بخشی از مقاله
خلاصه
معیارهاي اصلی در طراحی فونداسیون در مهندسی پی، تعیین و کنترل ظرفیت باربري نهائی و نشست خاك میباشد. به عبارت دیگر فونداسیون باید بتواند در زمان بهره-برداري بار را به صورت ایمن به خاك منتقل نماید، بطوریکه نه تنها خاك دچار گسیختگی نگردد بلکه نشست نیز از حد مجاز بیشتر نشود.
جهت حصول به این مطلب، تاکنون روشهاي مختلفی نظیر فرآیندهاي مکانیکی تراکم، تحکیم، زهکشی و فرآیندهاي شیمیایی نظیر اصلاح، تثبیت و یا استفاده از عناصر مسلح کننده - الیاف، ژئوگرید، سپرکوبی، شمعکوبی و... - جهت تقویت خاك به کار گرفته شده است.
در این تحقیق از مصالح ژئوفوم بر پایه پلی استایرن با خاصیت کاهش تنشهاي ناشی از بارهاي قائم در لایههاي زیرین و کاهش بار افقی خاك در دیوارها، به عنوان عایق ارتعاشی و میراگر در کاهش نشست لرزهاي خاك استفاده شده است. بدین منظور به مدلسازي رفتار دیوارهاي فومی در اطراف پی با استفاده از نرم افزار PLAXIS پرداخته شده و نتایج حاصله با مدلی بدون دیواره فومی مورد ارزیابی قرار خواهد
گرفت.
1.مقدمه
پیش بینی نشست پیها یکی از مهمترین و مشکلترین مسائل پیش روي مهندسان ژئوتکنیک میباشد. روشهاي عددي جهت تحلیل پی عموما با معادل کردن محیط خاك با یک مجموعه فنر ارتجاعی صورت میگیرد که خود وابسته به انتخاب درست پارامترهاي خاك است. در همین راستا مطالعات تجربی و عددي متنوعی در این خصوص صورت پذیرفته است
باید توجه داشت که در بین مصالح ساختمانی، خاك فراوانترین و در دسترسترین ماده میباشد، که اگر در اجراي طرحهاي عمرانی استفاده مناسبی از خاك موجود در محل اجراي طرح صورت پذیرد، هزینههاي اجراي طرح کاهش چشمگیري پیدا خواهد نمود. تاکنون روشهاي مختلفی نظیر فرآیندهاي مکانیکی همچون تراکم، تحکیم، زهکشی و فرآیندهاي شیمیایی نظیر اصلاح، تثبیت و یا استفاده از عناصر مسلح کننده - الیاف4]و[5، ژئوگرید، سپرکوبی، شمعکوبی و... - به کار گرفته شده است.
تسلیح خاکها جهت افزایش مقاومت آنها در برابر گسیختگی و کاهش نشست، از زمان هاي بسیار دور متداول بوده است. قدیمیترین نمونه هاي خاك که با قطعات نی مسلح شدهاند به حدود 5000 هزار سال پیش در ساخت اماکن مسکونی در فلات ایران باز میگردد. همچنین تونگو و فیلیبس در کتاب الیاف جدید خود اشاره مینمایندکه 4000 سال قبل، بشر از الیاف بعنوان عنصري تقویتگر در خاك بهره برده است.
ژئوفوم محصولی است بر پایه پلی استایرن که در پروژه هاي مختلف علی الخصوص پروژههاي راهسازي به عنوان یک پرکننده سبک براي جاهایی که نیاز به خاکریزي دارند و همچنین کاهش تنش هاي ناشی از بارهاي قائم در لایه هاي زیرین و کاهش بار افقی خاك در دیوارهاي حائل و کوله هاي پل استفاده میشود.
از دیگر موارد استفاده ژئوفوم، استفاده به عنوان عایق حرارتی در زیر ساختمانها، جادهها، شبکه راه آهن، دیوارهاي حائل و پارکینگهاي زیرزمینی به منظور جلوگیري از یخ زدگی میباشد. تحقیقات وسیعی توسط محققین بر روي خواص و رفتار این مصالح صورت پذیرفته است.[8-6] اولین بار ژئوفوم بر پایه XPS در سال 1970 میلادي در آمریکا در یک پروژه راهسازي مورد استفاده قرار گرفت و بعدها در سال 1989 میلادي به جاي XPS از EPS استفاده شد.
ژاپن نیز در سال 1985 استفاده از ژئوفوم را آغاز نمود و بسیاري از کشورهاي اروپایی نیز به این محصول روي آوردند بطوریکه در حال حاضر در ایالتهاي مختلف آمریکا و کشورهاي دیگر در حدود 3000 پروژه با استفاده از ژئوفوم اجرا و به اتمام رسیده است. پلی استایرن ژئوفوم بر پایه EPS بوده که معمولاً داراي دانسیته 12 الی 48 کیلوگرم بر مترمکعب می باشد و ابعاد بلوکها معمولاً - 2.4-5 m - است.
همچنین جهت اتصال مناسب و جلوگیري از لغزش ژئوفوم هاي بر روي یکدیگر و ایجاد انسجام کامل، بین آنها از اتصالاتی به نام ژئوگریپر استفاده می شود.
با در نظر گرفتن معیارهاي بیان شده جهت طراحی فونداسیون در مهندسی پی"تعیین و کنترل ظرفیت باربري نهائی و نشست خاك" نیازمند ایجاد تمهیداتی جهت تامین ضوابط مورد نظر طرح بوده و با توجه به مطالب بیان شده پیرامون مصالح ژئوفوم، در این تحقیق تاثیر ایجاد دیواره فومی در اطراف پی بر کاهش نشستهاي لرزهاي ساختمان به عنوان عایق ارتعاشی و میراگر بررسی خواهد شد. بدین منظور به مدلسازي رفتار دیوارهاي فومی در اطراف پی با استفاده از نرم افزار PLAXIS پرداخته شده و نتایج حاصله با مدلی بدون در نظر گرفتن دیوارهاي فومی مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.
2. مدل اجزاي محدود
مسئله تعریفی جهت بررسی با توجه به شکل 1، یک ساختمان 5 طبقه به عرض 8 و ارتفاع 15 متر واقع بر خاکی به ابعاد 50 در 20 متر میباشد. در مدل اول ساختمان بر روي خاك رس و در مدل دوم بر روي خاك ماسهاي واقع شده که مشخصات مصالح در جدول 1 و مشخصات مصالح ساختمان در جدول 2 ارائه شده است. همچنین جهت بررسی کاهش نشستهاي لرزهاي ساختمان از ژئوفوم نوع EPS15 با مشخصاتی مندرج در جدول 3 و به ارتفاع 3 متر استفاده شده است. لازم به ذکر است جهت آنالیز دینامیکی، از نمودار واقعی زلزله، شکل 2 که به وسیله USGS در 1989 ثبت شده است استفاده گردیده است.
شکل – 1 تعریف هندسه مسئله
جدول -1 مشخصات مصالح خاك رس و ماسه
جدول -2 مشخصات مصالح ساختمان
شکل – 2 نمودار شتاب- زمان ثبت شده توسط USGS در 1989
جهت مدلسازي در نرم افزار PLAXIS ، شکل 3، از المان 15 گرهاي استفاده شده است. هر مدل ابتدا بدون در نظر گرفتن مصالح ژئوفوم تحلیل و سپس رفتار آن با درنظرگرفتن ژئوفوم مورد بررسی قرار گرفته و آنالیز شده است. جابجائی سازه در نقطه A و B با توجه به محل مشخص شده در شکل 1 ارائه میگردد. باید توجه داشت که به دلیل تقارن سازهاي نتایج در نقطه A و B یکسان خواهد بود.
