بخشی از مقاله
چکیده.
گودبرداری های عمیق نیازمند احداث سازه های نگهبان در جهت حفظ پایداری دیواره های گود است. میخکوبی این دیواره ها می تواند یک روش مناسب در جهت اطمینان از ایجاد پایداری باشد. در این مقاله به تاثیر سربار بر پایداری دیوارهای خاکی میخکوبی شده در روش المان محدود و مدلسازی آن توسط نرم افزار Plaxis پرداخته شده است. این مطالعه پارامتریک با اعمال سربارهای مختلف شامل سربار گسترش یافته، سربار با عرض محدود، بار نقطه ای و سربار خطی با متغییر در نظر گرفتن شدت، طول و موقعیت سربار مدلهای مختلف بر دیواری با مشخصات ثابت انجام شده و پایداری این دیوار با فاکتور ضریب اطمینان مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت است. از مجموعه بررسی ها و مقایسه های صورت گرفته نتیجه می شود که بطور کلی ضریب اطمینان پایداری دیوارهای تقویت شده با نیلینگ تحت تاثیر شدت سربار، هندسه سربار و محل نقطه اثر سربار قرار دارد.
واژگان کلیدی .پایداری دیوارهای خاکی میخکوبی شده، نیلینگ، اثر سربار، روش المان محدود.
. 1 مقدمه
در بسیاری از پروژه های ساختمانی لازم است که زمین به صورتی خاکبرداری شود که جداره های آن قائم یا نزدیک قائم باشند این کار ممکن است به منظور احداث زیرزمین، کانال، منبع آب و...صورت گیرد. فشار جانبی وارد بر این جداره ها ناشی از رانش خاک بر اثر وزن خود آن، و نیز سربار های احتمالی روی خاک کنار گود می باشد. این سربارها می توانند شامل خاک بالاتر از تراز افقی در لبه گود، ساختمان های مجاور، بارهای ناشی از بهره برداری از معابر مجاور و... باشند. به منظور جلوگیری از ریزش ترانشه و تبعات منفی احتمالی ناشی از این خاکبرداری، سازه های موقتی را برای مهار ترانشه اجرا می کنند که به آن سازه های نگهبان می گویند.[1]در این تحقیق سازه نگهبان مورد نظر جهت پایداری جداره ها، دیوار میخکوبی شده یا نیلینگ می باشد که با اعمال سربارهای مختلف، فاکتور پایداری دیوار مورد مطالعه قرار گرفته است.
.2 معرفی روش نیلینگ یا میخکوبی
نیلینگ به معنای تسلیح برجای خاک موجود با نصب میلگردهای فولادی نزدیک به هم در یک سطح شیبدار یا در محل گودبرداری و با اجرای از بالا به پایین می باشد. میلگردها معمولا داخل گمانه هایی که در دیواره خاکی ایجاد شده و توسط دوغاب سیمان با هدف جلوگیری از خوردگی میلگردها و همچنین انتقال مناسبتر نیروها، بین خاک و میلگرد پر می شوند قرار می گیرند. این عملیات یک مقطع مسلح پایدار ایجاد کرده که توانایی نگهداری خاک پشت خود را دارد. این مسلح سازی بصورت passive عمل کرده و اثر خود را از طریق اندرکنش خاک و میلگرد حاصل از ایجاد تغییر شکل در خاک اعمال می کند.[3]
3 معرفی روش ریاضی المان محدود و نرم افزار Plaxis
روش اجزاء محدود یا روش المانهای محدود - Finite Element Method - که به اختصار FEM نامیده میشود، روشی است عددی برای حل تقریبی معادلات دیفرانسیل جزئی و نیز حل معادلههای انتگرالی. - کاربرد عملی اجزای محدود معمولا با نام آنالیز اجزا محدود"FEA"خوانده میشود - اساس کار این روش یا حذف کامل معادلات دیفرانسیل یا ساده سازی آنها به معادلات دیفرانسیل معمولی، که با روشهای عددی مثل اویلر حل میشوند، میباشد.در حل معادلات دیفرانسیل جزئی مسئله مهم این است که به معادله سادهای که از نظر عددی پایداراست، به این معنا که خطا در دادههای اولیه و در حین حل آنقدر نباشد که به نتایج نامفهوم منتهی شود برسیم. روشه ایی با مزایا و معایب مختلف برای این امر وجود دارد، که روش اجزاء محدود یکی از بهترین آنهاست.
این روش درحل معادلات دیفرانسیل جزئی روی دامنههای پیچیده - مانند وسائل نقلیه و لولههای انتقال نفت - ، یا هنگامی که دامنه متغیر است، یا وقتی که دقت بالا در همه جای دامنه الزامی نیست و یا اگر نتایج همبستگی و یکنواختی کافی را ندارند، بسیار مفید میباشد.پلکسیس نرم افزار المان محدود و پیشرفته برای تحلیل تغییرشکلها و پایداری است که در پروژه های مهندسی ژئوتکنیک کاربرد دارد. عموما در مسائل مهم ژئوتکنیک، یک مدل رفتاری پیشرفته برای مدلسازی رفتار غیرخطی و وابسته به زمان، بسته به هدف مورد نظر لازم است. با این نرم افزار می توان خاکبرداری و خاکریزی مرحله ای با شرایط بارگذاری و شرایط مرزی مختلف را با استفاده از المانهای مثلثی 6 گرهی و 15 گرهی مدلسازی نمود. اولین ویرایش این نرم افزار به منظور آنالیز سدهای خاکی احداث شده بر روی خاکهای نرم در قسمت های کم ارتفاع و پست کشور هلند و به سفارش مدیریت منابع آب آن کشور در دانشگاه صنعتی Delft در سال 1978 تهیه شد.[4]در این نرم افزار مدلهای رفتاری موهر کلمب، مدل سخت شوندگی هذلولی، مدل نرم شوندگی و مدل نرم شوندگی خزشی قابل بکارگیری است. همچنین با این نرم افزار می توان فرآیند ساخت و حفاری را توسط فعال کردن و غیرفعال کردن المان ها در مرحله محاسبات مدل کرد.
3؛1 معرفی مدل فرضی
برای بررسی پارامتریک تاثیر سربار بر پایداری دیوار میخکوبی شده، یک مدل فرضی با دیواره حفاری قائم به ارتفاع 10 متر و سطح افقی در بالادست را درنظر می گیریم، فواصل افقی و قائم میخ ها 1,5متر بوده و در ارتفاع حفاری 4 میخ تحت زاویه 19 درجه نسبت به افق وجود خواهد داشت. قطر سوراخ ها جهت میخ کوبی100 میلی متر و میخ های مورد استفاده، میلگرد شماره 32 آجدار فرض می شوند. همچنین طول میخ ها برابر7,5 متر و به اندازه کافی بزرگ انتخاب شده اند تا دچار پدیده از جا درآمدگی میخ نشوند.
3؛2 صحت سنجی
جهت اطمینان از نتایج بدست آمده، مقایسه خروجی ها با مدلسازی همین دیوار در نرم افزار تعادل حدی Geo Studio و مشاهده قرار گرفتن ضریب اطمینان حاصله در یک محدوده منطقی و نزدیک به هم از صحت نتایج اطمینان حاصل می کنیم.[2]
