آشنایی با ضوابط کاربردی طراحی نیلینگ

1-1-کلیات

برای طراحی و کنترل طرح میخ کوبی و انکراژ، از آئین­نامه وزارت راه ایالات متحده (FHWA0-IF-03-017) و  (FHWA-IF-99-015)استفاده گردیده است. با توجه به این آیین­نامه، به منظور استفاده از سیستم Nailing به عنوان سازه نگهبان موقت، ضریب اطمینان مطلوب در حالت استاتیکی بین 3/1 الی 35/1 می­باشد 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 ديواره­هاي مجاور ساختمانهاي موجود بدون فاصله یا با فاصله کم، FS>1.50 و در سایر دیواره­ها معادل 35/1 می­باشد.

تغييرمكانهاي كلي مجاز ديواره­هاي گود در اضلاع مجاور ساختمان­ها 2 سانتيمتر و در بقیه موارد با توجه به جنس خاک پروژه میزان 300/1 ارتفاع دیواره (سانتیمتر) در نظر گرفته میشود.

  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:

• 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 کد­های موجود در آئین­نامه و نرم­افزار PLAXIS انجام میگیرد.
• در صورت بالا بودن ارتفاع گود از سیستم انکراژ جهت کنترل تغییر مکان­ها استفاده می­کنیم.

به منظور مدلسازی برای اعمال وزن سازه­ی مجاور گود برای هر طبقه­ی سازه، 10 کیلوپاسکال یا یک تن بر مترمربع را درنظر می­گیرند. به عبارتی اگر سازه­ی 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 سازه­ی مجاور زیرزمین نداشته باشد می­توان 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 می­شود، 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 می­توان 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 می­شود و با اطلاع از لایه­بندی خاک مدلسازی در دو نرم­افزار ممکن می­شود. با استفاده از نرم­افزار Geo-Studio، گود، مدلسازی شده و بارها اعمال می­شود و با تحلیل گود حداقل ضریب اطمینان به دست می­آید و با ضریب اطمینان آیین­نامه مقایسه می­شود.

اما با رجوع به آیین­نامه­ی FHWA می­توانیم به ضوابط ذیل به منظور طراحی دست یابیم:

1-2-فاصله­ی میخها در میخگذاری

فاصله­ی میخها در میخگذاری باید براساس رابطه S_h * S_v ≤4m²  به دست آید که در آن S_v فاصله­ی قائم میخها و S_h فاصله­ی افقی میخها از یکدیگرند. در عین حال حداقل فاصله­ی افقی میخها 1متر و حداکثر فاصله­ی افقی میخها 2 متر درنظر گرفته می­شود. حداقل فاصله­ی میخها باید یک متر باشد تا در صورتیکه حفاری گمانه مجاور با انحراف روبرو شد با میخ کناری برخورد نکند، در ثانی در صورتی که فاصله­ی دو میخ مجاور کمتر از 1 متر باشد می­تواند به دلیل همپوشانی حباب تنش در انتقال بار، مشابه شمع­های نزدیک به هم در گروه شمع باعث کاهش ظرفیت باربری گروه می­شود.

1-3-زاویه­ی میخها

زاویه­ی میخها معمولا 10 تا 20 درجه نسبت به افق می­باشد، اما غالبا تحت زاویه­ی 15 درجه اجرا می­شود. مساله­ی مهم اجرایی در این خصوص آن است که زاویه­ی کمتر از 10 درجه پتانسیل ایجاد خلل و فرج در دوغاب را به شدت افزایش می­دهد و دوغاب­ریزی با کیفیت مناسبی انجام نخواهد شد. وجود حفره در میخ بر ظرفیت باربری آن تاثیر منفی خواهد گذاشت.

1-4-طول میخها در ارتفاع دیوار

به منظور طراحی میخها به عنوان پیشنهاد اولیه توصیه می­شود در هفتاد درصد فوقانی دیوار از طول میخ یکنواخت استفاده شود و در سی درصد پایینی می­توان طول میخها را کاهش داد اما نباید طول میخ از H 5/0 کمتر شود. به عنوان مثال برای گود به عمق 10 متر میخهای پایینی نباید طولی کمتر از 5 متر داشته باشند. در غیر این صورت ممکن است شرط لغزش دیوار را ارضاء نکند. اگر طول میخها در 70 درصد فوقانی دیوار بلندتر از بخش تحتانی باشد تغییرشکل دیوار به طور قابل ملاحظه­ای کاهش می­یابد. به عنوان پیشنهاد اولیه می­توان طول میخ را H 7/0 در نظر گرفت. اگر بار ناشی از سازه­های مجاور زیاد باشد یا عمق گود بیش از 10 متر باشد و یا جنس خاک مناسب نباشد می­توان طول اولیه را بیشتر کرد.

در صورتیکه در طراحی، طول میخ از H 2/1 بیشتر شود می­توان به این نتیجه رسید که میخگذاری روش چندان مناسبی با توجه به مشخصات خاک نیست. میخهای با طول کوچکتر از H 6/0 کمتر دیده می­شوند زیرا عمدتا جواب نمی­دهند. از طرفی میخ با طول کمتر از H 5/0 پایداری لغزشی را تامین نمی­کند.

1-5-بیشترین فاصله­ی ردیف اول میخها از بالای دیوار و ردیف آخر میخها از کف گود

ردیف اول میخها نباید از 1 متر از بالای گود بیشتر فاصله داشته باشد تا اثر ناپایداری ناشی از حالت طره را کاهش دهد. البته در صورتی که در این یک متر مشکل تاسیسات شهری وجود نداشته باشد. همچنین بیشترین فاصله­ی ردیف آخر میخ نیز نباید بیشتر از یک متر از کف گود باشد.

1-6-آرایش میخها در زمینهای شیبدار

در زمینهایی که شیبدار هستند به منظور آرایش مناسب میخها می­توان ردیف اول یا دو ردیف اول را به موازات شیب زمین و ردیفهای بعدی را به گونه­ای که فاصله­ی هر دو میخ از 2 متر بیشتر نشود مطابق شکل به طور افقی حفاری نمود. این روند در مورد ردیف آخر میخها نیز وجود دارد.

همچنین FHWA برای کنجهای محدب حفاری با آزیموت را پیشنهاد کرده است تا میخها با یکدیگر تداخل نکنند. در مواردی که این امر راهگشا نباشد می­توان از پیشنهاد دیگری که پیش از این دادیم استفاده نمود.

1-7-آرایش یکنواخت وغیر یکنواخت میخها

باید توجه داشت آرایش یکنواخت میخها متاسفانه طرح بهینه­ای را برای کاهش تغییرشکلهای دیوار ارائه نمی­کند. برای حل مشکل می­توان میخهای بخش پایینی دیوار را کوتاهتر در نظر گرفت، به گونه­ای که هرچه به سمت پایین دیوار می­رویم طول میخ کوتاهتر شود. این آرایش که میخهای نیمه بالایی دیوار بلندتر و میخهای نیمه­ی پایینی کوتاهتر باشند باعث کاهش تغییرشکل دیوار می­شود. دو الگو به این منظور پیشنهاد می­گردد: الگوی اول اینکه نیمه­ی بالایی دارای طول میخ یکنواخت یعنی ثابت باشد و نیمه­ی پایینی دیوار دارای طول کمتر باشد به گونه­ای که هرچه به سمت پایین دیوار می­رویم طول میخها کاهش یابد. الگوی دوم به این صورت پیشنهاد می­گردد که یک سوم بالای دیوار میخهایی با طول بیشتر­، یک سوم وسط دیوار میخهایی با طول متوسط و یک سوم پایین دیوار میخهایی با طول کمتر اجرا شود.

باید توجه داشت در صورتیکه از الگوی طول یکنواخت در کل ارتفاع دیوار استفاده کنیم مقدار نیروی ماکسیمم بیشتری در میخها به وجود می­آید.

همچنین در تحلیلهای تغییرشکل پیشنهاد می­گردد از مدل رفتاری خاک سخت­شونده به جای مور کولمب استفاده شود زیرا این مدل اثر باربرداری را در تحلیل به خوبی در نظر می­گیرد و بنابراین گودهای مدلش ده با این مدل بالازدگی کمتری را در کف گود نتیجه می­دهد که در نهایت تغییرشکلهای کلی مدل واقع­بینانه­تر است.

 

برای مشاهده ادامه مقاله دانلود کنید