میکروپایل ها ریزشمع های حفاری شده و تزریق شده ای در خاک هستند که به طور گسترده ای برای بهسازی و مقاوم سازی خاک و فونداسیون ها مورد استفاده قرار می گیرند. میکروپایل ها در هر نوع شرایطی از خاک و زمین قابل اجرا بوده و رفتار بسیار منعطفی در شرایط لرزه ای و زلزله دارا میباشند ؛ مقاومت محوری و جانبی خوبی نیز در شرایط استاتیکی و لرزه ای و دینامیکی از خود نشان میدهند . قطر اجرایی میکروپایل ها معمولاً کمتر از ۳۰ سانتیمتر میباشد و دارای لوله جدار و آرماتور داخلی مسلح کننده میباشند و تزریق داخل آنها معمولا از نوع دوغاب سیمان خالص میباشد.
امروزه با وجود اینکه استفاده از میکروپایل در پروژه های ساختمانی و عمرانی بسیار افزایش یافته است ؛ رفتار لرزه ای میکروپایل ها در حالت تک و گروهی به طور کامل مدلسازی و بررسی و فهمیده نشده است که این موضوع به خاطر محدود بودن مطالعات مدلسازی عددی و آزمایشات لرزه ای واقعی بر روی میکروپایل ها بوده است. روشهای المان محدود ابزاری هستند برای فهم رفتار لرزه ای میکروپایل ها به طوریکه آنالیزهای عددی به طور سیستماتیک پارامترهای مختلفی که بر روی پاسخ رفتار لرزه ای میکروپایل ها اثر دارند را تغییر داده و دخیل میکنند. ولیکن آنالیز عددی اندرکنش لرزه ای میکروپایل– خاک– سازه یکی از مسائل بسیار پیچیده ای میباشد که شامل رفتار غیرخطی خاک ( تغییرات مدول برشی و استهلاک انرژی لرزه ای ناشی از کرنش های اضافی در خاک در حین زلزله ) ؛ لغزش و گپ و فاصله افتادن مابین خاک و میکروپایل gapping and slippage ؛ شرایط مرزی پیچیده برای خاک و میکروپایل و سازه و همین طور رفتار غیر خطی میکروپایل میباشد. در این نوشتار سعی شده است تا عملکرد لرزه ای میکروپایل ها به هنگام زلزله مورد بررسی و مدلسازی قرارگیرد.
عملکرد رفتاری میکروپایل در دو حالت قابل بررسی میباشد:
- حالت اول رفتار منعطف شناوری میکروپایل ها در خاک های سست و ضعیف و ریزدانه و یا ماسه ای غیر دستی به صورت اصطکاکی بوده و بار فونداسیون را به کمک اصطکاک جدار خود به خاک منتقل میکنند و به صورت Pile Raft یا Floating عملکرد دارند و در واقع در این حالت به نوعی موجب بهسازی خصوصیات مکانیکی و مقاومتی خاک بسترشده و میتوان از آنها به عنوان المانهای بهسازی خصوصیات برشی و مقاومتی خاک نام برد که بر روی ظرفیت باربری و کنترل نشست خاک بستر نقش مثبت داشته اند و موجب افزایش مدول عکس العمل خاک بستر Ks شده اند.
- حالت دوم میکروپایل رفتاری شبیه به شمع داشته که بار را با درصد کمی به صورت اصطکاکی و با مقدار قابل توجه و بزرگی به صورت اتکایی به خاک زیرین پی منتقل میکند در این حالت می توان رفتار میکروپایل ها را مانند شمع تکی و یا گروهی مدلسازی کرد و نقش هر میکروپایل را به صورت تکی و گروهی در جذب بار فونداسیون محاسبه و مدلسازی کرد در این حالت ظرفیت میکروپایل ها برای جذب مقدار بار اعمال شده از سوی فونداسیون با لحاظ ضریب اطمینان مناسب باید کنترل گردد. این حالت در مواردیکه فونداسیون بر روی خاک های دستی و نابرجا ساخته شده است و برای انتقال بار آن به لایه های زیرین خاک از میکروپایل استفاده میگردد اتقاق می افتد که میکروپایل بایستی در لایه سخت و باربر نفوذ نماید چرا که ظرفیت باربری اصطکاکی و شناوری میکروپایل به علت وجود خاکهای دستی بسیار کم میباشد و موارد کنترل سازه ای مقطع میکروپایل مانند خمش و کمانش و نیروی فشاری در خاک دستی به دقت می بایست کنترل گردد.