ضوابط طراحی انکراژ

امتیاز کاربران

ستاره فعالستاره فعالستاره فعالستاره فعالستاره فعال
 

آشنایی با ضوابط کاربردی طراحی نیلینگ و انکراژ

1-1- کلیات
برای طراحی و کنترل طرح میخ کوبی و انکراژ، از آئین¬نامه وزارت راه ایالات متحده (FHWA0-IF-03-017) و (FHWA-IF-99-015)استفاده گردیده است. با توجه به این آیین¬نامه، به منظور استفاده از سیستم Nailing به عنوان سازه نگهبان موقت، ضریب اطمینان مطلوب در حالت استاتیکی بین 3/1 الی 35/1 می¬باشد و در صورتی که سازه نگهبان مورد نظر دائمی باشد از ضریب اطمینان 5/1 جهت طراحی استفاده میشود. (جدول 2-1). با توجه به معیارهای کنترلی سازمان محترم نظام و مهندسی، حداقل ضريب اطمينان پايداري كلي در ديواره¬هاي مجاور ساختمانهاي موجود بدون فاصله یا با فاصله کم، FS>1.50 و در سایر دیواره¬ها معادل 35/1 می¬باشد.
تغييرمكانهاي كلي مجاز ديواره¬هاي گود در اضلاع مجاور ساختمان¬ها 2 سانتيمتر و در بقیه موارد با توجه به جنس خاک پروژه میزان 300/1 ارتفاع دیواره (سانتیمتر) در نظر گرفته میشود.

m4 (2)جدول 1-1- حداقل ضرایب اطمینان توصیه شده برای مدهای گسیختگی مختلف (FHWA0-IF-03-017)

در این گزارش، معیارهای طراحی به شرح زیر است:
1- جهت کنترل پایداری کلی شیروانی از نرم افزار Geo-Studio وPLAXIS استفاده میشود. کنترل نیروی کششی آرماتور، نیروی برون کششی Nail، دیوار رویه (Facing Wall)، حداقل و حداکثر تسلیح و حداکثر تغییر مکان افقی و قائم لبه گود با استفاده از کد¬های موجود در آئین¬نامه و نرم¬افزار PLAXIS انجام میگیرد.
2- در صورت بالا بودن ارتفاع گود از سیستم انکراژ جهت کنترل تغییر مکان¬ها استفاده می¬کنیم.
به منظور مدلسازی برای اعمال وزن سازه¬ی مجاور گود برای هر طبقه¬ی سازه، 10 کیلوپاسکال یا یک تن بر مترمربع را درنظر می¬گیرند. به عبارتی اگر سازه¬ی مجاور گود 5 طبقه باشد باید بار 50 کیلو پاسکال درنظر گرفته شود، اما سوالی که مطرح است اینکه آیا بار 50 کیلوپاسکال را دقیقا در بالای گود قرار دهیم یا خیر؟ در صورتی که سازه¬ی مجاور زیرزمین نداشته باشد می¬توان این بار را بر روی گود اعمال کرد اما اگر یک طبقه زیرزمین موجود باشد باید بار در تراز مثلا 3 متر اعمال شود. در صورتیکه در مجاورت یک ضلع گود خیابان وجود داشته باشد بالای آن ضلع بار 10 کیلوپاسکال در نظر گرفته می¬شود، البته براساس FHWA بار ترافیکی خیابانها 12 کیلوپاسکال پیشنهاد شده است ولی در ایران اعمال بار 10 کیلوپاسکال رایج است. همچنین اگر در مجاورت یک ضلع گود حیاط خانه قرار داشته باشد می¬توان بار 5 کیلوپاسکال برای آن درنظر گرفت. با توجه به آزمایشهای شناسایی ژئوتکنیکی و پارامترهای خاک C، Ø و وزن مخصوص، مدول الاستیسیته، لایه بندی خاک مشخص می¬شود و با اطلاع از لایه¬بندی خاک مدلسازی در دو نرم¬افزار ممکن می¬شود. با استفاده از نرم¬افزار Geo-Studio، گود، مدلسازی شده و بارها اعمال می¬شود و با تحلیل گود حداقل ضریب اطمینان به دست می¬آید و با ضریب اطمینان آیین¬نامه مقایسه می¬شود.
اما با رجوع به آیین¬نامه¬ی FHWA می¬توانیم به ضوابط ذیل به منظور طراحی دست یابیم:
1-2-فاصله¬ی رشته¬ها
برای طراحی رشته¬ها آیین¬نامه¬ی FHWA رابطه Sh * Sv ≤9m2 را ارائه می¬کند که در آن Sv فاصله¬ی قائم رشته¬ها و Sh فاصله¬ی افقی آنها می¬باشد. عمدتاً فاصله¬ی افقی 3 متر و فاصله¬ی قائم 5/2 متر در شرایط عادی به عنوان پیشنهاد اولیه مقبول خواهد بود.
1-3-ضابطه¬ی عدم گسیختگی مقاوم مهاری ردیف اول
برای رشته¬های ردیف اول بالایی باید به گسیختگی مقاوم خاک حین کشیدن رشته تحت بار طراحی دقت شود. در مواردیکه خاک سست یا دستی باشد و یا فشار سربار سازه¬های مجاور وجود داشته باشد ظرفیت مقاوم خاک ممکن است از نیروی مقاوم اعمالی به خاک ناشی از کشش رشته کمتر بوده و خاک دچار گسیختگی در حالت مقاوم شود. در صورت گسیختگی مقاوم خاک معمولا شمع نگهدار به درون خاک کج شده و شاتکریت خم می¬شود و حتی می-شکند.
برای حل این مشکل طراح باید زاویه و عمق رشته¬ی ردیف اول را به گونه¬ای در نظر بگیرد تا در بالای مرکز بخش گیردار رشته ردیف اول حداقل 5/4 متر خاک مطابق شکل وجود داشته باشد. همچنین این امر به عدم بالازدگی زمین همسایه ناشی از دوغاب ریزی تحت فشار کمک می¬کند.

m4 (3)شکل1-1- فاصله افقی و قائم مورد نیاز مهارها

1-4-حداقل طول بخش آزاد مهاری
همچنین براساس شکل3 دیده می¬شود براساس FHWA نمی¬توان بخش گیردار مهاری¬ها را دقیقا بعد از سطح گسیختگی آغاز کرد بلکه باید یک حداقل فاصله¬ای مثل x بین سطح گسیختگی و مرزی که می¬توان بخش گیردار را آغاز کرد وجود داشته باشد. براساس این ضابطه، طول آزاد مهاری به دست می¬آید. دیده می¬شود براساس این شکل، x باید مقدار حداکثر بین دو مقدار 5/1 متر و H 2/0 انتخاب شود که در آن H عمق گود می¬باشد.
X=max(1.5 , 0.2H)
از طرفی براساس FHWA حداقل طول آزاد برای رشته 5/4 متر و برای میلگرد 3 متر می¬باشد. همچنین براسا مبحث 7 مقررات ملی ساختمان حداقل طول آزاد مهاریها 5 متر می¬باشد. می¬توان بین 5/4 متر FHWA و 5 متر مبحث 7 در جهت اطمینان 5 متر مبحث مقررات ملی را انتخاب نمود.

m4 (4)

جدول1-1- مشخصات استرند

1-5-حداقل فاصله¬ی مهاریها
حداقل فاصله¬ی مهاریها از یکدیگر دست¬کم 2/1 متر می¬باشد. این امر به منظور ایجاد راندمان مناسب برای گروه درنظر گرفته شده است، مثل گروه شمع که در صورت نزدیک بودن شمعها در یک گروه به دلیل تداخل حبابهای تنش راندمان گروه کاهش می¬یابد.
توصیه می¬شود طول گیردار مهاری با دوغاب¬ریزی ثقلی یا تحت فشار به طور معمول 5/4 تا 12 متر باشد. تجربه نشان داده افزایش طول گیردار برای مهاریها در خاکهای معمول در طولهای بیش از 9 تا 12 متر منجر به افزایش قابل توجهی در مقاومت پیوند خاک با دوغاب نمی¬شود.

1-6-عمق مدفون شمع¬(Soldier Beam) در زیر سطح گودبرداری
دیواره‌های پایدارکننده خاک با استفاده از انکر¬ها بر اساس نیروهای فعال بالای تراز کف گودبرداری و نیروی مقاوم (Passive) زیر تراز کف گودبرداری طراحی می‌شود. قبل از اعمال کشش در انکر ها تمام مقاومت H-Pile توسط نیروی مقاوم خاک در قسمت گیردار آن تأمین می‌گردد و در تراز انتهایی گودبرداری انکرها بیشتر بار ناشی از فشار خاک پشت دیواره به H-Pile را تحمل کرده و نیروی مقاوم قسمت گیردار به آن اضافه می‌شود.
پایداری نهایی دیواره میخکوبی شده و H-Pile به سختی نسبی دیواره، عمق نفوذ H-Pile و مقاومت و سختی خاک بستگی دارد.
شکل شماره 3-1 به صورت کلی رابطه بین عمق نفوذ، توزیع فشار جانبی خاک و تغییر شکل دیواره میخکوبی شده را نشان می‌دهد.

m4 (5)

شکل 1-2- رابطه عمق مدفون و تغییر شکل دیواره

قسمت مدفون H-Pile تحت فشار مقاوم خاک می‌بایست قادر به تحمل فشار جانبی اعمال‌شده در تراز نهایی گودبرداری به همراه ضریب اطمینان کافی باشد. مقاومت فشار مقاوم برای دیوارهای با اجزای مجزا نظیرH-Pile) )در زیر سطح خاکبرداری به صورت معمول با استفاده از رابطه Broms (1965) برای شمع‌های تحت بار جانبی محاسبه می‌گردد (شکل3-2).

m4 (6)شکل 1-3- مقاومت فشار مقاوم برای دیوارهای با شرایط مختلف

مقاومت فشار مقاوم شمع‌های تحت بار جانبی و Soldier Beam همچنین توسط رابطه Wang & Reese (1986) محاسبه می‌شود. رابطه Wang-Reese چندین مکانیسم شکست را برای شمع‌های تحت بار جانبی در خاک‌های ماسه‌ای و رسی در نظر می‌گیرد. برای شمع‌های کوبشی، عرض بال Soldier Beam به عنوان سطح مقاوم در برابر بار جانبی و در شمع‌های در جا ریز پر شده با بتون سازه‌ای قطر کل شمع در نظر گرفته می‌شود.
1-6-1-خاک با شرایط مناسب
عمق نفوذ اجزای عمودی دیوار بر اساس ظرفیت باربری جانبی، به صورت کلی بر مبنای ضریب اطمینان ظرفیت باربری جانبی مساوی 5/1 محاسبه می‌گردد. هنگامی‌که از روش Wang-Reese استفاده می‌شود، عمق گیرداری مورد نیاز با توجه به اینکه نسبت مقاومت فشار مقاوم نهایی به نیروی عکس‌العملR، بزرگ‌تر یا مساوی 5/1 باشد تعیین می‌گردد.
هنگامی‌که از روش Broms جهت تعیین عمق گیرداری مورد نیاز استفاده شود، ضریب فشار خاک مقاوم به نسبت 5/1 برابر کاهش می¬یابد و سپس مستقیماً با نیروی عکس‌العمل مقایسه می‌شود. در روش Broms از فشار خاک مقاوم رانکین با 0=δ استفاده می‌شود.
1-6-2-خاک با لایه زیرین ضعیف
ظرفیت باربری جانبی در خاک‌های بسیار ضعیف یا خاک‌های دانه‌ای ضعیف و یا رس‌های متوسط و نرم محدود می‌باشد. در خاک‌های دانه‌ای ضعیف، اجزای دیوار به منظور رسیدن به فشار مقاوم نهایی می¬بایست تغییر مکان بالایی را داشته باشند. در نتیجه اجزای عمودی دیوار ممکن است قبل از رسیدن به این جابجایی به ظرفیت تنش نهایی خود برسند. در خاک رس متوسط یا نرم با شرایط زهکشی نشده با عدد پایداری Ns>4¬، فشار خالص در ناحیه محرک گودبرداری بدون در نظر گرفتن عمق نفوذ باقی می¬ماند که در نتیجه هیچ فشار مقاومی ایجاد نمی¬شود. عمق نفوذ اجزای عمودی دیوار (نظیر Sheet-pile و Soldier Beam ) می¬بایست محدود به عمق حداقل تقریباً 20 درصد عمق نهایی گودبرداری باشد، مگر اینکه به دلیل رسیدن به مقاومت کافی در برابر نیروهای عمودی و غیره نیاز به افزایش آن باشد.

1-7-بار ترافیکی اعمالی به گود
در صورتیکه بار ترافیکی (خیابان) در فاصله¬ای در محدوده¬ی نصف ارتفاع گود از گود فاصله داشته باشد باید فشار سربار 12 کیلوپاسکال را به گود اعمال کرد. در صورتیکه سازه¬ای در فاصله¬ای برابر ارتفاع گود وجود داشته باشد باید بارهای آن سازه برای طراحی گود لحاظ شود.
این به آن مفهوم است که باید به بار ناشی از سازه¬های طرف مقابل خیابان در مدلسازی و تحلیل و طراحی گودها توجه شود. برای مثال اگر در ضلع شمال یک گود به عمق 30 متر یک خیابان به عرض 10 متر وجود داشته باشد و در طرف مقابل خیابان یک سازه¬ی 5 طبقه داشته باشیم در این حالت برای مدلسازی این ضلع گود باید بر روی گود تا عرض 10 متر بار 12 کیلوپاسکال و بعد از آن تا عرض 30 متر بار 50 کیلوپاسکال را در نظر بگیریم. این نکته در گودهای عمیق بسیار مهم بوده و باید دست¬کم، به میزان عمق گود از اطراف، بار سازه¬های مجاور را در نظر بگیریم. در صورتی که در مثال بالا از سمت غرب یک سازه¬ی 3 طبقه با عرض 12 متر و در غرب آن هم یک سازه¬ی 6 طبقه با رض 20 متر موجود باشد باید برای بارگذاری گود در این ضلع ابتدا تا 12 متر بار 30 کیلوپاسکال و سپس از 12 متری تا 32 متری بار 60 کیلوپاسکال را اعمال نماییم.

1-8- ظرفيت باربری مهارها
در طراحی سیستم مهارها، ظرفيت كششي آنها به دو بخش ظرفيت سازه‌اي و ظرفيت برونكشي آنها (Pullout) تقسيم مي‌شود و سازه طراحی شده بایستی جوابگوی نیروی کششی احتمالی ایجادی در آنها باشد.
ظرفیت برونکشی ميخ‌ها در محل چال¬هاي با قطر 12 سانتيمتر(در واحد طول):
برای محاسبه ظرفیت برون¬کشی میخ از داخل چال نیاز به مقاومت سطح مرزی مربوط به تماس دوغاب و خاک می¬باشد. برای این کار از مقادیر پیشنهادی آیین نامه آمریکا به شماره‌های FHWA0-IF-03-017 و FHWA-IF-99-015 که در جداول شماره 3-4 و 3-5 آورده شده، استفاده شده است. به طوریکه در جدول 3-4 میزان مقاومت باند برای خاک ماسه سیلتی در حالت تزریق ثقلی و با روش حفاری دورانی، برابر 100 الی 150 کیلوپاسکال و برای خاک سیلتی در حالت تزریق ثقلی و با روش حفاری دورانی، برابر 60 الی 75 کیلوپاسکال بیان شده است. همچنین در جدول 3-5 میزان مقاومت باند برای خاکهای غیرچسبنده در حالت ثقلی بین 70 الی 140 کیلوپاسکال و برای خاک ماسه با تراکم بالا برای تزریق تحت فشار مقاومت باند برابر 250 الی 970 کیلوپاسکال بیان شده است. در صورت تراکم بالای خاک محل پروژه و استفاده از فشار حداقل 5 بار برای تزریق استفاده شود، مقاومت باند برابر 300 کیلوپاسکال برای نیل و منوبار، و برای انکراژ 450 کیلوپاسکال محاسبه استفاده شده است، که لازم است این مقدار توسط آزمایش تایید شود. هدف از انجام این آزمایش بر روي نیل و انکرها، تأیید روش اجرا و کنترل ظرفیت برشی بین خاك و آزمایش تأییدي (Verification test) دوغاب تزریق می¬باشد که در قالب دو آزمایش کنترلی صورت می¬گیرد. آزمایشهاي کنترلی به منظور تعیین صحت و سقم فرضیات طراحی (Proof test) و برروي نیل¬ها و انکرهای شاهد (غیر اصلی) در محل پروژه انجام می¬شود که با توجه به نتایج آنها در صورت لزوم، می بایستی اقدامات لازم درخصوص تغییر، اصلاح وتدقیق طرح اقدام گردد.
آزمایشهاي تأییدي نیز در خلال انجام کار و بسته به نظر کارفرما و مشاور طرح، برروي تعداد محدود و منتخب نیل و انکرهای اصلی اجرا شده جهت کنترل و تأیید کار انجام شده بر اساس نقشه¬هاي اجرایی صورت می¬گیرد. آزمایشهاي کشش بایستی بر اساس روش ارائه شده در آیین¬نامه انجام گردند.

 1-9- کنترل بیرون زدگی(Pullout Control)

براي کنترل و جلوگیري از بیرون زدگی انکرها می¬بایستی طول تزریق کل انکرها با قطر 12 cm به گونه¬اي انتخاب شود که مقاومت برشی بین دوغاب و خاك مانع از بیرون آمدن آنها از خاك در اثر نیروهاي کششی وارده گردد. بدین منظور بایستی همواره شرط زیر برقرار باشد.
Lbond = T/Qpull out = nTs/ Qpull out
برای استرند 3 رشته:
Lbond = (2*3*150)/(П*.12*450)=5.3m
در جهت اطمینان طول گیرداری استرند 3 رشته در مدل سازی برابر با 6 متر در نظر گرفته شده است.
برای استرند 4 رشته:
Lbond = (2*4*150)/(П*.12*450)=7.0m

در جهت اطمینان طول گیرداری استرند 4 رشته در مدل سازی برابر با 8 متر در نظر گرفته شده است.

3-5- کنترل تسلیم میلگرد(Yield Control)
باید در نظر داشت که حداکثر بار وارده به نیلها نباید از ظرفیت باربري نظیر تنش حد جاري شدن میلگردها بیشتر باشد. در غیر این صورت باعث گسیختگی میلگرد مورد نظر خواهد شد. بعبارتی بایستی شرط زیر همواره برقرار باشد:
Tmax (Achieved From Calculations) < TAllowable (Bar)

جدول 1-2- تخمين مقاومت واحد سطح ملات تزريق براي بيرون كشيدگي ارائه شده در آيين نامه FHWA0-IF-03-017

m4 (1) جدول1-3-تخمين مقاومت واحد سطح ملات تزريق براي بيرون كشيدگي ارائه شده در آيين نامه FHWA-IF-99-015

m4 (7)

 

LOGOSlid

شرکت فنی مهندسی سورین

شرکت فنی مهندسی سورین با نگاه به چشم انداز متعالی خود و با توجه به ارزشها، ضمن رعایت اصول و استانداردهای علمی ومهندسی وفراترازآن، با در اختیار داشتن مجموعه­ای از متخصصین ژئوتکنیک و سازه، امکان ارائه و انجام هرگونه خدمات مشاوره، طراحی، اجرا ونظارت در بخش­های گودبرداری و پایدارسازی، سازه­های بتنی و سازه­های فولادی ساختمان دارا می باشد.

ارتباط با ما

تــهــران، جردن، بلوار گلشهر، برج آی تک، طبقه ششم، واحد 60

تلـفـکس:

                                                              29 500 220 - 021

                                                              19 500 220 - 021

  + اطلاعات بیشتر

 

 

 

 

whatsapp    Telegram  imo