بخشی از مقاله
خلاصه
با توجه به افزایش روزافزون ساختوسازهها و قرار گرفتن پی بسیاری از سازهها در خاکهای ماسهای - بهخصوص در مناطق ساحلی - با ظرفیت باربری کم، بررسی روشی برای بهبود خواص این نوع خاکها الزامی به نظر میرسد. ازجمله مواردی که امروزه برای افزایش ظرفیت باربری خاکهای ضعیف به کار میرود میتوان به پیهای عمیق - شمعها و ریزشمعها - اشاره کرد. ریزشمع یک شمع جایگزین شونده با حفاری و تزریق دوغاب سیمان میباشد که معمولاً مسلح بوده و دارای قطر کوچک - معمولاً کمتر از 300 میلیمتر - است.
مدلسازی مسئله در این پژوهش با استفاده از نرمافزار المان محدود پلکسیس انجام گرفته است. در این مقاله به بررسی تاثیر طول، فاصله ، زاویه اجرا در میزان نشست پی همراه با گروه ریزشمع پرداخته میشود. بر اساس نتایج افزایش طول ریزشمعها تا میزان معینی باعث کاهش قابل توجه پی میشود و بعد از آن تاثیرگذاری آن کمتر میشود. با قرارگیری ریزشمعها با فاصله مرکز به مرکز 3 تا 8 برابر قطر ریزشمعها میزان نشست پی تغییر چندانی نمیکند ولی با افزایش بیش از حد فاصله بین ریزشمعها تاثیرگذاری آنها در کاهش نشست به طور قابل توجهی کمتر میشود. بهترین زاویه قرارگیری ریزشمعها 20 درجه نسبت به محور قائم میباشد.
1. مقدمه
ریزشمع یک شمع جایگزینشونده با حفاری و تزریق دوغاب سیمانباشدمی که معمولاً مسلح بوده و دارای قطر کوچک - معمولاً کمتر از 300 میلیمتر - است. مراحل اجرای ریزشمع شامل حفاری یک گمانه، فرو بردن و جاسازی مسلحکنندهها - غلاف و آرماتور - و تزریق دوغاب سیمان میباشد. ریزشمعها میتوانند تحت بارهای محوری و یا جانبی قرار گیرند. همچنین میتوانند جایگزین شمعهای معمولی شده و یا به عنوان جزئی از یک توده مرکب شمع-خاک، بسته به شیوه طراحی، در نظر گرفته شوند. مزایای ریزشمعها باعث استفاده روزافزون این تکنولوژی در تسلیح پیها گردیده است.
با توجه به افزایش روزافزون ساختوسازها و قرار گرفتن پی بسیاری از سازهها در خاکهای ماسهای - بهخصوص در مناطق ساحلی - با ظرفیت باربری کم، بررسی روشی برای بهبود خواص این نوع خاکها الزامی به نظر میرسد. احیای زمینهای نامرغوب جهت ساخت سازههای سبک و سنگین سبب شده است که روشهای ویژه ای برای بهسازی این نوع زمین ها چه در سطح زمین و چه تا عمق زیاد ابداع گردد. انتخاب روشهای مختلف بهسازی خاک با توجه به ویژگی های خاک هر منطقه و ماهیت هر پروژه متفاوت می باشد یکی از روشهای موثر در بهبود ظرفیت باربری خاک و کاهش نشت شالوده ها اجرای ریزشمع در زیر آن می باشد. ریزشمع علاوه بر آنکه به عنوان یک المان باربر و مقاوم در برابر نشست عمل می کند به دلیل تزریق دوغاب سیمان سبب بهبود مشخصات مکانیکی مقاومتی و رفتاری خاک اطراف نیز می گردند. [1]
تاریخچه ابداع ریزشمع به اوایل دهه پنجاه میلادی، زمانی که اروپا با خیل عظیمی از ساختمانهای در معرض خرابی ناشی از صدمات وارده در جنگ جهانی دوم روبرو بوده است، برمی گردد. در این دوره ابداع یک روش تقویت بستر که علاوه بر کارایی و قابلیت اجرا در بین ساختمان های تخریب شده، سریع و اقتصادی نیز باشد، بسیار ضروری بود که در چنین شرایطی ابداع ریزشمع توسط Fondedile پیمانکار مشهور ایتالیایی صورت پذیرفت که بدلیل ویژگیهای منحصر به فرد، این روش گسترش فراوانی یافت. [4] در این تحقیق از دو نوع خاک ماسهای متراکم و سست استفاده شده است. در این بخش به بررسی نشست پی در حالتهای مختلف قرار گیری لایه-های خاک و جنس خاک پرداخته خواهد شد.
2. مدلسازی عددی
مدلسازی در این پژوهش با نرمافزارپلکسیس - - PLAXIS انجام میشود. پلکسیس نرمافزاری المان محدود و پیشرفته برای تحلیل تغییر شکلها و پایداری می-باشد و در پروژههای مهندسیژئوتکنیک کاربرد دارد. معمولاً در مسائل مهم ژئوتکنیک، یک مدل رفتاری پیشرفته برای مدل سازی رفتار غیرخطی و وابسته به زمان خاکها بسته به هدف مورد نظر ،لازم است. [4] لازم به ذکر است که مدل رفتاری برای مصالح بستر خاکی، مدل موهر-کولمب در نظر گرفته شد. که پارامترهای ژئوتکنیکی در نظر گرفتهشده برای مدلسازی در جدول 1 آورده شده است. در این پژوهش از دو نوع خاک ماسهای متراکم و سست استفاده شده است. در این بخش به بررسی نشست پی در حالتهای مختلف قرار گیری لایههای خاک و جنس خاک پرداخته خواهد شد نتایج حاصل از مدل سازی در جدول 2 ارائه شده است.
همانطور که مشاهده میشود با افزایش تراکم ماسه نشست پی کاهش مییابد که امری بدیهی میباشد. در قسمتهای بعدی از این بخش به منظور مقایسه نتایج استفاده خواهد شد. در شکل 1 نشست پی در خاک ماسه ای سست نشان داده شده است مشاهده میشود که با فاصله گرفتن از مرکز پی تغییر مکان توده خاک کمتر شده و در فاصله مشخصی جابجایی توده خاک از بین میرود که این امر نشان میدهد که با ابعاد در نظر گرفته شده برای مدل اثر مرزها در آن از بین رفته است. همچنین در شکل 2 که مربوط به خاکهای ماسهای متراکم میباشد مشاهده میشود که جابجایی توده خاک به مرزها نمیرسد. با مقایسه شکلهای 1، و 2 مشاهده میشود که که با افزایش تراکم خاک حباب جابجایی توده خاک گستردهتر میشود یعنی با افزایش تراکم خاک حجم بیشتری از توده خاک در اثر نشست پی جابجا میشود.
3. بحث و بررسی نتایج
-1-3 بررسی اثر طول ریزشمع در نشست پی
با توجه به تحقیقات انجام گرفته [5] برای از بین رفتن اثر مرزهای مدل روی نتایج باید عمق مدل به میزان 2/5 برابر طول شمعها باشد. طبق تحقیقات [6,7]برای جلوگیری از پدیده کمانش در ریزشمعهای تحت بار محوری باید طول آنها حداکثر 70 برابر قطر در نظر گرفته شود. به همین دلیل حداکثر طول ریزشمع بررسی شده در این بخش 21 متر معادل 70 برابر حداکثر قطر ریز شمع در نظر گرفته شده 30 - سانتیمتر - میباشد. فاصله شمعها و قطر آنها در همه مراحل این بخش ثابت و به ترتیب برابر با 210 سانتیمتر 7 - برابر قطر ریزشمع - و 30 سانتیمتر در نظر گرفته شده است.
