بخشی از مقاله
چکیده
امروزه کم و بیش از پیهای حلقوی برای سازهها بویژه سازههایی که حالت تقارن محوری دارند استفاده میشود. در این پژوهش یک مطالعه عددی روی ظرفیت باربری و نشست پی حلقوی انجام شد. برای مدل سازی از نرمافزار های اجزا محدود استفاده شد. پارامترهای مصالح از مشخصات خاک رس محل ساخت برجهای خنک کننده سیکل ترکیبی نیروگاه کازرون انتخاب شد.
برای مدل سازی مصالح از مدل مور-کولمب استفاده شد. محاسبات ظرفیت باربری در دو حالت پی صاف و پی زبر انجام شد و بر اساس آن ضرایب ظرفیت باربری محاسبه شد. نشست پی حلقوی برج خنک کننده نیروگاه طوس مشهد محاسبه شد. سپس بر اساس محاسبات ظرفیت باربری و نشست، ظرفیت باربری مجاز پی حلقوی نیروگاه مشهد محاسبه شد.
از نتایج حاصل مشخص شد که ظرفیت باربری پی زبر به مقدار قابل ملاحظهای از ظرفیت باربری پی صاف بیشتر است. همچنین مشخص شد که با افزایش ri/ro - نسبت شعاع داخلی به شعاع خارجی پی حلقوی - رفتار پی حلقوی به پی نواری نزدیک میشود. نتایج بدست آمده از محاسبات ظرفیت باربری و نشست با نتایج تئوریها و روابط موجود مقایسه شده است.
مقدمه
پروژههای عمرانی، متشکل از دو قسمت روسازه و زیرسازه میباشد. زیرسازه غالبا به بخشی اطلاق میشود که در تماس با خاک و در روند انتقال مستقیم بار روسازه به خاک بستر یا اطراف مشارکت دارد. انتقال بار از رو سازه به زمین توسط عضوی به نام پی انجام میشود. نقش پی یا فونداسیون به عنوان یک قسمت انتقالی در ابنیه، قابل تحمل نمودن تنشهای نسبتا بزرگ موجود در اجرای زیرزمین سازه از قبیل ستون، پایه و یا دیوار برای خاک است.
خاکها و مصالح طبیعی موجود در سطح زمین در مقایسه با اجزای روسازه از قبیل مصالح ساختمانی متداول، مانند بتن و فولاد، مقاومت و توان باربری نسبتا پایینی دارند. مهندسی پی هنر بکارگیری علوم سازه، ژئوتکنیک و قضاوت مهندسی در رابطه با تحلیل و اجرای پی بوده به نحوی که با رعایت اصول فنی، اجرایی، پایداری و اقتصادی،نهایتا سیستم پی بهینهای حاصل گردد. جهت تحقق یافتن اهداف فوق مهندس پی باید درک مناسبی از رفتار و عملکرد متقابل و به عبارتی دیگر، اندرکنش خاک و سنگ بستر، و نیز شرایط روسازه را داشته باشد.
از ملزومات اساسی آنالیز و طراحی پی تعیین توان باربری - ارزیابی مقاومت خاک و سنگ - ، برآورد میزان تغییرات حجمی و فشردگی بستر بر اثر بارگذاری - تخمین میزان نشست خاک - و طراحی سازهای میباشد که در دو گام اول هندسه پی در پلان و عمق استقرار آن تعیین گردیده و سپس طراحی سازهای و یا طراحی داخلی بر اساس تنشهای داخلی بر اثر نیروهای خارجی صورت میگیرد که شامل انتخاب مصالح، تعیین ضخامت پی و در صورت لزوم چگونگی مسلح نمودن آن است. کنترل پایداری و طراحی خارجی نیز از ضروریات تحلیل و طراحی بوده و در نهایت کفایت سیستم طراحی شده به لحاظ اجرایی و اقتصادی مورد ارزیابی قرار میگیرد
پیها به لحاظ عمق استقرار پی به دو گروه پیهای سطحی و پیهای عمیق تقسیم بندی میشود. پیهای سطحی از متداولترین پیها بخصوص برای پروژههای ساختمانی است که اغلب عمق استقرار آنها کمتر از عرضشان است. پیهای سطحی شامل پیهای منفرد، مرکب، نواری و گسترده میباشد. امروزه برای حالتهایی که تقارن محوری وجود دارد از پیهای دایرهای و حلقوی استفاده میشود. برای پی سازههایی مانند پایههای پلها، برجهای آبی، سیلوها و ... از پیهای حلقوی استفاده میشود. به لحاظ اقتصادی استفاده از پیهای حلقوی میزان استفاده از مصالح را کاهش میدهد. کشورهایی که در آن مصالح اولیه برای ساخت از نظر هزینه قیمت بالایی را ایجاد میکند، استفاده از پیهای حلقوی گسترش بیشتری یافته است.
در کشور ما ایران نیز از پیهای حلقوی استفاده میشود. برای برجهای خنک کننده نیروگاه طوس مشهد از پیهای حلقوی استفاده شده است.
موقعیت نیروگاه مشهد
محل نیروگاه مشهد در کیلومتر 12 جاده مشهد-چناران میباشد. موقیت جغرافیایی محل در شکل - - 1 مشخص شده است.
شکل-1 نمایی از برجهای خنک کننده نیروگاه طوس مشهد
مطالعات ژئوتکنیک
براساس مشاهدات صحرایی، بررسی نمونهها و نتایج حاصل از آزمایشهای آزمایشگاهی، قشرهای تحت الارضی در محدوده مورد نظر عمدتا شامل رس کم پلاسیسیته به رنگ قهوهای میباشد. این لایه ها در بعضی اعماق با مقدار کمی ماسه همراه هستند. براساس طبقهبندی متحد خاک از نوع CL میباشد. سطح آب زیرزمینی به طور دقیق و با استفاده از پیزومتر سنجیده شده است. با توجه به وجود پیزومتر در محل اندازهگیری سطح اب در طول اجرای پروژه امکان پذیر بود. تراز آب زیرزمینی قبل از اجرای پروژه در عمق 25 متری از سطح زمین قرار داشت.
مطالعات ژئوتکنیکی نیروگاه مزبور ابتدا با حفر 3 گمانه در محل سازه برج خنک کننده انجام گردید و سپس جهت تکمیل مطالعات فوق تعداد 8 گمانه دیگر مورد بررسی قرار گرفت و در پایان به منظور تعیین خصوصیات فیزیکی خاک آزمایشهای دانهبندی، هیدرومتری، حدود اتربرگ، دانسیته، سه محوری، تک محوری، تحکیم و برش مستقیم بر روی نمونههای معرف اخذ شده از محل انجام گرفته و بر این اساس مشخصات لایهها تعیین شده است. با توجه به نتایج آزمایشهای آزمایشگاهی، مشاهدات و آزمایشهای صحرایی و همچنین قضاوت مهندسی و با فرض ضریب پواسون ثابت برای لایه های خاک، پارامترهای خاک محل در جدول1 خلاصه شده است
جدول-1 خصوصیات فیزیکی و مکانیکی خاک در محل برجهای خنک کننده نیروگاه طوس مشهد
