بخشی از مقاله
چکیده
استفاده از پی های شمع رادیه یکی از روش های کاهش نشست های کلی و تفاضلی و افزایش ظرفیت باربری شالوده های سطحی و کاهش تنش های داخلی و لنگرهای اعمالی در پی های رادیه می باشد. منظور از واژه شالوده شمع رادیه، ترکیب اندرکنشی دو نوع فونداسیون، رادیه و گروه شمع، به گونه ای است که هر دو در تامین باربری و کاهش نشست های کلی و تفاضلی با هم ایفای نقش کنند. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار PLAXIS 1,6 -3D و روش حل عددی، به بررسی عملکرد شمع- رادیه در خاک های رسی که تحت اثر نشست زمین ناشی از افت سطح سفره های آب زیر زمینی قرار گرفته است، پرداخته شد. مدل های شمع - رادیه برای چهار حالت گروه چهار،پنج شمعی، گروه شش شمعی و گروه دوازده شمعی طراحی و نشست هرکدام در ترازهای مختلف آب زیر زمینی محاسبه گردید. نتایج حاکی از این است که عملکرد شمع رادیه مدل 6 شمع بهتر از مدل های 4، 5 و 12 شمع است و اقتصادی تر به نظر می رسد.
واژگان کلیدی: شمع- رادیه، نشست، اجزامحدود، PLAXIS 1,6 -3D، تراز آب زیر زمینی.
مقدمه
پی های سطحی - شکل-1 ج - چنانچه تحت بارهای سنگینی قرار گیرند یا برروی خاکهای مساله دار - رمبنده یا فرو ریزشی - قرارگیرند، قادر به تحمل بارهای وارده نبوده و یا اینکه نشست ها بیشتر از حد مجاز می شود، اگر از تعدادی شمع در زیر شالوده سطحی استفاده شود و در تحلیل و طراحی این نوع شالوده ها سهم باربری شالوده سطحی نیز در نظر گرفته شود به شالوده فوق؛ شالوده شمع- رادیه - Pile Raft - گویند - شکل-1 الف - - . - Maharaj,2004
شکل - - 1 - مقطع کلی شالوده شمع رادیه
چنانچه از سهم باربری شالوده سطحی صرفنظر گردد و شالوده بعنوان کلاهک برای انتقال بار به شمع ها در نظر گ رفته شود؛ چنین سیستمی گروه شمع آزاد یا خود ایستا نامیده می شود - شکل-1 ب - - امید علی و همکاران،. - 1390 خاکهای قابل تورم در اثر افزایش یا کاهش درصد رطوبت، تورم و یا کاهش حجم پیدا می کنند و فشار تورمی این نوع خاکها ممکن است قابل توجه باشد؛ لذا برای رفع این مشکل باید باکمک شمع از لایه خاک قابل تورم عبور کرده و وارد لایه پایدار خاک شویم . سالهای اخیر مورد توجه محققان مختلفی چون خاک هایی نظیر ماسه بادی که دارای طبیعتی فروریزشی هستند وقتی درصد رطوبت خاک افزایش یابد خاک دچار نشست زیادی می شود؛ همچنین مساله روانگرایی همیشه در این نوع خاک ها محتمل بوده و باید از شمع جهت عبور از این لایه سست و انتقال بار به لایه مناسب استفاده شود. در چنین حالتی قسمتی از شمع که از چنین لایه های سست عبور می کند ممکن است تحت اثر نیروهای اصطکاک منفی قرار گیرد. چنانچه خاک زیر شالوده سطحی سست باشد - خاک قابل تورم یا فرو ریزشی - و یا خاک تحت اثر آب شستگی باشد سهم باربری شالوده سطحی ناچیز بوده و قابل صرفنظر کردن است و تمام بار وارده بوسیله شمع ها تحمل می گردد؛ در چنین حالتی فرض گروه شمع آزاد منطقی بنظر می رسد ولی چنانچه خاک زیر پی مقاوم باشدقطعاً در انتقال بار وارده با شمع ها مشارکت خواهند کرد و قسمتی از بار وارده توسط شالوده سطحی حمل خواهد شد؛ این حالت که به آن شالوده شمع- رادیه می گویند در Poulos - Lee- Chow - Davis-Randolph - Reul و غیره قرار گرفته است - جعفری، . - 1394 بطور کلی هرجا که از ترکیب شمع و رادیه برای انتقال بار وارده از روسازه به خاک استفاده شود و در طول مدت خدمت دهی به هیچ دلیلی - مانند آب شستگی یا نشست خاک - ارتباط رادیه با خاک قطع نگردد؛ در آن صورت بار اعمالی بصورت مشترک توسط شمع و رادیه به خاک منتقل خواهد شد. شالوده های شمع- رادیه از لحاظ اقتصادی گزینه ای مقرون به صرفه می باشند؛ زیرا زمانی که رادیه به تنهایی نیاز طراحی مورد نظر را از لحاظ باربری و نشست تامین نمی کند، با استفاده از چندین شمع در زیر رادیه مقدار ظرفیت باربری و نشست پذیری و نشست های تفاضلی به مقدار زیادی کاهش می یابد - Burland . - et al,1977 de Sanctis - 2001 - و Viggiani et all - 2001 - شالوده های شمع - رادیه را در دو دسته طراحی کرده اند:
پی شمع -رادیه کوچک: که دلیل اصلی استفاده از شمع در زیر رادیه برای افزایش ضریب ایمنی می باشد؛ و معمولاّ رادیه به عرض 5 تا 15 متر را شامل می شود.
پی شمع - رادیه بزرگ: رادیه توانایی حمل بار اعمالی را باحاشیه ایمنی خوبی دارد. اما شمع ها برای کاهش نشست کلی و نشست تفاضلی رادیه لازم است؛ و معمولاَ عرض رادیه بزرگتر از طول شمع ها است. Hemsley - 2000 - مزایای استفاده از شالوده های شمع- رادیه را بدین شرح بیان کرد: -1 کاهش طول شمع های مورد نیاز نسبت به حالت استفاده از گروه شمع -2 کاهش حداکثر نشست و نشست های تفاضلی شالوده های سطحی -3 یک روش اقتصادی، برای کاهش تنش های داخلی و لنگرهای اعمالی بر رادیه با آرایش بهینه شمع ها در زیر رادیه -4 افزایش باربری پی سطحی با کمک شمع های زیر پی -5 برای پی های رادیه که تحت بارهای خارج از مرکز هستند، با قرار دادن شمع در محدوده اثر بارهای خارج از مرکز باربری پی تا حد امکان یکنواخت می شود.
روش تحقیق
در این تحقیق با استفاده از نرم افزار PLAXIS 1,6 -3D و روش حل عددی، به بررسی عملکرد شمع- رادیه در خاک های رسی که تحت اثر نشست زمین ناشی از افت سطح سفره های آب زیر زمینی قرار گرفته است، پرداخته شد. مدل های شمع - رادیه برای چهار حالت گروه چهارشمعی، پنج شمعی، گروه شش شمعی و گروه دوازده شمعی طراحی و نشست هرکدام در ترازهای مختلف آب زیر زمینی محاسبه گردیده است. هندسه مدل های شمع - رادیه برای چهار حالت در شکل های شماره 2 ارائه شده است.
