بخشی از مقاله
خلاصه
روش میخکوبی یکی از روشهای پایدارسازی دیوارههای گودبرداری بشمار میرود. در این روش اصطلاحاً گوه محرک به خاک مقاوم پشت آن دوخته میشود. بمنظور ایجاد همچسبی کافی بین المان تسلیح و خاک در ناحیه مقاوم از دوغاب سیمان استفاده میشود.
میزان همچسبی ایجاد شده بین المان تسلیح و دوغاب سیمان را مقاومت باند مینامند که تابع عوامل مختلفی ازجمله عمق قرارگیری المان تسلیح میباشد.
در این پژوهش سعی گردیده تا با مدلسازی گودهای مختلف با پارامترهای متفاوت یک عمق معادل برای دیواره گودبرداری بصورت تابعی از ارتفاع گود بگونهای محاسبه شود که چنانچه از مقاومت باند بدست آمده برای آن عمق برای تمام المانهای تسلیح صرفنظر از عمق قرارگیری آنها استفاده شود، ضریب اطمینان تحلیل پایداری کلی درحالت تعادل حدی تغییر نکند. محاسبات نشان میدهد که میتوان این عمق معادل را برابر 0/6 ارتفاع دیواره گود از پای دیواره درنظر گرفت.
1. مقدمه
روشهای میخکوبی و مهارگذاری به دلیل قابلیتهای منحصر به فرد و کاربردی بودن آن با توجه به شرایط محیطهای شهری، در دهه اخیر مورد توجه بسیاری از مهندسین و کارفرمایان دست اندرکار صنعت ساخت و ساز بوده است. در طراحی سیستمهای مسلحسازی خاک نیاز به تخمین برخی خصوصیات اندرکشنی خاک-تسلیحکننده نظیر مقاومت باند میباشد. مقاومت باند میزان مقاومت اصطکاکی یا همچسبی بسیج شده در سطح تماس ملات تزریق شده با خاک در ناحیهای از طول مهاری تحت عنوان باند میباشد، که تابع عوامل مختلفی نظیر نحوهی حفاری گمانه، فشار تزریق، میزان سربار، چسبندگی خاک، زاویه اصطکاک داخلی خاک و غیره میباشد.
بمنظور تخمین این پارامتر روابطی توسط آییننامههای نیلینگ معتبر نظیر آییننامه انجمن بزرگراههای ایالات متحده آمریکا [2] و همچنین راهنمای طراحی و ساخت دیوارههای میخکوبی شده انجمن مهندسی ژئونکنیک هنگ کنگ ارائه شده است. همچنین جداولی نیز در آییننامه آمریکا [2] برای تخمین این پارامتر در خاکهای مختلف با روشهای حفاری مختلف بر پایه تجربه و آزمایشهای میدانی ارائه گردیده است.
2. روشهای مختلف محاسبه و انتخاب مقاومت باند
راهنمای طراحی و ساخت دیوارههای میخکوبی شده انجمن مهندسی ژئونکنیک هنگکنگ [3] رابطه - 1 - را برای تخمین مقاومت باند پیشنهاد کرده است.
باتوجه به رابطه - 1 - میتوانیم مقاومت بیرون کشیدگی نیل بر واحد سطح اندرکنشی خاک-دوغاب سیمان را بهصورت رابطه - 2 - بدون احتساب ضریب اطمینان محاسبه کرد.
باید توجه داشت که در رابطه فوق قطر غلاف دوغاب سیمان بیشتر از قطر حفاری میباشد و بسته به نوع خاک میتواند متغییر باشد - هرچه خاک بهسمت دانهبندی درشتتر میرود بهدلیل امکان نفوذ بیشتر دوغاب سیمان، این قطر نیز افزایش مییابد - . مطابق شکل - 1 - مکانیزم انتقال تنشها از دوغاب سیمانی که اطراف نیل را احاطه کرده است به خاک پیرامونی در ناحیهای بین قطر حفاری و قطر غلاف دوغاب سیمان صورت میپذیرد. بههمین دلیل در رابطه - 2 - فرض شده است که این انتقال تنش بهصورت میانگین در استوانهای با قطری برابر نصف قطر غلاف دوغاب سیمان صورت پذیرد.
شکل-1 مقطع یک دیوار میخکوبی شده بههمراه برش المان تسلیح کننده
آیین نامه انجمن بزرگراههای ایالات متحده آمریکا [2] جدول 1 را بهمنظور تخمین مقاومت باند باتوجه به نوع خاک یا سنگ و همچنین روش نصب المان تسلیح پیشنهاد میکند.
جدول -1 تخمین مقاومت باند با توجه به آییننامه انجمن بزرگراههای ایالات متحده آمریکا
جدول 1 مقاومت باند را بهصورت کلی و مستقل از عمق خاک بیان میکند و فقط تابع نوع خاک و روش نصب المان تسلیح میباشد. همانطور که ملاحظه میگردد برای یک نوع خاک مشخص با یک روش نصب ثابت محدوده مقاومت باند پیشنهادی گسترده بوده و نمیتواند پاسخگوی نیاز طراحان باشد چرا که این جدول دارای مبنای محاسباتی نبوده و برپایه آزمایشات بیرونکشی نیل تنظیم گردیده است، از اینرو رابطه پیشنهادی راهنمای طراحی و ساخت دیوارههای میخکوبی شده انجمن مهندسی ژئونکنیک هنگکنگ ملاک انجام محاسبات درگامهای بعدی در نظر گرفته شده است.
2. مفهوم تراز مبنا جهت محاسبه مقاومت باند معادل
همانطور که در رابطه - 2 - مشاهده میگردد مقاومت بیرون کشیدگی نیل وابسته به فشار سربار موثر و در نتیجه تابعی از عمق متوسط قرار گیری نیل - عمق وسط قسمتی از ناحیه باند که در بخش مقاوم خاک قرار دارد - میباشد. این امر موجب افزایش حجم و زمان موردنیاز برای انجام محاسبات پایداری دیواره مسلح شده با نیل میگردد که بهدنبال آن افزایش هزینه های طراحی را درپی دارد. چنانچه بتوان یک عمق معادل را بگونهای محاسبه کرد که اگر مقاومت باند محاسبه شده از فرمول - 2 - در آن عمق را به تمام میخها صرف نظر از عمق قرارگیری آنها اعمال کنیم، ضریب اطمینان و جابجاییها تغییر نکند، میتوان حجم و زمان موردنیاز برای محاسبات را بهنحو قابل ملاحظهای کاهش داد. شکل 2 مفهوم ایده مطرح شده را بهصورت شماتیک بیان میکند.
شکل -2 بیانگر عمق معادل جهت محاسبه مقاومت باند معادل میباشد بهنحوی که ضریب اطمینان برای هر 2 دیواره ثابت بماند
