بخشی از مقاله
.1چکیده
در این پژوهش به منظور بررسی تاثیر نیروی دینامیکی زمینلرزه بر پروژه های گودبرداری مناطق شهری از نرم افزار پلکسیس دوبعدی ورژن 8/6 استفاده شده است. در این بررسی گودبرداری به عمق 18 متر و طول 40 متر مدلسازی شد و با سیستم ترکیبی میخ و مهار پایدارسازی شد. خاک محل پروژه از نوع ماسه ای رس دار بوده و یک ساختمان چهارطبقه در مجاورت گود قرار دارد. به منظور بررسی جامع تر موضوع از چند نیروی دین امیکی زمین لرزه از زونهای مختلف لرزه خیزی کشور استفاده شده است.
زمین لرزه طبس با بزرگی 7/4 ریشتر بعنوان زمین لرزه حوزه نزدیک در حوزه 3 و زمین لرزه منجیل رودبار با بزرگی 7/37 ریشتر بعنوان یک زمین لرزه حوزه دور در این حوزه مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین زمین لرزه ناغان به بزرگی 6 ریشتر بعنوان زمین لرزه ماکزیمم در منطقه زاگرس و دیگر مناطق حوزه 2 مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که در مناطق حوزه 3 حساسیت گودبرداری بیشتر بوده و باید با احتیاط بیشتری عمل کرد. اما در مناطق حوزه 2 تاثیر گودبرداری بر سازه های مجاور کم تر بوده و با اطمینان بیشتر می توان تا عمق 18 متر گودبرداری نمود.
با کاهش عمق گودبرداری بخصوص در حوزه 3 از تاثیر گود بر سازه های مجاور به نحو چشمگیری کاسته می شود. در مناطق نزدیک کانون در حوزه 3 کشور نمی توان در مجاورت ساختمان هایی که زیرسازی پی آنها به نحو مناسب صورت نگرفته، تا عمق 18 متر گودبرداری کرد.
.1 مقدمه
امروزه با افزایش قیمت زمین در مناطق پر جمعیت و ضرورت بهره برداری بیشتر از این زمین ها، عمق گودبرداری ها روز به روز افزایش می یابد. بررسی پایداری این گودها و ارائه روش مناسب با امکانات و نیازهای فنی پروژه نیز باعث شده تا جزئیات طراحی این پروژه ها با حساسیت بیشتری بررسی شود. کشور ایران بر روی کمربند لرزه خیز آلپ هیمالیا قرار گرفته و سالانه تعداد زیادی زمینلرزه در سراسر این پهنه اتفاق می افتد که گاهی شدت آنها تا حدی است که موجب ویرانی شهرهای مهمی چون طبس، بم، رودبار و منجیل شده اند. لذا بررسی این قبیل پروژه ها باید با در نظر گرفتن نیروی دینامیکی زلزله انجام شود. از آنجایی که لرزهخیزی نقاط مختلف کشور یکسان نیست؛ طراحی های صورت گرفته و تمهیدات لازم برای هر پهنه مختص به همان پهنه است که باید در عمل مورد توجه قرار گیرد.
مشکلات گودبرداری شامل ریزش توده، نشست زمین های اطراف و ایجاد ترک در سازه های مختلف و ... بوده که هر کدام باید به طور جداگانه مورد برررسی قرار گیرند. نشست یکنواخت بیش از حد مجاز، کج شدگی ساختمان و نشست غیر یکنواخت پی هرکدام ممکن است مشکلاتی را ایجاد نمایند. تغییر در توده خاک و ساختمانهای مجاور ممکن است تا حدی باعث خسارت چندانی به ساختمان نشوند اما بیشتر از آن باعث خسارات جزئی و یا کلی می شوند.
امروزه استانداردهای مختلف حدود نشست مجاز پی را در حالت استاتیکی و دینامیکی ارائه دادند. گودبرداری باید به گونه ای طراحی و اجرا شود که در حالت استاتیکی موجب مشکلات ناشی از نشست بیش از حد و غیر یکنواخت و یا کج شدگی - چرخش - ساختمانها نشود و در حالت دینامیکی نیز بعنوان عامل تخریب سازه های مجاور شناخته نشود. با فرض اینکه پی ساختمان چهار طبقه مجاور با بار 50 کیلونیوتن بر متر مربع از نوع نواری است و با توجه به خاک ماسه ای زیر پی، مطابق توصیه های کمیته اساندارد اروپایی مقادیر نشست تفاضلی و چرخش مجاز پی به ترتیب 10 میلیمتر و 1/500 می باشد.
.2 سیستم ترکیبی میخکوبی و مهاربندی
روش ترکیبی روش جدیدی است که امروزه در اجرای سازه نگهبان در گودبرداریهای عمیق و هم در پژوهشهای علمی جدید موردتوجه قرارگرفته است. سیستم میخکوبی و انکر برای پایداری طبیعی و مهندسیشده سازهها طراحی میشوند و حرکت آنها را با استفاده از المانهای تنش مقاوم مهار میکنند. مفهوم طراحی اولیه شامل انتقال نیروهای کششی مقاوم تولیدشده در اجزاء به زمین است که از طریق اصطکاک - یا چسبندگی - بسیج شده در اینترفیس انجام می شود.
این سیستم اجازه میدهد که مهندس به استفاده مناسب از زمین درجا در ارائه پشتیبانی به سازه نگهبان بپردازد. این روش در حال حاضر مزایای فنی قابلتوجه دارند و هزینه بهطور قابلتوجهی کاهش مییابد و دوره ساختوساز کمتر میشود. بنابراین، در طول چند دهه گذشته، این روش بهطور فزاینده در پروژههای مهندسی عمران مورد استفاده قرار گرفته است . در واقع با بکارگیری روش ترکیبی می توان از خواص پیش تنیدگی و مقاومت کششی مهار و خواص مقاومت برشی و کششی میخ به طور همزمان بهره جست. علاوه بر این از نظر اقتصادی نیز بکارگیری دو روش مقرون به صرفه تر از روشهای میخ کوبی و مهاربندی به صورت جداگانه است.
با استفاده از کابلهای پیشتنیده خاک فشردهتر شده و مقاومت برشی خاک افزایش مییابد. همچنین با تزریق ملات و قرار دادن انکرهای بلند در توده ایمن خاک پتانسیل انکرها برای تحمل تنش افزایش مییابد و استفاده از انکر تاثیر زیادی بر روی افزایش مقاومت در برابر لغزش دارد.
دانگ چن و همکارانش در سال 2009 با مقایسه روش میخکوبی و روش ترکیبی نشان دادند که استفاده از انکر در بالای دیواره مفیدتر و دارای تاثیر بیشتری برسازه ترکیبی است و جابهجایی را به میزان زیادی کاهش میدهد.
گو یانگ چن و همکارانش نشان دادند که در سیستم ترکیبی نسبت به سیستم میخکوبی میزان سطح کشش و نواحی پلاستیک را کاهش میدهد که موجب کاهش تغییرشکل ها میگردد و نیز استفاده از تیر قائم برای مهار انکر تغییرشکل افقی را بهشدت کاهش میدهد و میتواند جابهجایی سطح زمین را به شکل موثر کاهش دهد
.3نوزمینساخت و لرزه زمینساخت ایران
افراد زیادی در زمینه زون بندی کشور ایران تلاش کرده اند؛ مهاجر اشجعی و نوروزی - 1978 - ، بر اساس فعالیت گسلها و اُفت شدت نسبی زمینلرزهها از محل رخداد، سطح کشور را به 5 حوزه تقسیم کردهاند. حوزه - 0 - با شدت نسبی 3 مرکالی یا کمتر، حوزه - 1 - با شدت نسبی 4 و 5 مرکالی، حوزه - 2 - با شدتهای نسبی 6 و 7 مرکالی، حوزه - 3 - با شدت های 8 و 9 مرکالی و بالاتر و حوزه - 4 - مناطقی است که اطلاعات کافی در باره آنها موجود نیست.[1]
-4نیروی دینامیکی زمین لرزه های مختلف جهت مدلسازی
در این پژوهش اطلاعات شتابنگاشت سه زمین لرزه متفاوت از سه زون ساختاری استفاده شده است که از نظر تقسیم بندی دو حوزه مخرب 2 و 3 را شامل می شوند. زمینلرزه ناغان با بزرگای گشتاوری 6 ریشتر نماینده بزرگترین زمینلرزه زون زاگرس است؛ در این زون زمینلرزه ها زیاد و عموما شدت کم تر از 6 ریشتر دارند. و زمین لرزه طبس با بزرگای گشتاوری 7/4 ریشتر بعنوان شدیدترین زمین لرزه های ثبت شده در ایران مرکزی مورد بررسی قرار میگیرند. گرچه تعداد زمین لرزه ها در این زون کم تر از زاگرس است اما شدت آنها گاه چنان زیاد است که تا شعاع 200 کیلومتری نیز خسارت جدی وارد می کنند. شدت زمینلرزه های البرز نیز مانند ایران مرکزی گاه به حدی می رسد که موجب تخریب کامل شهرهایی چون رودبار می شود. زمینلرزه منجیل-رودبار بعنوان شدیدترین زمینلرزه این ناحیه مورد بررسی قرار گرفت. در اشکال 1 تا 3 نمودارهای شتابنگاشت زمین لرزه ها بر حسب cm/s2 نشان داده شده است.
شکل - 1 - شتابنگاشت زمین لرزه ناغان-ایستگاه ناغان
شکل - 2 - شتابنگاشت زمینلرزه منجیل-ایستگاه اب بر
شکل - 3 - شتابنگاشت زمین لرزه طبس-ایستگاه طبس
.4معرفی پروژه
در این پروژه پایداری یک گود به عمق 18 متر و طول 20 متر در خاک ماسه ای رس دار که بروش ترکیبی میخ کوبی و انکراژ پایدارسازی شده، مورد بررسی قرار می گیرد. این روش پایدارسازی امروزه مزایای زیادی نسبت به روشهای دیگر از جمله روش میخ کوبی به تنهایی دارد. با بکارگیری میخ و انکر به طور همزمان از مقاومت کششی انکر و مقاومت کششی و برشی میخ ها بهره گرفته می شود. فواصل عمودی و افقی میخ ها 1 متر و فواصل افقی و عمودی مهارها به ترتیب 1 و 2 متر می باشد که در اعماق بیشتر فواصل بین مهارها تا 3 متر افزایش می یابد. در این بررسی هندسه خاک به ابعاد 360 در 50 متر بروش المان محدود با نرم افزار پلکسیس مدلسازی شده است و بعلت حساسیت بالای ساختمان مجاور بیشترین بررسی صورت گرفته در خصوص نشست زیر پی آن بوده است.
از آنجایی که در مقابله با زمین لرزه در حالت عادی نیاز به بهسازی خاک زیر سازه ضروری است، یک بار تا عمق 1 متری و بار دیگر تا عمق 2/5 متری به دو روش تراکم دینامیکی و استفاده از اهک بهسازی شده و اهمیت بهسازی زیر پی در مقابله با تاثیرات مخرب زمین لرزه در کنار گود نشان داده شده است. گام های خاکبرداری در مدل دو متر لحاظ شده است.
.5شبیه سازی خاک
در این نرم افزار از بین تمام مدل های ارائه شده در زمینه بررسی رفتار خاک، مدل سخت شوندگی برای مسائل گودبرداری دارای بیشترین دقت عمل است، چرا که تغییرات مقاومت خاک نسبت به تنشهای وارد بر سطح تنها در این مدل لحاظ شده و یکی از اساسی ترین مسائل مورد بررسی در گودبرداری ها تغییرات سیستم نگهدارنده نسبت به عمق است
