بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسی روشهای اجرایی در مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای پیهای سطحی
چکیده
مقاوم سازی یعنی مجموع عملیاتی که سختی ومقاومت ساختمان را نسبت به وضعیت اولیه آن بهبود بخشند. ترمیم، روشی است که به منظور ارتقای عملکرد لرزهای سیستم آسیب دیده بکار میرود، و بهسازی، شامل مقاوم سازی، ترمیم و دوباره مدل کردن میباشد. یکی از اجزای سازهای که نقش بسیار مهمی در پایداری سازهها ایفا می کند، پیها میباشند. پیها وظیفه انتقال کلیه بارهای وارد بر سازه اعم از ثقلی و جانبی به خاک ویکنواخت و محدود کردن نشست در حد مجاز را به عهده دارند. بنابر این بایددر طراحی و اجرای آن دقت کافی به عمل آید، زیرا در صورت نقص در طراحی یا اجرای آن بایستی هزینه گزافی برای رفع نقص آن متحمل شد. در این مقاله ابتدا به اندرکنش خاک و سازه و شرایط صلب یا انعطاف پذیری پیهای سطحی میپردازیم ،سپس به معرفی روشهای متداول در مقاوم سازی و بهسازی پیهای سطحی و بررسی مشکلات و محدودیتهای اجرایی آن پرداخته میشود ودر ادامه دو روش گروت ریزی برای اصلاح خاک زیر پیهای سطحی معرفی خواهد شد. این مقاله بیشتر به جنبه کاربردی و اجرایی مقاوم سازی و بهسازی اشاره میکند تا جنبه طراحی و محاسباتی آن.
واژههای کلیدی: مقاوم سازی- بهسازی لرزه ای- عملکرد لرزهای- پی های سطحی- گروت ریزی
-1 مقدمه[1]،[6]،[7]،[10]
مشخصات عمومی سازهها،شامل : مقاومت ، سختی، شکل پذیری ومیرایی، پاسخ دینامیکی یک سازه را در برابر زلزله تعیین میکند. در یک سازه ایده آل تمام این پارامترها وجود دارد ولی حتی در ساختمان های جدید الاحداث این مهم به ندرت وجود دارد. از طرفی به دلیل وابسته بودن این پارامترها بهم، میتوان کمبود یکی را با تقویت پارامتر دیگری جبران نمود.
مقاومت: فاکتور بسیار مهمی در امر مقاوم سازی است .
در مقایسه با فاکتور های دیگر افزایش مقاومت سازه کمترین هزینه را خواهد داشت. مقاومت کل یک سازه ضعیف را می توان با افزایش مقاومت اعضای موجود یا با اضافه کردن اعضای جدید افزایش داد.
سختی: پتانسیل آسیب پذیری لرزهای سازه را کاهش میدهد. در ضمن باعث محدود کردن تغییر مکان نسبی طبقات خواهد شد. در بهسازی لرزهای نکته مهم این است که اجزای جدید باید طوری به سازه اضافه شود تا حداقل خروج از مرکزیت را در ساختمان بوجود آورد و پیچش را محدود کند.
شکل پذیری: قابلیت جذب و اتلاف انرژی و حفظ تاب باربری یک سازه است.شکل پذیری نیز فاکتور بسیار مهمی در امر بهسازی لرزهای است که در آئین نامه 2800 زلزله ایران با ضریب R مشخص میشود ، و باعث کاهش نیروی برش پایه خواهد شد.
1
میرایی: باعث جذب انرژی ارتعاش سازه و در نتیجه کاهش تغییر مکان و خسارات وارد بر سازه در زلزله میشود. در آئین نامه 2800 زلزله ایران- ویرایش سوم، مقدار میرایی برای کلیه سازهها 5 درصد در نظر گرفته میشود.
در مقاوم سازی و بهسازی پیها از بین چهار فاکتور فوق، افزایش مقاومت پی کاربردیتر است.
-2 اندرکنش خاک و سازه[2]،[6]،[7]،[10]
در بررسی اثرات خاک و پی بر روی سازه، خاک حتما مدل می شود ولی هندسه پی چنانچه نسبت به خاک صلب باشد مدل نشده و با مدلسازی 6 فنر در 6 درجه آزادی مدل سازی کل اثرات خاک و پی انجام میگردد. در حالتی که پی نسبت به خاک صلب نباشد هندسه پی با المانهای صفحهای مدل شده و فنرها در هر گره برای مدل سازی اثرات خاک( در 3 جهت انتقالی) مدل میگردند.
-1-2پی سطحی منفرد یا گسترده : این پیها در صورت برقراری رابطه زیر نسبت به خاک پی صلب فرض میشوند:
در رابطه :(1)
: f .E f مدول ارتجاعی و ضریب پواسون مصالح پی ( بتن) ؛ : t ضخامت پی ؛
: D f عمق پی ؛
B :بعد پی در جهت عمود بر امتداد مورد بررسی ؛ : L بعد پی در امتداد مورد بررسی؛
: G. ضریب پواسن ومدول برشی خاک پی؛ : K sv سختی برشی در راستای قایم؛
اگر پی به صورت گسترده باشد، B و L برای قسمتی از پی سطحی در زیر هر ستون به طور مجزا و به صورت ابعاد سطح سهمیه آن ستون از پی محاسبه می شوند.
-2-2پی سطحی نواری: این پیها در صورت برقراری رابطه (2) نسبت به خاک پی صلب فرض می شوند:
در رابطه :(2)
2
: I f ,E f مدول ارتجاعی و ممان اینرسی مقطع پی ؛ :.G مدول برشی و ضریب پواسون خاک پی؛
: l طول پی سهمیه هر ستون؛
: K sv سختی برشی در راستای قایم؛
روابط مربوط به زمانی که پی نسبت به خاک صلب بوده و هندسه پی لازم نیست مدل شود:( محاسبه سختی فنرهای معادل خاک و پی)
روابط (3) مربوط به حالتی است که پی، سطحی باشد، در مورد شالودههای مدفون باید ضرایب سختی به دست آمده در ضرایب اصلاح ضرب شده و سپس به کار روند. این ضرایب از روابط (4) طبق شکل (1) به دست میآیند.
تحلیل بهسازی لرزه ای پی[3]
تحلیل پی یکی از قسمتهای مشکل بهسازی لرزهای است. برای اکثر ساختمانها، ارزیابی نتایج اولیه برای فهم چگونگی اندرکنش پی با سازهی اصلی و خاک پیرامونی تحت بارگذاری زلزله نیاز به مدل ریاضی وتحلیل قابل توجهی دارد. امروزه روشهای تحلیل بر مبنای تغییر مکان، وسعت حرکات خاک بسیار بحرانی تر تشخیص داده شده است. مهندس سازه بایستی از مشکلات مهندسی خاک، اهداف بهسازی، توصیههای عملکردی، فرضیات وروشهاو محدودیتهای اجرایی درک درستی داشته باشد.واضح است که بهسازی سازه موجود نسبت به اجرای سازهی جدید بسیار مشکلتر و پر هزینه است. در احداث پی های جدید نباید زیر پی های موجود را چه طی اجرا وچه دراز مدت خالی کنند، به علاوه سختی کمتر خاک متراکم نشده در زیر پی جدید در مقابل سختی بالاتر زیر پی قدیمیتر موجود باید مورد توجه قرار گیرد.
-4 مسائل اجرایی[3]
بهسازی لرزه ای پی در ساختمانهای موجود کاری سخت و پر خطر است و بایستی مسائل ومشکلات زیر در نظر گرفته شود: الف) محدودیتهای دسترسی و ارتفاع.
ب) محدودیتهای سرو صدا و لرزش.
پ) محدودیتهای برآمده از تاسیسات موجود. ت)محدودیتهای ناشی از حفظ بهرهبرداری ساکنان ساختمان. ث) خاک آلوده ونامناسب.
-5 انواع پیهای سطحی متداول در بهسازی لرزهای ونکات اجرایی آن [2]،[3]،[5]
پیهای سطحی شامل: پی های نواری پیوسته، پیهای منفرد، شناژهاو پی های یکپارچه می شوند. نکاتی که بایستی در مقاومسازی و بهسازی پیها با توجه به نوع پی درنظر گرفت عبارتند از :
الف)در خاکبرداری اطراف پی موجود، اگر خاک چسبنده باشد احتمالاً بدون ریزش میتوان خاکبرداری را انجام داد.در صورتی که احتمال ریزش خاک به درون سوراخ وجود داشته باشد باید از قالبهای فلزی دایمی در دیواره استفاده کرد. در خاکهای غیر چسبنده، همچون ماسه انجام حفاری به صورت باز الزامی است.
