بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله به موضوع گودبرداری ساختمان و نکات پیرامون آن پرداخته شده است. گودبرداری دارای روشهای مختلفی از جمله روش چاه و تونل، سپرکوبی و... میباشد که میتوان از آنها استفاده کرد. نکتهی حائز اهمیت در انجام گودبرداری، نشست خاک پس از انجام آن میباشد. از آنجا که در اثر گودبرداری در توده خاک اطرف گود تغییرشکل های جانبی بوجود می آید نشست سطحی زمین مجاور گود اجتناب ناپذیر است. در این مقاله با استفاده از نرمافزار پلکسیس به مدل سازی نمونهی مورد نظر پرداخته شده است. پس از انجام مدلسازی به بررسی میزان جابجایی انجام شده در سطح زمین به خاطر گودبرداری انجام شده، پرداخته شده است.
با بررسیهای انجام شده و در نظر گرفتن پارامترهای مقاومتی دیوار سازه نگهبان، مشخص شد که هرچه از لبهی گود فاصله گرفته شود، نشست سطحی زمین به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. در بررسی جابجاییهای افقی سطح زمین مشخص شد که هرچه در راستای لبهی گود به سمت میانی لبهی گود پیش برویم، به میزان جابجاییها افزوده شده است و همینطور هرچه از لبهی گود فاصله بگیریم، از جابجاییها در این جهت کاسته شده است. در انتها با توجه به اینکه در مراحل انجام این گودبرداری شاهد ریزش گود نبوده و هیچگونه آثار خرابی و ترک خوردگی در ساختمان مجاور مشاهده نشده است، سازه نگهبان توانسته پایداری خود را در برابر نیروهای برآورد شده حفظ نماید و با استفاده از این نتایج مشخص شد که روش گود برداری انجام شده برای این ساختمان مناسب بوده است.
مقدمه
طراحی و احداث گود در مناطق شهری نیازمند پایداری مطمئن گود و کاهش فشار به ساختمان مجاور گود می باشد. از آن جا که در اثر گود برداری، در توده خاک اطراف گود، تغییر شکل های جانبی بوجود می یابد، بنابراین گودبرداری باید به نحوی صورت گیرد که علاوه بر جلوگیری از گسیختگی، مقادیر تغییر شکل ها به حداقل ممکن کاهش یابد. جلوگیری از خسارت به ساختمان مجاور گود، کنترل کننده طراحی در مناطق شهری است.
در صورت عدم کنترل تغییر شکل ها، صدمات قابل توجهی به ساختمان های مجاور گود وارد می گردد که برطرف نمودن آن ها زمان و هزینه زیادی به پروژه تحمیل می کند که در این مورد می توان به فروپاشی سیستم نگهدارنده گود به صورت کلی یا جزئی، کاهش ظرفیت باربری فنداسیون ساختمان مجاور گود، ترک خوردگی در ساختمان مجاور گود، احتمال اختلاف با همسایگان و در پی آن نیاز به اخذ مجوزهای قانونی بیشتر و هزینه های وکالت و غیره اشاره نمود.
در سال 1956، اسکمپتون و مک دونالد با استفاده از مدل تیر ایزوتروپ عمیق، بین کرنش کششی حدی و تغییر شکل خمشی ساختمان، رابطه ای برقرار کرده اند.
در سال 1963 ، بجروم با ایجاد رابطه ای بین کرنش حدی و تغییر شکل خمشی ساختمان، نسبت تغییر شکل خمشی را به عنوان یک معیار ارزیابی در نظر گرفت.
در سال 1957، توکار و پولشین با استفاده از نسبت تغییر شکل به عنوان یک معیار ارزیابی، توانستند با این معیار، اثرات گودبرداری بر روی ساختمان های مجاور را مورد بررسی قرار دهند و با این معیار میزان تغییر شکل ساختمان های مجاور گود را مورد بررسی قرار دادند.
در سال 1974، بورلند و ورث با استفاده از مدل تیر ایزوتروپ عمیق، علاوه بر این که چندین روش گود برداری را باهم مقایسه کرده، با بررسی میزان تغییر شکل ساختمان های مجاور گود، به بررسی اثرات گودبرداری بر روی نشست این ساختمان ها پرداختند.
در سال 1976، جوانگ به بررسی عواملی که سطح خرابی ساختمان را تحت تأثیر قرار می دهند، پرداخت. او سعی کرد با انجام مقایسه ای بین عواملی که باعث خرابی ساختمان می شوند، اصلی ترین عاملی که سطح خرابی ساختمان را تحت تأثیر قرار میدهد را شناسایی کند.
در سال 1989، بوسکاردین و کوردینگ نیز به بررسی عوامل مؤثر بر خرابی ساختمان پرداختند و نشان دادند که کرنش افقی زمین به شکل بسیار زیادی سطح خرابی ساختمان را تحت تأثیر قرار می دهد.
در سال 1996، بونه به توسعه دادن روش های معیار ارزیابی پرداخت و در نتیجه ی فعالیت های او، معیار ارزیابی بر اساس عرض ترک، توسعه داده شد.
در سال 2009، کونگ و شاستر در زمینه ی ارزیابی مقدار خرابی در ساختمان مجاور گود به فعالیت پرداختند و آن ها توانستند با استفاده از شاخص پتانسیل خرابی، روش جدیدی را برای ارزیابی مقدار خرابی در ساختمان مجاور گود ارائه نمودند.
در سال 1999، محمد فروغی به مطالعه بر روی روش جدیدی به نام چاه و تونل پرداخت. وی نشان داد که در این روش با کندن چاه هایی در محل ستون ها و سپس تونل زنی در تراز فونداسیون ها و اجرای آن ها قبل از خاکبرداری زمین و سپس نصب ستون ها و تیرریزی و احتمالا اجرای سقف چند طبقه اولیه سازه که از سطح زمین به بالا قرار می گیرند، عملا یک سازه محافظ ایجاد می شود و با ایمنی کافی می توان خاکبرداری و اجرای کامل سازه را انجام داد.
در سال 1389، فاخر و برخورداری به بررسی روش های سنتی گودبرداری پرداخت. وی با بررسی این روش ها، توصیه هایی به منظور انجام بهتر و اصلاح روش های سنتی گودبرداری انجام داد.
در سال 1391، رضا عبداللهی نیز به بررسی انواع مختلف روش های گودبرداری پرداخت. وی با بررسی روش های مختلف، مزایا و معایب و ویژگی های هرکدام از این روش ها را بیان داشت و توصیه های کاربردی برای موارد گوناگون گودبرداری ارائه کرد. وی برای هر ساختمان خاص، نوع خاصی از گودبرداری مناسب با آن شرایط را ارائه نمود.
در سال 1392، امیر سرمد به طور خاص به بررسی روش های گود برداری با استفاده از سازه ی نگهبان پرداخت. او روش های سنتی گودبرداری را با استفاده از سازه ی نگهبان توسعه داد و با این کار، روش های سنتی را اصلاح بخشید و معایب آن ها را تا حدی برطرف نمود.
در این مقاله به مدلسازی مورد مطالعه که ساختمان بانک کشاورزی در شهر یزد میباشد، پرداخته شده و پس از مدلسازی به تحلیل عددی مدل و محاسبهی میزان جابجاییهای خاک سطح زمین و دیوارهی گود پرداخته میشود. در فعالیتهای قبلی انجام شده در این زمینه به محاسبه جابجاییهای خاک دیواره گود پرداخته نشده است. مدلسازی و تحلیل عددی گودبرداری ساختمان نیز توسط نرم افزار پلکسیس انجام میشود که در کارهای گذشته سابقه نداشته است.
مشخصات پروژه مورد مطالعه
این پروژه شامل یک ساختمان 6 طبقه می باشد که دو طبقه از آن در زیر تراز صفر قرار دارد. محل پروژه در شهرستان یزد، در نزدیکی تقاطع خیابان کاشانی و خیابان چمران است. در شکل - 1 - عکس هوایی پروژه نشان داده شده است و در شکل - 2 - کروکی پروژه مشخص است.
شکل :1 عکس هوایی از محل مورد مطالعاتی
شکل :2 پلان موقعیت مورد مطالعاتی
مراحل ساخت مدل سه بعدی گود پروژه ساختمان مرکزی بانک
برای تعیین ابعاد مدل، بهترین مقدار ارتفاع مدل 2/5 برابر عمق گود برداری می باشد که در این مدل ارتفاع 15 متر در نظر گرفته شده است. مقدار عرض مدل نیز 2 برابر عرض گود در نظر گرفته شده و مقدار طول مدل نیز 2/5 برابر طول گود می باشد. اگرچه پلان گود دارای تقارن نمی باشد اما این نامتقارنی مقدار ناچیزی است و در ضمن در نظر گرفتن تقارن برای این مدل در جهت افزایش ضریب اطمینان بیشتر می باشد. از این رو برای کاهش در میزان محاسبات گود مورد نظر را متقارن در نظر می گیریم این کار باعث افزایش سرعت حل محاسبات می شود. در شکل های - 3 - و - 4 - ابعاد مدل به صورت دو بعدی و سه بعدی نشان داده شده است. این مدل سه بعدی شامل بیش از 36000 المان گره ای می باشد.
شکل :3 ابعاد مدل به صورت دو بعدی
شکل :4 ابعاد مدل به صورت سه بعدی
پس از برآورد مقدار بار وارده ناشی از ساختمان های کنار گود ، این میزان بار در مدل ساخته شده در تراز کف زیرزمین ساختمان های مجاور لحاظ شده است.
بعد از مشخص کردن ابعاد المان می بایست پارامترهای مکانیکی خاک را به مدل ساخته شده اختصاص داد. که مقدار این پارامتر ها در بخش قبل بیان شده است. بعد از مشخص کردن پارامترهای خاک می بایست پارامترهای مقاومتی دیوار سازه نگهبان را به المان دیوار وارد کرد. با توجه به مطالعات انجام شده [13] مقدار این پارامترها از روابط - 1 - و - 2 - محاسبه می شود.
مشخصات دیوار سازه نگهبان در جدول - 1 - نشان داده شده است.
جدول :1 مشخصات دیوار سازه نگهبان
در ادامه تراز آب زیرزمینی را مشخص کرده که در این گود با توجه به پایین بودن سطح آب زیر زمینی این تراز در انتهای مدل قرار می گیرد. در شکل - 5 - محل تراز آب زیرزمینی مشخص شده است.
شکل :5 محل تراز آب زیر زمینی
بعد از ساختن مدل سه بعدی می بایست مراحل حفاری گود را به ترتیب آنچه در واقعیت اتفاق افتاده انجام داد که به ترتیب در شکلهای - 6 - الی - 14 - نشان داده شده است.
شکل:6 مرحله اول حفاری
دقت داشته باشید که بعد از این مرحله می بایست جابه جایی های ایجاد شده در خاک را صفر در نظر گرفت زیرا این بارها در مدت بسیار قبل تر از انجام حفاری گود مورد نظر به زمین وارد شده و در حال حاضر زمین به حالت پایدار رسیده است. بنابراین جابه جایی ها نباید با تغییر شکل ناشی از گودبرداری جمع شود.
شکل :7 مرحله دوم برداشت خاک تا تراز کف ساختمان های مجاور - الف: نمای دو بعدی-ب: نمای سه بعدی -
شکل :8 مرحله سوم خاکبرداری به میزان 1,7 متر - الف: نمای دوبعدی-ب: نمای سه بعدی -
شکل :9 مرحله چهارم خاکبرداری به میزان 1,7 متر - الف: نمای دوبعدی-ب: نمای سه بعدی -
