بخشی از مقاله
چکیده:
گسترش روز افزون شهرها و نیاز به فضاهای کار و سکونت از یک سو و برای داشتن سازه و شالوده ای اقتصادی از سوی دیگر، گودبرداری و ساخت و ساز در تراز پایینتر از سطح زمین رایج و مرسوم شده است. دیوارهای زیرزمین به دلیل کاربرد فراوان آنها در مناطق شهری مورد توجه ویژهای خواهند بود. از آنجایی که به دلیل پیچیدگی شرایط واقعی، تحلیل و طراحی دیوارهای زیرزمین بر اساس روشهای ساده شدهی تقریبی مانند مونونوبه-اوکابه، سید-ویتمن، وود و غیره است، انتظار میرود در طراحی و تحلیل این دیوارها به نتایج دقیق و قابل اعتمادی نرسید.
با مقایسه این روشها و مشاهدات موجود، میتوان به این نتیجه رسید که این روش ها، تحلیل و طراحی بسیار دست بالایی را برای دیوارهای زیرزمین به دلیل تفاوت در فرضیات روش و موقعیت دیوار زیرزمین به دست میدهند، اما به دلیل سادگی مورد استفاده هستند. هم چنین دیوارهای زیرزمین با تغییرمکانهای بسیار کم، اگر در شرایط استاتیکی به خوبی طراحی شوند، در شرایط دینامیکی به خوبی تا شتاب های زلزله 0/35 g عمل می کنند و خرابیهای مشاهده شدهی موجود به دلایل دیگری نظیر روانگرایی است. در این تحقیق سعی بر آن بوده که شرایط مرزی، اندرکنش خاک - دیوار و نتایج قبلی در زمینه تحلیل دیوارهای زیرزمین را بررسی کرده و بهینهترین روش تحلیل از نظر نزدیکی نتایج با واقعیت، سادگی و کاربرد روش برای بررسی این دیوار انتخاب شود.
-1 مقدمه
دیوارهای حائل بر حسب نحوه تامین پایداری، جرم نسبی و انعطافپذیری خود و نیز شرایط انکراژ به انواع دیوار وزنی، طره ای، پشت بند دار، تای بک، خاک مسلح و دیوار زیرزمین - دیوار صلب - طبقهبندی میشوند.[3] مبحث هفتم مقررات ملی ایران دیوارها را از نظر عملکرد به پنج گروه وزنی، سپرگونه، خاک مسلح، میلمهاری و دیوار زیرزمین که خود یا به صورت مستقل از ستونها، تیرها و سقفها یا به صورت متصل به ستونها و سقفها و از نظر سازهای یکپارچه اجرا می شوند، تقسیم میکند.
2] دیوارهای زیرزمین علاوه بر این که در پایه دارای قیود تکیهگاهیاند، سردیوار نیز توسط المانهای افقی سقف طبقه اول - دال یا سقف تیرچهبلوک - مهار شدهاند و تغییرمکان دیوار محدود میشود و بعید است که فشار محرک در آن ایجاد شود.[3] اولین مثال شناخته شده از ایده فراهم کردن عنصری نگهدارنده برای تودهای از مصالح خاکریز از مقبرهای سنگی در اروپا در سواحل اقیانوس اطلس گرفته شد. مثل قصر جدید قابیل در ایرلند که در هزاره چهارم ق.م. بنا شده است.
[2] مسئله ارزیابی لرزهای فشارهای جانبی القاءشده خاک روی دیوارهای حائل برای اولین بار در دهه 1920 در تحقیقات انجام شده در ژاپن توسط اوکابه - 1926 - 1 و مونونوبه2 و ماتسو - 1929 - 3 بیان شد. پس از آن این موضوع از طرف سید4و ویتمن1970 - 5 - ، نظریان و حاجیان 1979 - - ، پراکاش6 و همکاران 1969 - - ، پراکاش - - 1981 به طور مداوم مورد توجه قرار گرفت. دیوار حائل دیواری است که فشار ناشی از وضعیت موجود در اختلاف تراز به وجود آمده به علت خاکریزی، خاکبرداری و یا عوامل طبیعی را به صورت پایدار حفظ نماید.[2] سازههای نگهبان علاوه بر این که حائلی برای مصالح خاکریز در شیب-های خاکی هستند به عنوان نگهبانی برای خاکبرداریهای باز، سازههای ساحلی، دیوارهای تکیهگاهی - زیرزمینی - و تکیهگاه پلها مورد استفاده قرار میگیرند.
در شرایط استاتیکی، دیوارهای حائل تحت تاثیر نیروهای حجمی وابسته به جرم دیوار بوده که به وسیله فشار خاک و نیرو-های خاک و نیروهای خارجی از قبیل آنچه که توسط مهارها منتقل میگردد، تولید میشوند. یک طراحی کامل تعادل همه این نیروها را بدون اینکه تنشهای برشی تولیدشده از مقاومت برشی خاک تجاوز نمایند، تامین میکند .[3] هنگامی که جابجایی جانبی دیوار امکانپذیر نباشد - دیوارهای تایبک، مهارشده و دیوارهای زیرزمین - فشار استاتیکی خاک از حداقل فشار محرک بیشتر است .[3]
تعدادی از روشهای پرکاربرد برای تعیین نیروهای استاتیکی وارد بر دیوار شامل تئوری رانکین و تئوری کلمب است. رانکین با در نظر گرفتن فرضیاتی درباره پوش مقاومت و شرایط تنش خاک پشت دیوار و کلمب با فرض این که نیروی موثر بر پشت یک دیوار حائل، ناشی از وزن قطعهای از خاک بالای یک سطح لغزش خطی خواهد بود، فشار جانبی استاتیکی خاک موثر بر دیوار را محاسبه کردند [3]و.[4]
-1-1 رفتار دیوار زیرزمین در زلزله
رفتار لرزهای دیوارها به فشار جانبی کلی که در طی زلزله به وجود میآید بستگی دارد. این فشار کلی شامل فشار استاتیکی که قبل از وقوع زلزله وجود داشته و فشارهای دینامیکی که در اثر زلزله تولید میشوند، میباشند. فشارهای استاتیکی به شدت به حرکتهای دیوار و خاک بستگی دارد. دیوار زیرزمین در زلزله از نظر رفتار لرزهای از نوع دیوار غیرتسلیمشونده - ثابت - است که در آن حرکت لازم برای ایجاد حالت فشار محرک خاک یا حداکثر فشار مقاوم ایجاد نمیشود.[5]
تغییرشکل یک دیوار باید کمتر از 0/002 ارتفاع دیوار باشد تا بتوان آن دیوار را یک دیوار ثابت در نظر گرفت.[7] نحوه جابجایی نیروهای وارد بر دیوار زیرزمین بر اثر زلزله به عواملی مثل پاسخ خاک زیر دیوار، پاسخ خاکریز پشت دیوار، پاسخ خمشی و اینرسی دیوار و طبیعت حرکتهای ورودی بستگی خواهد داشت.[1] دیوارهای حائل مهارشده، مثل دیوار زیر- زمین، به وسیله ناپایداری مرکب دورانی - خمشی و یا گسیخته شدن اجزای مهارکننده ناپایدار میشوند. دوران در این دیوار- ها حول نقطهای که مهاری در آن نقطه بر دیوار عمل میکند، ایجاد میشود که در دیوار زیرزمین بالای دیوار خواهد بود
چرخش دیوارهای جناحی حول نقطه بالای دیوار
با توجه به پیچیدگی پدیدههای اندرکنشی، تغییرات ذاتی و عدم قطعیت در خواص خاک، در حال حاضر تحلیل پاسخ لرزهای دیوارهای حائل به طور دقیق امکان پذیر نمیباشد .[3]
-2-1 معرفی شرایط مرزی دیوارهای زیرزمین
دیوارهای زیرزمین یا دیوارهای تکیهگاهی به دلیل اینکه در سر با المانهای افقی مثل سقف طبقه بسته شده اند، دارای تغییر-شکلهای محدودی هستند و شرایط مرزی آنها با دیوارهای حائل طرهای متفاوت است. دیوارهای زیرزمین در ترازهای پایین قرار دارند، در نتیجه فرض میشود که بر یک بستر صلب و سخت قرار دارد. اگر فاصله دیوارها به اندازهای باشد که بتوان از تاثیر گوشهها در محاسبات صرفنظر کرد، میتوان مسائل تحلیل مربوط به این دیوارها را کرنش صفحه در نظر گرفت. شکل 2 شرایط مرزی مورد استفاده در تحلیل دیوارهای زیرزمین به روش وود را نشان میدهد. دیوارهای زیرزمین درجات آزادی و تغییرشکل متغیری در ارتفاعهای متفاوت دارند.
