بخشی از مقاله
خلاصه
روش میخکوبی یکی از روشهاي پایدارسازي دیوارههاي گودبرداري بشمار میرود. در این روش اصطلاحاً گوه محرك به خاك مقاوم پشت آن دوخته میشود. سازگاري این روش با محیطهاي شهري سبب گسترش سریع میخکوبی در بین دستاندرکاران صنعت ساختوساز شده است. اصول طراحی سیستم میخکوبی مبتنی بر آزمونوخطاست بهگونهاي که ابتدا یک چیدمان هندسی براي میخها در مقطع دیواره در نظر گرفته میشود و سپس با آزمونوخطا آنقدر چیدمان اصلاح میگردد تا معیارهاي آییننامهاي ضریب اطمینان مجاز و تغییر شکل مجاز ارضا گردد.
یک موضوع مهم براي هر کارفرما دستیابی به طرح بهینه و بهتبع آن قیمتهاي معقولتر و اقتصاديتر میباشد. هدف پژوهش حاضر دستیابی به این طرح میباشد. براي دستیابی به طرح بهینه چیدمانهاي مختلف میخها مورد بررسی قرار گرفته است. تغییر چیدمان میخها با استفاده از دو پارامتر عرض از مبدأ و زاویه خط گذرنده از انتهاي میخها ایجاد شده است. براي هر دیواره با عمق مشخص و پارامترهاي مقاومتی خاك معین که بهعنوان ورودي در نظر گرفته شدهاند چیدمانهاي مختلفی بهدستآمده و براي هر یک از این چیدمانها پارامتر تراکم میخ محاسبه گردیده است.
تمامی چیدمانها به نحوي میباشند که معیار ضریب اطمینان حالت حدي را برآورده سازند. از بین طرحهاي حاضر براي هر دیوار، طرحی که کمترین تراکم میخ را به دست میدهد بهعنوان طرح بهینه در نظر گرفته شده است. سپس طرحهاي بهینه به شبکه عصبی مصنوعی معرفی گردیدهاند و با آموزش شبکه عصبی ابزاري براي پیشبینی پارامتر تراکم میخ براي دیوارههاي میخکوبی شده ارائه گردیده است بهنحويکه با داشتن پارامترهاي مقاومتی خاك و ارتفاع دیواره گودبرداري، تراکم میخ بهینه بهوسیلهي شبکه عصبی به دست میآید و بدینوسیله امکان ارزیابی طرح پایدارسازي و یا هزینهي بهینهي انجام آن فراهم میگردد.
کلمات کلیدي: گودبرداري، میخکوبی، پایدارسازي گود، بهینهسازي، شبکههاي عصبی مصنوعی
مقدمه
میخکوبی یکی از روشهاي پایدارسازي شیبها و دیوارههاي گودبرداري بشمار میرود که به دلیل سازگاري خوب آن با محیطهاي شهري موردتوجه دستاندرکاران صنعت ساختوساز قرارگرفته است. در این روش گوه محرك خاك توسط المانهاي تسلیح که میتوانند از جنس فولاد یا الیاف FRP باشند به خاك پشت گوه محرك دوخته میشود که این امر موجب افزایش پایداري دیواره در برابر گسیختگی میشود.
طراحی یک دیوار میخکوبی شده توسط کارشناسان ژئوتکنیک و با توجه به آییننامهها و راهنماهاي موجود در این زمینه صورت میپذیرد. هر طراح بر اساس تجربهي خود آرایش میخها در هر مقطع از دیوارهي گود را به نحوي در نظر میگیرد که ضمن برآورده ساختن معیارهاي آییننامهاي مربوط به ضریب اطمینان پایداري و میزان تغییر شکلها طرح وي ازلحاظ اقتصادي قابل توجیه بوده و کمترین حجم مصالح را مورداستفاده قرار دهد. در این صورت براي یک دیوارهي واحد، طراحهاي مختلف آرایشهاي متفاوتی را براي میخکوبی دیواره ارائه میدهند که ممکن است هیچکدام از آنها بهینهترین آرایش مقطع نباشد.
در اینجا هدف ارائهي روشی براي محاسبهي بهینهترین طرح ممکن - ازلحاظ حجم عملیات و مصالح مصرفی - براي پایدارسازي یک دیواره به روش میخکوبی در کمترین زمان ممکن میباشد که براي این منظور دیوارههایی با ارتفاعهاي متفاوت، H، و پارامترهاي مقاومتی خاك - چسبندگی، C، و زاویه اصطکاك داخلی خاك، مختلف در نظر گرفتهشده و نحوهي تغییرات ضریب اطمینان پایداري کلی بهدستآمده از روش تعادل حدي در برابر تغییر آرایش میخها در هر یک از این دیوارهها موردبررسی قرارگرفته است. براي این منظور از نرمافزار جهت انجام تحلیلهاي تعادل حدي و از نرمافزار MATLAB 2013 براي برازش و تعمیم اطلاعات با استفاده از شبکههاي عصبی مصنوعی استفادهشده است.
مدلسازي
مدلسازي یک دیوار میخکوبی شده با ارتفاع مشخص H در خاك تک لایه بهمنظور بررسی ضریب اطمینان پایداري کلی، SF، آن بروش تعادل حدي، LE، نیازمند در اختیار داشتن پارامترهاي مقاومتی خاك، و، آن دیواره است که از طریق مطالعات ژئوتنیک به دست میآیند. با تغییر هر یک از پارامترهاي و یک دیواره پدید میآید. دیوارههاي در نظر گرفتهشده در این تحقیق داري ارتفاعهایی میباشند که براي هر دیواره با ارتفاع مشخص میتوان 48 زوج پارامتر مقاومتی از ترکیب پارامترهاي ارائه شده است.
در مدلسازيها از وجود آب زیرزمینی صرفنظر شده است. وزن مخصوص خاك در تمام مدلهاي ساختهشده، ثابت و برابر 19 کیلونیوتن بر مترمکعب در نظر گرفتهشده است. المانهاي تسلیح از جنس فولاد AIII با قطر 32 میلیمتر با ظرفیت کششی 338 کیلونیوتن میباشند. قطر گمانههاي حفاري 100 میلیمتر فرض شده است. ضرایب اطمینان مربوط به المانهاي تسلیح، گسیختگی بیرون کشیدگی و تعادل حدي پایداري کلی دیواره مطابق توصیههاي آییننامه FHWA به ترتیب برابر 1/8، 2 و 1/35 در نظر گرفتهشده است. محاسبه مقاومت باند مطابق روش پیشنهادي صابر قلعه نوي به صورت در نظر گرفتن مقاومت باند معادل بر اساس تراز مبنا صورت گرفته است.
روند بهینه سازي
در این تحقیق طرح بهینه را طرحی در نظر میگیریم که ضمن برآورده ساختن ضریب اطمینان مجاز آییننامهاي FS=1/35، تراکم میخ آن در واحد سطح پایدارسازي دیواره کمترین مقدار ممکن باشد.
