بهمن نیرومند

روند رو به رشد توسعه زیرساخت های عمرانی در نواحی ساحلی و دریایی کشور، به ویژه در پروژه های بلندمرتبه با کاربری های متنوع، نیاز به طراحی پی های عمیق با ظرفیت باربری بالا و کنترل دقیق نشست را به عنوان چالش اصلی مهندسی ژئوتکنیک مطرح ساخته است. در این میان، شمع های فولادی لوله ای کوبشی که از گزینه های متداول در سازه های دریایی و ساحلی به شمار می روند، با وجود کاربرد گسترده، با محدودیت هایی همچون نفوذ بیش از اندازه، نشست غیرقابل پیش بینی و تراکم ناکافی خاک پیرامونی مواجه اند؛ عواملی که می توانند موجب کاهش کارایی در انتقال بار و افزایش هزینه های اجرایی شوند. این چالش ها، ضرورت اصلاح هندسه شمع و ارتقاء مکانیزم درگیری جانبی آن با خاک را دوچندان کرده و زمینه ساز توسعه راهکارهای نوین در طراحی شمع های خاردار شده اند. در پاسخ به این چالش ها، پژوهش حاضر به بررسی تجربی تأثیر خارهای برشی نصب شده بر جداره شمع های فولادی در بهبود رفتار محوری آن ها در بستر های خاکی می پردازد. به منظور تحقق این هدف، هفت آزمایش بارگذاری استاتیکی مطابق با استانداردهای FHWA و ASTM بر روی شمع های مدل با مقیاس کوچک در محل آزمایشی واقع در بندر بوشهر انجام شدند. این مجموعه شامل یک شمع ساده و شش شمع فولادی خاردار بود که با ترکیب های مختلفی از تعداد خار (دو، سه و چهار عدد) و زاویه نصب (20 و 33 درجه) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که افزایش تعداد خار تا چهار عدد، به ویژه در زاویه نصب 33 درجه، موجب جهش قابل توجه در ظرفیت باربری نهایی (تا بیش از 600 درصد نسبت به شمع ساده) و افزایش مدول سختی فنری (تا حدود 293 درصد) شد. با وجود این، رفتار نشست نهایی، روندی غیرخطی داشت و در برخی حالات، به ویژه در حالت سه خار، افزایش یافت که ناشی از کاهش نسبی سختی بود. اهمیت این پژوهش در آن است که مکانیزم عملکرد شمع های فولادی خاردار در شرایط واقعی خاک ماسه ای به صورت میدانی و با رویکردی تجربی بررسی شده است. نتایج حاصل می توانند مبنایی برای بهبود طراحی مهندسی در پروژه های ساحلی و دریایی فراهم کرده و زمینه ساز توسعه ی مدل های عددی، تحلیل های لرزه ای و مطالعات پیشرفته در خاک های چسبنده و لایه ای باشند.