بخشی از مقاله
چکیده
استفاده روزافزون از روشهای گوناگون سازه نگهبان جهت پایدارسازی گودها و رفتار متفاوت این قبیل سازه های نگهبان در مقابل سربارها و بارهای وارده از موضوعات مهم علم مکانیک خاک است،لذا دراین پژوهش به بررسی گودبرداری پروژه بیمارستانی واقع در شهر مشهدپرداخته شده است.
دراین پروژه دیواره گود با شمعهای نگهبان فولادی مسلح شده است .هدف از این پژوهش بررسی تاثیر سربارهای اطراف بر جابجایی شمع و اثرات این جابجایی بر ملکهای مجاور میباشد. پارامترهای مورد بررسی و نتایج حاصله عبارت است از : انطباق نتایج حاصل از نرم افزار - 2 روش اجزاء محدود - با مدل واقعی به کمک مانیتورینگ که دارای نتایج قابل قبول میباشد .
تغییر در پارامترهای مکانیکی خاک شامل زاویه اصطکاک داخلی و مقاومت چسبندگی نشان میدهد افزایش زاویه اصطکاک موجب افزایش تغییر شکل خاک شده است وافزایش مقاومت چسبندگی بر مقدار تغییر شکل و جابجایی خاک تاثیری ندارد. در مرحله بعد تغییر در وزن مخصوص غیر اشباع خاک تاثیر قابل ملاحظه ای بر جابجایی نوک شمع و تغییر شکل خاک ندارد و در آخرین ارزیابی به تغییرات سختی محوری وصلبیت خمشی المان مهاری قائم پرداخته که با افزایش دو مشخصه فوق جابجایی نوک شمع و تاج گود کاهش می یابد.
-1 مقدمه
در این تحقیق رفتار دیوار با شمع نگهبان فلزی تحت اثر سربار و به کمک نرم افزار اجزاء محدود بررسی و آنالیز میشود. رفتار دیوار شامل تغییر مکان افقی تاج دیواره در محل گود، نیروهای داخلی ایجاد شده درون دیواره نگهبان - در برگیرنده شمع قائم فلزی - و همچنین فشار جانبی وارد بر شمع نگهبان میباشد. برای این منظورمشخصات خاک، مشخصات سازه نگهبان برای پروژه بیمارستانی در شهر مشهد تغییر داده میشوند تا اثر آنها بررفتار خاک و سازه مورد بررسی قرار گیرد.
تغییر مشخصات خاک شامل تغییر در مقاومت چسبندگی خاک، تغییردر زاویه اصطکاک داخلی خاک و تغییر در وزن مخصوص غیراشباع خاک بوده ومشخصات قابل تغییر در سازه نگهبان شامل تغییر در مشخصات پروفیل المان مهاری قائم نظیر تغییر فاصله بین این پروفیلهادر یک المان و یا قویتر نمودن پروفیلهامیباشد. در نهایت از جداول به دست آمده نمودارهای مربوط به این تغییرات و اثر آنها بر روی رفتار خاک ارائه میشوند.
-2 روش تحقیق
روش تحقیق در این پژوهش استفاده از نرم افزار اجزاء محدود PLAXIS2D میباشد ، پس از اعمال شرایط واقعی حاکم بر گود پروژه نظیر بارگذاری گسترده، لایهبندی خاک، اثر آب زیرزمینی، مراحل اجرای گودبرداری و همچنین نصب شمع فلزی قائم به عنوان سازه نگهبان در مدل اجزاء محدودی، فازهای محاسباتی مد نظر تعریف و اجرا شده و خروجی نرم افزار ثبت میشود.این خروجی که شامل جابجایی تاج دیواره گود - در تراز سطح زمین یعنی اولین نقطه تماس شمع سازه نگهبان با خاک - است با نتایج بدست آمده از مانیتورینگ تغییر شکل و جابجایی المان مهاری قائم - شمع نگهبان نصب شده در محل گود پروژه - مقایسه شده است.
بدنبال آن سایر مشخصات مورد اشاره در بخش مقدمه در مدل تغییر مییابند تا اثر هر یک بر میزان جایجایی تاج دیواره گودبرداری، نیروهای داخلی وارد بر دیواره سازه نگهبان بررسی شود.در پروژه بیمارستان که از سه طرف با ساختمانهای از یک تا چند طبقه محصور شده است، عمق نهایی گودبرداری 10 متر میباشد. سازه نگهبان طراحی شده برای نگهداری خاک و حفظ پایداری ساختمانهای اطراف،شمع نگهبان فلزی میباشد. خاک محل پروژه تا عمق 4 متر از نوع ماسه ریزشی - SMفاقد چسبندگی - و از عمق 4 متر تا عمق 25 متر، خاک غالب شن وماسه به همراه لای - SM-GM - است. تراز آب زیرزمینی نیز در عمق 21 متری از سطح زمین قرار دارد.پروفیل مورد استفاده به عنوان شمع نگهبان فلزی - - Soldier Pile از مقطع دوبل IPE14 است که مشخصات سازهای قابل استفاده در نرم افزار PLAXIS2D این پروفیل بصورت جدول 1 میباشد:
جدول--1 مشخصات پروفیل سازه نگهبان فلزی قائم
طول شمع نگهبان فلزی 15 متر طراحی شده است که 5 متر عمق گیرداری المان میباشد و در خاک لایه تحتانی - SM-GM - ، این قسمت گیردار بتن ریزی شده و نصب میگردد.با توجه به پلان نشان داده شده در شکل 1 در ضلع غربی پروژه - که ضلع اصلی مورد بحث در این تحقیق است - یک ساختمان دو طبقه قدیمی ساز با اسکلت بنایی و فاقد فونداسیون قرار دارد.
شکل--1 پلان موقعیت زمین پروژه و ساختمانهای اطرا
همانطور که در پلان شکل 1 نشان داده شده است فواصل المانهای مهاری قائم از هم در ضلع غربی 3 متر و فاصله شمع 1 از گوشه گود نیز 2 متر میباشد. ساختمان مجاور این ضلع، 2 طبقه و به عرض 20 متر است و دیگر ساختمانهای مجاور این ساختمان 2 طبقه، 4 طبقه و با کاربری مسکونی بوده و هر کدام دارای عرض 10 متر در امتداد خیابان میباشند.به علت سستی دیوارهای ساختمان بنایی و قدیمیساز مجاور، تمامی 6 شمع نگهبان فلزی در ضلع غربی پروژه، در امتداد ارتفاع ساختمان ادامه یافتهاند
از آنجا که خاک لایهی اول از نوع ماسه ریزشی و فاقد چسبندگی بود، همچنین بدلیل عدم وجود فونداسیون مناسب در ساختمان قدیمی واقع در ضلع غربی، خاکبرداری در هر مرحله از حساسیت بالایی برخوردار بوده است. به همین علت، مانیتورینگ جابجایی و تغییر شکل تاج گودبرداری بیش از پیش احساس میشود. لذا پس از حفاری چاه محل شمعها و نصب پروفیل فولادی، عملیات خاکبرداری آغاز شده و مانیتورینگ و کنترل جابجایی نقاط از پیش تعیین شده با استفاده از دوربین توتال استیشن - Total Station - صورت گرفت. برای این منظور با نصب رفلکتورهای برچسب در محل تماس پروفیل فولادی با سطح زمین - تراز صفر - در سه المان مهاری قائم به شمارههای 1، 3 و 5، عملیات برداشت جابجایی نقاط در فواصل زمانی معین انجام شد.
بدلیل تقارن بارگذاری گسترده در امتداد بعد عمود بر صفحه،، رفلکتورهای برچسب تنها در سه المان 1 و 3 و 5 در ارتفاع و امتداد دیوار ساختمان مجاور در ترازهای ذکر شده و بر روی پروفیلها نصب شدند وقرائت میگردد.با توجه به نتایج قرائات جابجایی تاج گود، میتوان دریافت که میزان جابجایی در تاج گود در شمعهای شماره 1 و 5 تقریبا ناچیزبوده ولی در شمع 3 مقدار تغییر شکلها قابل ملاحظه است.
همچنین میزان ترک در جداره داخلی ساختمان مجاور گود در محل شمعهای 3 و 4 بسیار بیشتر از مقدار آن در محل شمعهای 1، 2، 5 و 6 میباشد. علت ناچیز بودن تغییر شکل و جابجایی در تاج گود در المان شماره 1 و مشابه آن المان شماره5، اثر گوشه میباشد.اثر گوشه پایداری بیشتر گود را در گوشهها و نقاط نزدیک به این قسمتها تضمین میکند.در المان مهاری شماره 3، میزان حداکثر جابجایی افقی - Uxmax - و حداکثر جابجایی قائم تاج گود - Uymax - در انتهای عملیات نسبت به شروع اجرای سازه نگهبان بصورت زیر است:
به منظور مدل سازی در نرم افزار اجزاء محدود PLAXIS2D، با توجه به بحرانی بودن مقدار جابجایی تاج گود در المان مهاری فلزی قائم شماره 3، این شمع در نظر گرفته شده و مدل آن با توجه به شرایط حاکم بر پروژه ساخته میشود.
شکل--2 نمودار تغییرمکان افقی و قائم دیوار واقعی و دیوار مدل شده
