طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1)

استفاده از پی های عمیق به عنوان کامل ترین سیستم فونداسیون در مقایسه با پی های سطحی، سطحی و بهسازی و نیز پی های نیمه عمیق در مهندسی عمران مطرح می باشد و مزایای چون کاربرد در خاک های مسأله دار، تحمل بارهای جانبی، تقلیل و کنترل میزان نشست، امکان حفاری در آتیه در مجاورت پروژه، تراکم و بهسازی خاک های دانه ای
دوشنبه، 16 خرداد 1390
تخمین زمان مطالعه:
موارد بیشتر برای شما
طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1)

(طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1
طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1)


 

نویسندگان: دکتر ابوالفضل اسلامی (1)
مهندس آرش سخاوتیان (2)




 
دستاوردهای اخیر در طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1)

چکیده:
 

استفاده از پی های عمیق به عنوان کامل ترین سیستم فونداسیون در مقایسه با پی های سطحی، سطحی و بهسازی و نیز پی های نیمه عمیق در مهندسی عمران مطرح می باشد و مزایای چون کاربرد در خاک های مسأله دار، تحمل بارهای جانبی، تقلیل و کنترل میزان نشست، امکان حفاری در آتیه در مجاورت پروژه، تراکم و بهسازی خاک های دانه ای و تأمین پایداری سازه های بلند را می توان در این زمینه برشمرد. در سال های اخیر، متناسب با توسعه ی تجهیزات اجرا و آزمایشات پی های عمیق و نیز پیشرفت بخش نرم افزاری و همگام با بررسی عملکرد واقعی بسیاری از پی های عمیق این امکان وجود دارد که علاوه بر تبیین مناسب رفتار پی های عمیق، با استفاده ی بهینه از این فونداسیون ها با توجه به گستره ی آن ها در پلان و پروفیل، به اقتصاد پرژه کمک شایانی نموده و صعوبت های اجرایی را به حداقل ممکن کاهش داد. در این مجموعه، تحلیل استاتیکی، روش های مکمل جهت تدقیق و تعیین ظرفیت باربری به کمک آزمایشات درجا، تست های دینامیکی و تحلیل های دینامیکی تشریح شده است. همچنین، ارزیابی نشست گروه شمع و نیز عملکرد پی رادیه مرکب نیز مورد بحث قرار گرفته است.
در نهایت، با تشریح دستاوردهای نوین و روش های مکمل در ارزیابی طراحی شمع ها اعم از استاتیکی، درجا و دینامیکی توأم با اندازه گیری های مربوطه و تشریح عوامل تعیین کننده ی ضریب اطمینان، با کاهش آن از مقادیر سنتی 3 تا 4 به مقادیر 5/1 تا 2، ضمن تأکید به کارگیری پی های عمیق، می توان با تقلیل معضلات اجرایی و اقتصادی به گونه ای عمل نمود تا پی سازی عمیق در صنعت عمران مطلوب و کارآمد باشد.
کلیدواژه ها: پی های عمیق، ظرفیت باربری، تحلیل استاتیکی، تحلیل دینامیکی، نشست گروه شمع، پی رادیه ی مرکب

کلیات
 

پی های عمیق (شمع ها) (3)، به آن دسته از اعضای خطی سازه ای چوبی، بتنی و یا فولادی اطلاق می گردد که با استقرار در زمین، بارهای سطحی را به لایه های عمیق تر زمین منتقل می کنند. یک شمع همانند پی های سطحی توانایی تحمل بارهای قائم را علاوه بر عکس العمل کف توأم با عکس العمل جانبی (مقاومت جداری) دارا می باشد. به علاوه، پی های عمیق با اطمینان بیش تری نسبت به پی های سطحی نیروهای جانبی و نیز کششی و یا برکنش را تحمل می نمایند (شکل 1). استفاده از پی های عمیق به عنوان کامل ترین سیستم فونداسیون در مقایسه با پی های سطحی، سطحی و بهسازی و نیز پی های نیمه عمیق در مهندسی ساختمان مطرح می باشد و مزایایی چون کاربرد در خاک های مسأله دار، تحمل بارهای جانبی، تقلیل و کنترل میزان نشست، امکان حفاری در آتیه در مجاورت پروژه، تراکم و بهسازی خاک های دانه ای و تأمین پایداری در برابر عوامل ناپایداری سازه های بلند را می توان در این زمینه برشمرد.
کاربرد پی های عمیق مختص پروژه های خاص و با اهمیت و در صورت وجود شرایط خاک نامناسب در بستر می باشد، مضافاً به این که تجهیزات ساخت و اجرای پی های عمیق نیز همه جا در دسترس نبوده و در صنعت عمران فراگیر نمی باشد. در نتیجه به کارگیری سیستم پی های عمیق عمدتاً پُر هزینه و وقت گیر بوده و بنابراین مراحل تحلیل، طراحی و اجرای آن ها معمولاً متضمن بررسی جامع تر و استفاده از تجارب مهندسان متخصص در این زمینه و در نهایت مستلزم دسترسی به پرسنل، امکانات و تجهیزات، تکنولوژی و دانش نوین و دقیق تر در این زمینه می باشد. جدول 1 اشکال و زمینه های مختلف کاربرد پی های عمیق و همچنین مزایا و معایب انواع مختلف آن را نشان می دهد. موارد اشاره شده در ذیل از ملزومات اساسی تحلیل و طراحی پی های عمیق می باشند:
- ظرفیت باربری
- نشست
- طراحی سازه ای
- کنترل پایداری
- جنبه های اجرایی و اقتصادی

استراتژی به کارگیری پی های عمیق
 

1- تعیین وضعیت و مقدار بارهای وارده از روسازه به پی اعم از ثقلی، جانبی و لنگرها
2- تعیین تکلیف استفاده و یا عدم استفاده از پی عمیق بر اساس مطالعات ژئوتکنیک، شرایط زیر سطحی و محیطی و همچنین ملاحظات اقتصادی
3- انتخاب نوع پی عمیق اعم از شمع درجا، کوبیدنی و موارد دیگر مانند جنس شمع ها، وضعیت مقطع، راستای اجرای شمع به صورت قائم یا مایل، تجهیزات و امکانات ساخت و اجرا
4- تعیین عمیق استقرار شمع ها با توجه به خصوصیات ژئوتکنیکی خاک سایت و چگونگی بارهای وارده و امکانات اجرایی
5- آرایش شمع ها در پلان و نحوه ی عملکرد به صورت تک و یا گروهی شمع ها چگونگی اندرکنش با رادیه
6- تعیین توان باربری ژئوتکنیکی پی های عمیق با استفاده از آنالیز استاتیکی
7- تدقیق توان باربری به دست آمده با استفاه از نتایج تست های در جای ژتوتکنیکی و یا تحلیل دینامیکی
8- کنترل و ارزیابی نشست مجموعه ی فونداسیون
9- طراحی سازه ای شمع و سرشمع
10- محک عملی توان باربری با استفاده از آزمایش بارگذاری استاتیکی و یا آزمایشات دینامیکی جهت کنترل صحت اجرا و نیز اطمینان از عدم آسیب دیدگی شمع ها حین استقرار و یا حتی تقلیل ضریب اطمینان که در نهایت بهینه سازی اقتصادی پروژه را به دنبال دارد.

طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1

تعیین توان باربری ژئوتکنیکی شمع ها
 

ظرفیت باربری (4) شمع ها از دو جنبه ی مقاومت ژئوتکنیکی و مقاومت سازه ای می تواند مورد ملاحظه قرار گیرد. مقاومت ژئوتکنیکی یا ظرفیت باربری، باری است که موجب گسیختگی خاک اطراف و کف شمع می گردد. گسیختگی هنگامی اتفاق می افتد که در اثر افزایش بار روی شمع گسیختگی برشی در اطراف شمع به وقوع پیوسته و ضمن جدا شدن شمع از خاک اطراف، گسیختگی برش کلی و یا از نوع سوراخ کننده (پانچ) در کف شمع اتفاق می افتد.

متدهای زیر جهت تعیین توان باربری شمع ها متداول اند:
 

1- تحلیل استاتیکی
2- تحلیل استاتیکی با استفاده از نتایج تست های درجا
3- تحلیل و تست های دینامیکی
4- آزمایش بارگذاری استاتیکی

طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1

آنالیز استاتیکی جهت تعیین توان باربری شمع
 

جهت تعیین توان باربری باید مقاومت های کف و جداری را از هم تفکیک نمود و با محاسبه ی هر یک، توان باربری نهایی شمع را که مجموعه ی مقاومت های کف و جداری می باشند را به صورت زیر آورد:
(1)
طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1

تعیین مقاومت واحد کف؛
طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1

رابطه ی پایه ی توان باربری برای پی های عمیق جهت ظرفیت باربری کف را می توان به دلیل تشابه مکانیزم گسیختگی با پی های سطحی به صورت زیر در نظر گرفت:
طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1
با توجه به این که بعد شمع و یا قطر آن B در مقایسه با پی های سطحی کوچک می باشد معمولاً از ترم سوم رابطه ی فوق در محاسبات صرف نظر می شود و داریم:
طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1
در خاک های چسبنده اشباع و در شرایط کوتاه مدت و زهکشی نشده که طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1 گرفته می شود داریم:
طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1
برای خاک های درشت دانه و ریزدانه و با ملاحظات باربری در درازمدت و شرایط زهکشی شده و با آنالیز تنش مؤثر، طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1
تابعی از طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1 بوده و در شکل 2 برای روش های توصیه شده توسط محققان مقدار آن مشخص شده است. همان طور که از شکل 2 پیداست، برای یک زاویه ی طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1معین، تفاوت زیادی در مقادیر طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1 توصیه شده توسط مؤلفان مشاهده می شود. مضافاً به این که تهیه ی نمونه ی دست نخورده از خاک های درشت دانه جهت اندازه گیری طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1مشکل می باشد. همچنین شرایط متفاوت و مقادیر مختلف زاویه ی طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1متناسب با نوع آزمایش و چگونگی انجام آن نیز از معضلات طراحی به روش تحلیل استاتیکی می باشد.

مقاومت واحد جداری، طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1

به طور کلی، سه روش در تعیین مقاومت واحد جداری شمع موجود است که به قرار زیر می باشد:
طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1
که در روابط فوق rs اصطکاک جداری، طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1 چسبندگی زهکشی نشده، طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1 تنش مؤثر در عمق و طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1 ضرایبی می باشد که بر حسب نوع شمع، نوع خاک و عمق استقرار تعیین می شوند. به خلاصه ی روش های آنالیز استاتیکی برای تعیین توان باربری شمع ها در جدول 2 ارائه شده است.
با عنایت به تنوع روش ها و توصیه ها و متدها و بر مبنای تجارب حاصله و هماهنگی در طراحی ها و اجتناب از طراحی های متفرق در ذیل به دو روش آیین نامه ای اشاره می شود.

طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1

روش متحد (5) در تعیین ظرفیت باربری شمع ها
 

با توجه به تنوع روش ها و توصیه ها در خصوص مقادیر طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1 و نیز روابط مختلف برای طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1 بر حسب طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1رویه ای یکنواخت تحت عنوان روش متحد جهت طراحی توصیه شده است که جزئیات آن به شرح زیر می باشد.
طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1
طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1 تنش مؤثر در تراز کف شمع
طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1
مقادیر طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1 برای خاک های مختلف و همچنین شمع ها درجا و کوبیدنی در جدول 3 ارائه شده است.

روش API (6) در تعیین توان باربری شمع ها
 

این آیین نامه عمدتاً برای تحلیل و تعیین توان باربری شمع ها برای سازه های فراساحلی تدوین شده است.

طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1

- خاک های چسبنده
 

طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1
طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1 فاکتور بی بعد و C مقاومت برشی زهکشی نشده ی خاک در رقوم مورد نظر می باشد.

- خاک های اصطکاکی
 

طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1
K ضریب نسبت فشار جانبی خاک، طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1 تنش مؤثر موجود در رقوم انتهایی شمع، طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1 تنش مؤثر موجود در رقوم انتهای شمع و طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1 فاکتور عمق مربوط به ظرفیت باربری می باشند. پارامترهای طراحی برای خاک های اصطکاکی بر مبنای روش API در جدول 4 ارائه شده است.

طراحی بهینه ی ژئوتکنیکی پی های عمیق (1

پي‌نوشت‌ها:
 

1- دانشیار و عضو هیأت علمی دانشکده ی مهندسی عمران دانشگاه گیلان و دانشگاه صنعتی امیرکبیر.
2- کارشناس ارشد ژئوتکنیک، گروه عمران، دانشکده ی فنی و مهندسی، دانشگاه گیلان.
3- Deep Foundations (Piles)
4- Bearing Capacity
5- Unified Method
6- American Petroleum Institute
 

منبع: ماهنامه ي فني - تخصصي دانش نما، شماره ي پياپي 173-172




 



ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.
مقالات مرتبط
موارد بیشتر برای شما
از محبت تا معرفت: سفری در دنیای معنویت
از محبت تا معرفت: سفری در دنیای معنویت
گل اول شباب الاهلی به النصر توسط سردار آزمون
play_arrow
گل اول شباب الاهلی به النصر توسط سردار آزمون
واکنش جدید نتانیاهو پس از بیانیه یحیی سریع: اقدامات یمن تهدیدی برای نظم جهانی است
play_arrow
واکنش جدید نتانیاهو پس از بیانیه یحیی سریع: اقدامات یمن تهدیدی برای نظم جهانی است
اتفاقاتی در ۱۴۰۰ سال قبل افتاده و گروهی آمدند تا انتقام ۱۴۰۰ سال قبل را از ما مردم شام بگیرند!
play_arrow
اتفاقاتی در ۱۴۰۰ سال قبل افتاده و گروهی آمدند تا انتقام ۱۴۰۰ سال قبل را از ما مردم شام بگیرند!
به رگبار بستن مناره یک مسجد در حال اذان توسط نظامیان اسرائیل
play_arrow
به رگبار بستن مناره یک مسجد در حال اذان توسط نظامیان اسرائیل
تماشای این ۲ گل زیبا در فوتبال زنان را از دست ندهید
play_arrow
تماشای این ۲ گل زیبا در فوتبال زنان را از دست ندهید
اظهارات ضدایرانی مشاور امنیت ملی ترامپ
play_arrow
اظهارات ضدایرانی مشاور امنیت ملی ترامپ
مداحی؛ رسانه تمام‌عیار تبیین
play_arrow
مداحی؛ رسانه تمام‌عیار تبیین
به آتش کشیدن درخت کریسمس در سوریه توسط تحریرالشام
play_arrow
به آتش کشیدن درخت کریسمس در سوریه توسط تحریرالشام
نمای شرکت تسلیحاتی حامی "اسرائیل" قرمز شد
play_arrow
نمای شرکت تسلیحاتی حامی "اسرائیل" قرمز شد
سخنگوی دولت: شاهد کاهش خاموشی‌ها خواهیم بود
play_arrow
سخنگوی دولت: شاهد کاهش خاموشی‌ها خواهیم بود
آمادگی ایران برای بازگشای سفارت در سوریه
play_arrow
آمادگی ایران برای بازگشای سفارت در سوریه
نگاهی به بهترین هتل شیراز از دید کاربران
نگاهی به بهترین هتل شیراز از دید کاربران
تعاریف حدادیان از شناخت رهبر انقلاب از مداحی و هنر
play_arrow
تعاریف حدادیان از شناخت رهبر انقلاب از مداحی و هنر
مهاجرانی: ساعت‌کاری ادارات از ساعت ۸ تا ۱۴ به صورت شناور شد
play_arrow
مهاجرانی: ساعت‌کاری ادارات از ساعت ۸ تا ۱۴ به صورت شناور شد