بخشی از مقاله
تحلیل و بررسی تغییر شکل های گودبرداری نگهداری شده به وسیله دیوار برلنی
چکیده:
در این مقاله به بررسي تغيير شکلهای مراحل گودبرداری و مهاربندی با استفاده از نرمافزار اجزای محدود ABAQUS پرداخته مي شود. تحقيقات پيشين نشان ميدهند كه در رابطه با مسائل گودبرداری، استفاده از مدلهای رفتاری وابسته به سطح تنش نظير مدل دراكر- پراگر توسعه یافته نتایجي بسيار نزدیک به واقعيت نسبت به مدلهای ساده مانند مور كولمب ارائه ميدهند. لذا در ابتدا كاليبراسيون مدل رفتاری دراكر- پراگر با استفاده از مدلسازی عددی و مقایسه نتایج با مقادیر تغيير شکلهای قرائت شده در هنگام گودبرداری صورت گرفته و پس از حصول بهترین نتایج، به بررسي تحليل سه بعدی و دوبعدی پرداخته و نتایج آنها با هم مقایسه ميگردند.
سپس به بررسي اثر چندین عامل در تغيير شکلهای جانبي گود پرداخته ميشود. متغيرهای مورد بررسي شامل ضریب انعطافپذیری-نسبت سختي شمعهای نگهبان به سختي خاک- و نيروی پيش تنيدگي ميلمهارها ميباشد.
نتایج نشان ميدهند كه افزایش سختي شمعهای نگهبان و نيروی پيشتنيدگي ميلمهارها منجر به كاهش چشم گير تغيير مکانها خصوصا در ترازهای مياني دیوار ميگردد.
کلمات کلیدی: گودبرداری، دیوار برلنی، نرمافزارABAQUS، مدل دراکر پراگر توسعه یافته
.1 مقدمه
یکي از روشهای مناسب جهت نگهداری گودبرداریهای عميق، استفاده از سيستم شمعهای نگهبان همراه با مهار-دیوار برلني- ميباشد. دیوارهای برلني متشکل از شمعهای بتني یا فوالدی ميباشند كه در فواصل معين از هم قرار گرفتهاند و بين آنها از پوششهای با ضخامت كم استفاده ميشود. در نهایت، كل مجموعه به وسيله المانهای افقي یا مایل و یا با استفاده از ميخكوبي یا ميل مهار، مهار ميشوند.
مطالعات وسيعي روی سازههای نگهبان و پارامترهای طراحي آن صورت گرفته است.
A.Vermerو Punlor و Ruse در سال 2001 در مقالهای به بررسي اثر كماني- -Arching پشت دیوار برلني پرداختند.- 1- آنها با مدل سازی دو بعدی و سه بعدی پروژه های اجرا شده یافتند كه پوش توزیع مثلثي فشار خاک پشت دیوار در نواحي نزدیک شمع ها بسيار كمتر از واقعيت و در مناطق مياني پوشش، كمي بيش از مقادیر اندازهگيری شده مي باشد. همچنين در مدل سازی 3 بعدی به دليل در نظر گرفتن اثر كمان زدگي، تغيير شکلهای دیوار كاهش یافت و به مقادیر اندازه گيری شده بسيار نزدیکتر گردید. S.H.Houg و F.H.leeb و K.Y.Yong در سال 2002 با بررسي و مدل سازی دوبعدی و سه بعدی گودهای مهار شده با دیوار برلني نشان دادند كه آناليز دو بعدی نمي تواند اثرات تورم و در نتيجه نرم شدن خاک را دقيقا پشت پوشش چوبي مدل كند. -2- آنها همچنين یافتند كه با افزایش فاصله بين شمع ها ، تاثير معایب مدل سازی دو بعدی افزایش مي یابد.آنها تفاوت در مدل سازی دو بعدی و سه بعدی را ناشي از عدم یکنواختي سختي دیوار و در واقع طبيعت گسسته دیوار بيان كردند. در حالي كه نتایج تحليل دو بعدی و سه بعدی با فرض سختي یکنواخت برای شمع و پوشش-كل دیوار- یکسان است. همچنين Yoo و -2008- Lee تغيير شکلها ی دیوار برلني و نشست سطح زمين در اثر گودبرداری بررسي كردند. - 3- آنها با بيان ضریبي به نام ضریب انعطاف پذیری كه در واقع بيان كننده نسبت سختي خاک به سازه نگهبان ميباشد، تغيير شکلهای دیوار و نشست سطح زمين را در هر یک از مقادیر ضریب انعطاف پذیری بررسي نمودند.
Hashash و Song و-2011- Osouli در مقاله ای به بررسي تحليل سه بعدی تغيير شکلهای گود و نشست سطح زمين پرداختند. -4- آنها با مقایسه نتایج با تحليل دو بعدی این گود، دریافتند كه تحليل سه بعدی نتایجي بسيار دقيق تر ارائه ميدهد .
.2 معرفی ویژگیهای دیوار برلنی مورد مطالعه
دیوار نگهبان مورد مطالعه در منطقهای در شمال تهران و در مجاورت سازه بسيار مهم به كار رفته است. در این منطقه، خاک تهران از نوع سازند آبرفتي نوعA ميباشد. این سازند مخلوطي از قلوه سنگ و شن ميباشد كه به وسيله سيمان از نوع ماسه و سيلت، مخلوط همگني را ایجاد نمودهاند.
دیوار مورد استفاده از نوع دیوار برلني با شمعهای فوالدی و مهار شده به وسيله ميل مهار ميباشد. شمعها به صورت 2IPE36 با فاصله 3 متر از هم قرار دارند و بين آنها از پوشش شاتکریت به ضخامت 10 سانتي متر استفاده شده است. مجوعه دیوار برلني با استفاده از ميل مهار كه با نيروی پيشتنيدگي 75 تن كشيده شده و در فواصل سه متری از هم قرار دارند، نگهداری شده است.
عمق گودبرداری در زمان پایش، 12 متر بوده است كه به صورت گامهای 3 متری، خاكبرداری صورت گرفته است.
.3 مدلسازی دیوار برلنی
مدلسازی این مقاله به وسيله نرمافزار اجزای محدود ABAQUSميباشد.Qu و -1993 - Chiou و همچنين Lee ، Yong، Quan و -1998- Chee به صورت جداگانه نشان دادند كه اگر فاصله دیوار مورد بررسي از گوشه گودبرداری بيش از عمق گودبرداری باشد، ميتوان از اثر گوشه در تحليل و مدلسازی صرف نظر كرد.-5-با توجه به این كه قسمتي از دیوار كه دادههای پایش گود مربوط به آن ميباشد، فاصلهای در حدود 38 متر از كناره گود دارد، ميتوان با اطمينان از اثر گوشه گود صرف نظر كرد. در شکل1 این مدلسازی نشان داده شده است.
شکل -1 مدل سازی گودبرداری مهار شده با دیوار برلني در نرم افزار ABAQUS
.4 مشخصات خاک
با توجه به ویژگيهای ذكر شده در رابطه با خاک منطقه، مشخص است كه این نوع خاک دارای مشخصات مقاومتي بسيار مناسب ميباشد. در جدول1، اطالعات مربوط به خاک مشاهده ميگردد.
در مسائلي مانند گودبرداری كه خاک مرتبا تحت مراحل باربرداری و بارگذاری مجدد قرار دارد، لزوم استفاده از یک مدل رفتاری كه در آن اثرات ازدیاد مقاومت خاک در اثر افزایش تنش همه جانبه لحاظ شده باشد، مشهود ميباشد.
در روند تحليل ، ابتدا خاک با مدل رفتاری مور كولمب مدلسازی گردید. از آن جایي كه این مدل رفتاری بسيار ساده است و همچنين وابسته به سطح تنش نميباشد، لذا انتظار ميرود كه نتایج حاصل از این تحليل قدری با نتایج مشاهده شده در هنگام گودبرداری متفاوت باشد بنابراین در مرحله بعدی از تحليل، خاک با مدل رفتاری دراكر- پراگر توسعه یافته مدلسازی گردید. این مدل رفتاری، مدلي وابسته به سطح تنش ميباشد كه از طریق اعمال نمودن اطالعات ناشي از آزمایشات انجام شده-مانند آزمایش برش مستقيم- ميتوان اثر سخت شوندگي خاک را لحاظ نمود-6.-
در شکل2، تفاوت تغيير شکل دیوار در حاالت استفاده از مدل رفتاری مور كولمب و دراكر- پراگر توسعه یافته و مقایسه آنها با نتایج حاصل از پایش گود نشان داده شده است.
مشاهده ميگردد كه نتایج حاصل از تحليل به وسيله مدل رفتاری دراكر- پراگر توسعه یافته نسبت به مدل مور كولمب بسيار نزدیک به واقعيت مي باشد. این امر لزوم استفاده از مدل رفتاری وابسته به سطح تنش را تایيد مينماید.
.5 مدلسازی دو بعدی دیوار برلنی
در تحليلهای صورت گرفته روی گودبرداریهای اجرا شده در كشور، عموما دیوارهای نگهبان به صورت دوبعدی مدلسازی ميگردند. این امر به ویژه در مورد دیوارهای ميل مهار شده و یا ميخ كوبي شده از خطای بسيار كمي برخوردار است. در تحليلهای دوبعدی دیوار برلني ميبایست سختي یکنواختي از مجموعه شمع و صفحه بتني بين آنها و همچنين ميل مهار محاسبه شده و وارد تحليل گردد. این سختي یکنواخت با احتساب سختي اجزای مختلف و فاصله بين آنها برابر با ميباشد.
