومتهای حداکثر و نهایی یک خاک یکسان (مصری و همکاران، 1996)

در مقابل، منحنی تنش- کرنش برای یک خاک واقعی به‌احتمال‌زیاد یک نقطهی اوج مطابق با یک کرنش کوچک را نشان میدهد (شکل 3-20-b) که روی آن مقدار ای که نمونه میتواند تحمل کند از مقدار حداکثر آن () کاهش مییابد و در کرنشهای بزرگ به یک مقدار کمتر که به‌عنوان مقدار نهایی شناخته میشود، میرسد؛ بنابراین محل خط گسیختگی به مقداری از که برای بیان گسیختگی در نظر گرفته شده است، بستگی دارد. مقادیر اوج مشابه خط گسیختگی بالایی در شکل 3-20-c میباشد. به‌عبارت‌دیگر اگر حد پایین مقاومت برشی مدنظر است، یک خط گسیختگی بر اساس مقادیر نهایی ممکن است ایجاد شود. بااین‌حال هنگامیکه یک ماده با یک منحنی تنش- کرنش نشاندهنده نقطه اوج توصیف شود، شرایط برای گسیختگی همزمان احتمالاً نقض میشود، زیرا حتی در یک ماده همگن، کرنشها در طول یک صفحه مستعد لغزش به‌احتمال‌قوی یکنواخت نیست. درنتیجه خاک در طول قسمتی از صفحه لغزش ممکن است متحمل مقاومت نهایی خود باشد درصورتی‌که در باقی قسمت ممکن است مقدار کوچکتری را داشته باشد. تحت این شرایط، گسیختگی از نقطهای که تنش برشی برابر با میشود (معادله 3-11)، شروع میشود و از این نقطه احتمالاً به بالای تعادل صفحه مستعد گسیختگی گسترش مییابد. به چنین گسیختگیهایی پیشرونده گفته میشود که نتایج محاسبات مبتنی بر فرضیات معمول گسیختگی همزمان را باطل میکنند.
به علت این اختلاف بین خاکهای واقعی و ایدهآل، محاسبات پایداری مبتنی بر نتایج آزمایش و معادلهی 3-11 تنها برای مواد خمیری ایدهآلی که با خاک واقعی جایگزین شده است، معتبر است. نتایج عملی اختلافات مشاهده شده بین خاکهای واقعی و جایگزین آنها، باید توسط ضریب اطمینانهای مناسب تصحیح شود. اهمیت این اختلافات به نوع خاک و برای یک نوع مشخص خاک، به تاریخچهی بارگذاری آن بستگی دارد.

3-7- آزمایش برش مستقیم
قدیمیترین روش برای بررسی مقاومت برشی خاکها، آزمایش برش مستقیم (DS) است. این آزمایش به‌وسیله‌ی دستگاه نشان داده شده در شکل 3-21 انجام میشود. دستگاه شامل یک جعبه بالایی ثابت و یک جعبه پایینی است که میتواند در راستای افقی حرکت کند. نمونه بین دو سنگ متخلخل که شرط زهکشی را در طول مرحلهی اول و دوم آزمایش برقرار میکند، قرار میگیرد. صفحات تماس بین نمونه و سنگهای متخلخل، برای جلوگیری از لغزش بین نمونه و سنگهای متخلخل در طول آزمایش، همانطور که در شکل نشان داده شده است، دندانهدار میشود. ازآنجایی‌که زهکشی به‌آسانی قابل‌کنترل نیست، دستگاه برش مستقیم برای آزمایشهای زهکشیشده- تحکیمشده مناسبتر است. ازآنجایی‌که نمونه توسط جعبه برش صلب بالایی و پایینی محدود شده است، تغییرات نمونه در طول مرحلهی اول و دوم به‌وسیله یک گیج اندازهگیر تغییرشکل عمودی که متصل به سنگ متخلخل بالایی است، اندازهگیری میشود.
در مرحلهی اول، یک بار عمودی بر واحد سطح، به سنگ بالایی اعمال میشود و به‌اندازه‌ای نگه داشته میشود تا بار عمودی به‌طور کامل به‌وسیله تنشهای مؤثر عمودی داخل نمونه حمل شود. این کار با قرائت گیج عمودی با زمان و تفسیر روند تحکیم همانند آزمایش اودئومتر انجام میشود. در مرحلهی دوم، جعبهی پایینی در معرض یک آهنگ ثابت از تغییرشکل افقی قرار میگیرد و نیروی برشی افقی تحمیل‌شده بر واحد سطح ، به‌وسیله یک حلقه یا بارسنج که جعبه بالایی را ثابت نگه میدارد، اندازهگیری میشود. جعبه پایینی با آهنگی جابجا میشود که فشارهای آب حفرهای ناشی از برش محسوسی در طول مرحلهی دوم ایجاد نشود. تغییرشکلهای ناشی از برش به‌عنوان یک تابع از جابجای افقی، با گیج تغییرشکل عمودی اندازهگیری میشود.
مزیت آزمایش برش مستقیم این است که به دلیل اینکه نمونههای رس یا شیل معمولاً با ضخامت حدود استفاده میشود، تحکیم در طول مرحلهی اول و شرط زهکشی در مرحلهی دوم به‌طور منصفانه و معقولی و به‌سرعت به دست میآید.

شکل 3-21: نمونهی خاک در آزمایش برش مستقیم (مصری و همکاران، 1996)

بااین‌حال دستگاه برش مستقیم، چند اشکال ذاتی نیز دارد. در درجهی اول اینکه در ناحیه صفحه لغزش همانند روند آزمایش، توزیع غیریکنواخت کرنشهای برشی و تنشهای برشی در صفحه مستعد لغزش را داریم. موازی با اینکه جابهجایی افقی جعبه پایینی بیشتر میشود، ناحیه تماس بین نیمه بالایی و پایینی نمونه کاهش مییابد. این مشکل در آزمایشهای برش مستقیم معمول با محدود کردن جابجایی برشی در حدود و رسیدن به جابجاییهای بزرگتر با روند برش معکوس، به حداقل میرسد. برای اجتناب از تصحیح مساحت، نتایج آزمایش برش مستقیم ممکن است برحسب نسبت ، نیروی برشی بر واحد سطح بر نیروی عمودی مؤثر بر واحد سطح، تفسیر شود.
در یک نمونهی برش مستقیم، گسیختگی برشی همزمان در همه نقاط صفحه مستعد لغزش رخ نمیدهد. گسیختگی پیشرونده در دو لبه شروع میشود و به سمت مرکز پیش میرود (راسکو86، 1953؛ هورسلو87، 1960)؛ بنابراین مقدار حداکثر مقاومت برشی به‌وسیله نتایج آزمایش، از مقدار حداکثر واقعی کمتر است. ازآنجایی‌که توزیع کرنشهای برشی یکنواخت نیست و ضخامت ناحیه برشی صریحاً مشخص نیست، مقدار کرنش برشی به‌عنوان یک تابع از جابجایی برشی، شناخته شده نیست. همچنین راستاهای اصلی معلوم نیست و تنشهای اصلی نمیتواند به‌آسانی برای نمونهی آزمایش برش مستقیم تعیین شود (هانسون88، 1961). هرچند اکثر این اشکالات ممکن است با افزایش نسبت طول در راستای برش به ضخامت نمونه، کم شود (مقادیر معمول این نسبت 3 الی 6 میباشد)، تفسیر اصلی آزمایشهای برش مستقیم معمول، برحسب رابطه بین و جابجایی برشی میباشد.

3-8- خزش
3-8-1- مقدمه
در تحلیل هر سازه جهت تعیین تنشها و تغییرشکلها، ابتدا بایستی رفتار صحیح مصالح تشکیلدهندهی آن سازه را در برابر بارهای وارده شناخت، سپس با انتخاب الگوی رفتاری مناسب به تحلیل آن پرداخت. به‌عبارت‌دیگر برای دستیابی به یک محاسبهی قابل‌اطمینان، بایستی تا حد امکان شرایط محاسباتی را به حقیقت نزدیک نمود تا بتوان از پایداری سازه مورد نظر اطمینان حاصل کرد. دراین‌ارتباط برخی پدیدهها باعث پیدایش آثار غیرخطی در رفتار مصالح شده که این امر تحلیل سازه را پیچیدهتر مینماید. علت آن است که روشهای محاسباتی غالباً قادر به همراهی با آثار پدیدار شدهی غیرخطی نبوده و محدودیتها و خطاهایی را به همراه خواهند داشت. لذا استفاده از روشهای عددی بخصوص روش اجزای محدود میتواند به گستردگی و کامل بودن و صحت محاسبات کمک نماید.
ازجمله عواملی که باعث رفتار غیرخطی مصالح میشود؛ بستگی رفتار آنها به زمان است که گونهی نظریهپردازیشدهی آن به‌صورت شناخت پدیدهی خزش یا تحکیم ثانویه میباشد. خزش یا وارفتگی عبارت است از؛ افزایش تدریجی تغییرشکل یک ماده در طول زمان که در حالت ساده تحت اثر بار ثابت قرار دارد. بسیاری از مصالح شامل: فولاد، بتن، خاک، سنگ و غیره در رفتارشان خزش نشان میدهند. مطالعات تجربی بر روی پدیدهی خزش از حدود سالهای 1910 میلادی آغاز شد و هنگامیکه اولین نتایج آزمایشها منتشر گردید، توجه و علاقهی همه مهندسان را به خود جلب نمود. از همان ابتدا آشکار شد که آزمایش خزش حتی در مورد کشش سادهی یک قطعه نیز با مشکلات بسیاری روبروست. طولانی بودن مدت آزمایش، نیاز آزمایش به دستگاههای پیچیده و غیره ازجمله مشکلات تحقیق بر روی مسئله‌ی

پایان نامه
Previous Entries مقاله درمورد نفوذپذیری، هیدرولیک، دینامیکی Next Entries مقاله درمورد فرایند ترکیب