بخشی از مقاله
چکیده
امروزه یکی از مهمترین مسائل موجود در احداث بزرگراهها، راههای کوهستانی و شهری را میتوان پایدارسازی شیبها و گودهای مجاور راه دانست. اگر تمهیدات لازم در خصوص حفاظت از آنها در نظر گرفته نشود، میتواند منجر به بروز مشکلات و حوادثی از قبیل لغزش، نشست و حتی تخریب راهها گردد. روشهای بسیاری برای پایدارسازی شیبها و گودها وجود دارد که ازجمله آنها میتوان به روش دیوارهای گابیون و روش دوخت به پشت اشاره کرد.
دیوارهای گابیونی و روش دوخت به پشت ازجمله انعطافپذیرترین روشهای پایدارسازی شیب محسوب میشوند، که به این دلیل در صورت ترکیب شدن باهم میتوانند نتایج مناسبی را در مقابله با نیروهای دینامیکی از خود نشان دهند. در تحقیق حاضر سعی شده است در ابتدا دیوار گابیونی در یک شیب خاکی همراه با بارگذاریهای مختلف مورد بررسی قرار گیرد و سپس برای مقابله با نیروهای دینامیکی زلزله از روش دوخت به پشت در جهت افزودن پایداری دیوار گابیونی استفاده شود.
به دلیل اینکه کشور ما ازجمله کشورهای لرزهخیز محسوب میشود، بایستی به زمینلرزه و تأثیر آن بر روی سازههای نگهبان، مخصوصاً سازههایی که در محل عبور و مرور وسایل نقلیه قرار دارند بیشتر پرداخته شود. در تحقیق حاضر از دو زلزله مرگبار منجیل و بم در تحلیل رفتار دینامیکی دیوارهای گابیونی همراه با دوخت از پشت استفاده شده است تا شرایط تحلیل بهصورت بحرانیتر فرض شود. نرمافزار مورد استفاده در این تحقیق، نرمافزار GEO5 میباشد، که نتایج حاصل از این پژوهش نشان میدهد که در مواقعی که دیوار گابیونی به تنهایی قادر به پایدارسازی شیب نمیباشد، ترکیب دیوار گابیونی و روش دوخت یک ترکیب انعطافپذیر و مناسبی را جهت پایدارسازی شیب ایجاد میکند.
کلمات کلیدی: تحلیل دینامیکی، دیوارهای گابیونی، روش دوخت از پشت، نرمافزار GEO5
مقدمه
با توجه به اینکه امروزه یکی از مهمترین مسائل موجود در احداث بزرگراهها، راههای کوهستانی و شهری را میتوان پایدارسازی شیبها و گودها دانست. اگر تمهیدات لازم در خصوص حفاظت از این شیبها و گودها در نظر گرفته نشود، میتواند منجر به بروز مشکلات و حوادثی از قبیل لغزش، نشست و حتی تخریب راهها گردد. روشهای بسیاری برای پایدارسازی شیبها و گودها وجود دارد که ازجمله آنها میتوان به روش دیوارهای گابیونی و روش دوخت به پشت اشاره کرد.
امروزه با توجه به اینکه استفاده از چند روش پایدارسازی بهصورت ترکیبی توانسته است در بسیاری از پروژههای عمرانی مورد استفاده قرار گرفته و مفید واقع شود، در تحقیق حاضر نیز سعی شده است تا با استفاده از دو روش دیوارهای گابیونی و روش دوخت به پشت یک روش ترکیبی کارآمدی را در جهت پایدارسازی بهتر شیبها ارائه شود.
در این تحقیق از نرمافزار GEO5 استفاده شده است و روند تحلیل بهگونهای است که در ابتدا یک دیوار گابیونی به ارتفاع تقریبی 8/5 متری بر روی شیبی خاکی یک لایه غیر اشباع، تحت شرایط مختلف بارگذاری استاتیکی و دینامیکی و با ضرایب اطمینان متفاوت، توسط روشهای مختلف تعادل حدی مورد تحلیل و بررسی قرار میگیرد و سپس برای مقابله با عدم پایداری دیوار گابیونی از مهارهای روش دوخت به پشت برای افزایش دادن به پایداری دیواره استفاده میشود.
با توجه به انعطافپذیری مناسب دیوارهای گابیونی و روش دوخت به پشت، ترکیب این دو روش با یکدیگر میتواند یک روش پایدارسازی مطمئنی را حاصل شود، که در مقابله با نیروهای دینامیکی مختلف مقاومت مناسبی از خود نشان دهند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان میدهد که ترکیب این دو روش پایدارسازی میتواند در بسیاری از پروژههای پایدارسازی که دیوار گابیونی به تنهایی نمیتواند قادر به پایدار کردن شیب باشد، مورد استفاده قرار گیرد.
روش پایدارسازی دیوارهای گابیونی
یکی از انواع گوناگون سیستمهای سازهای که در پاسخگویی به مسائل حفاظت و بهرهبرداری از آب و خاک در سالهای اخیر در سطح جهان گسترش یافته و در مقیاس بسیار وسیع با موفقیت در بسیاری از نقاط جهان طرح و اجرا گردیده سازهای بهنام گابیون - توریسنگ - میباشد. گابیون قفسه، استوانه یا بسته هایی پرشده از سنگهای گرد گوشه رودخانهای، سنگهای بدست آمده از معادن، بتنهای شکستهشده، شن و خاک میباشد که در عملیاتهای عمرانی نظیر راهسازی، کاربردهای نظامی همچون سنگرسازی، دیوارهای ساحلی و ... مورد استفاده قرار میگیرد.
ریشه لغوی گابیون از عبارت در زبان ایتالیایی به معنی قفس بزرگ برگرفته شده است، همچنین در ایتالیایی و در لاتین به معنای قفس میباشد . در اصل میتوان مخترع دیوارهای گابیونی را لئوناردو داوینچی معرفی کرد، او یک نوعی از دیوار گابیونی را بهعنوان سازهای نگهبان در قلعهای بهنام سنمارکو در شهر میلان ایتالیا طراحی کرد، که این دیوار را سبد لئوناردو نامیدند.
بعد از آن استفاده از دیوارها گابیونی در کاربردهای نظامی مانند سنگرسازی افزایش پیدا کرد، بهگونهای که سربازها سبدهایی ساخته شده از چوب را با خود حمل میکردند و در محل مورد نظر مستقر کرده آنها را با سنگ یا خاک پر میکردند تا بدین طریق از خط آتش دشمن درامان باشند. سبدهایی که در آن زمان مورد استفاده قرار میگرفت از بالا و پایین باز بود و در قطرها و اندازههای مختلفی وجود داشت.
عمدهترین استفاده از دیوارهای گابیونی در مصارف عمرانی توسط در اوایل سال 1800 میلادی در شهرهای و برای کنترل فرسایش سواحل و پایداری شیب مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1893 میلادی حجم بسیار عظیمی از گابیون در تعمیر سدی در نزدیکی بولونیای ایتالیا مورد استفاده قرار گرفت. بعدها دیوارهای گابیونی را در سازههای موقتی مواجهه با وقوع سیل، بندهای رسوبگیر، سرریزها، سازههای کوچک موقتی و دائم سدها، جلوگیری از ریزش سنگ و دیوارهای حائل مورد استفاده قرار دادند .
امروزه دیوارهای گابیونی به یکی از رایجترین سازههای عمرانی تبدیل شده است، که بیشترین کاربرد آن در راهسازی و محافظت از سواحل میباشد. دیوارهای گابیونی اگر بهعنوان دیوار حائل مورد استفاده قرارگیرند میتوانند با گذشت زمان کارآمدتر و مؤثرتر واقع شوند؛ این اتفاق بهدلیل آن است که به مرور زمان گل و لای و گیاهان فضای خالی بین سنگها را پر میکنند، که این امر باعث افزایش مقاومت این سازه و حفاظت بهتر از شیب میشود .
هر واحد گابیونی متشکل از دو نوع مصالح اصلی است. ایندو عبارتنداز شبکههای فلزی و مصالح سنگی، که خواص فیزیکی و شیمیایی آنها در کارکرد و دوام دیوار گابیونی تأثیر عمدهای دارد. بهطور کلی انعطافپذیری و یکپارچگی عمومی سازه را شبکه فلزی تأمین میکند و دوام شبکه فلزی هم به پوششهای حفاظتی روی سیمهای فلزی شبکه بستگی دارد. مصالح سنگی هم باید دارای ویژگیهایی چون دوام، تجزیهناپذیری و تاب مکانیکی کافی باشند.
شبکه های فلزی به دو صورت عمده برای گابیونها مورد استفاده قرار میگیرند، که عبارتند از شبکه های فلزی که دو یا سه بار بههم بافته شده که دارای چشمههای شش ضلعی میباشند و از سیمهایی تشکیل میشوند که در دو یا سه نوبت به دورهم پیچیده شدهاند و شبکههای فلزی بههم جوششده که دارای چشمه هایی چهارضلعی میباشند، قبل از سال 1986 در شبکههای فلزی مورد استفاده در گابیونها بهصورت وسیعی از شبکههای فلزی بههم دوخته شده استفاده میکردند که در سال 1986 ادارهی حمل و نقل کالیفرنیا مجوز استفاده از شبکه های فلزی بههم جوش شده را صادر کرد، که هر دوی این شبکههای فلزی داری تفاوتهایی در مقاومت و انعطافپذیری با یکدیگر دارند.
استاندارد مورد استفاده در شبکههای فلزی بههم بافته شده میباشد و استاندارد مورد استفاده در شبکههای فلزی بههم جوش شده میباشد که سازمان استاندارد آمریکا برای این دو نوع از شبکههای فلزی مشخصات متفاوتی ارائه داده است.
اینکه از چه نوع شبکه فلزی برای ساخت گابیون بایستی استفاده شود، بستگی به شرایط محیط و طراحی دارد. در جایی که احتمال نشست در دیوارهای گابیونی زیاد است، بایستی از شبکههای به هم دوخته شده استفاده شود، زیرا که این شبکهها انعطافپذیری زیادی نسبت به شبکههای فلزی بههم جوششده دارند و درجایی که کارآیی زیادی از دیوارهای گابیونی بدون نشست مورد نیاز است، شبکه های بههم جوش شده را میتوان انتخاب مناسبی نسبت به شبکههای بههم دوخته شده دانست. در بعضی مواقع نیز میتوان بهصورت ترکیبی این دو شبکه فلزی را باهم ترکیب کرد تا بتوان به نتایج بهتری دست پیدا کرد.
مناسبترین سایز برای سنگهای مصرفی در گابیون 1/5 تا 2 برابر اندازه چشمههای شبکههای فلزی گابیون میباشد، که این سایز بایستی بین 7 تا 40 سانتیمتر باشد. سنگهای مصرفی باید هماندازه باشند بهطوریکه حداکثر % 6 مصالح از این مقادیر بزرگتر یا کوچکتر باشند. پرکردن جعبههای گابیون بایستی بهگونهای انجام پذیرد که حداکثر فضای خالی بین مصالح پرکننده از % 30 بیشتر نشود. این کار بهتر است توسط دست انجام گیرد تا فضای خالی به حداقل برسد.
هرچقدر سنگهای مصرفی گوشهدار که اکثراً مصالح بدستآمده از معادن میباشند دارای قفل و بست مناسبی بین سنگها بوده و فضای خالی ایجاد شده کمتر خواهد بود و در نتیجه احتمال نشست و تغییر شکل کمتر خواهد بود. سنگهای بیگوشه که اکثراً از مصالح رودخانهای میباشند قفل و بست مناسبی نداشته و فضای خالی ایجاد شده بین سنگها بیشتر میباشد و در نتیجه نیز نشستهای ایجاد شده و تغییر شکلهای بوجود آمده بیشتر خواهد بود.
بنابراین بهترین مصالح پرکننده را میتوان سنگهای گوشهدار یا بدستآمده از معدن عنوان کرد. در هنگام پر کردن جعبهها هیچگاه نباید ارتفاع ریختن سنگها در داخل جعبهها از 60 سانتیمتر بیشتر باشد، چون در اینصورت نیروی ضربه شدیدی به شبکههای فلزی وارد آمده و باعث ایجاد خوردگی و سایش در شبکههای فلزی میگردد. بهتر است سنگها با دقت با دست چیده شوند تا فضای خالی موجود در بین سنگها به حداقل برسد . حداقل وزن مخصوص سنگها و مصالح مصرفی گابیون در هیچ استاندارد و آئین نامهای عنوان نشده است ولی بعضی از کارخانهها و شرکتهای تولیدکننده گابیون حداقل وزن مخصوص مورد نیاز را برای مصالح پرکننده جعبههای گابیونی ton/m3 2/3 بیان شده است.
