بخشی از مقاله
چکیده
دیوار تسلیم ناپذیر دیواری است که هیچ انعطافی در مقابل فشار خاک از خود نشان نمی دهد و می تواند فشار خاک را به صورت قبل از احداث دیواره یعنی در حالت فشار سکون حفظ کند. در این شرایط نه تنها دیوار باید از نظر سازه ای صلبیت زیادی داشته باشد بلکه باید همزمان با خاکبرداری جلوی دیوار با تعداد کافی میل مهار دوخته شود. از طرفی دیوارهای تسلیم شونده در مقابل فشار جانبی خاک از خود انعطاف نشان می دهند. پس فشار خاک پشت دیوار کمتر از فشار خاک قبل از احداث دیوار است. این دیوارها ممکن است از نظر سازه ای خیلی صلب باشند ولی مجموعه دیوار و تکیه گاه های آن در خاک ممکن است در مقابل فشار خاک از خود انعطاف نشان دهند و باید بر روی پایه ای از میل مهار استفاده شود.
مقدمه
اگر در یک توده خاک با سطح افقی را بدون خاکبرداری با دیوار نگهبان در نظر گرفته و تنش های قائم - - وارد بر یک جزء خاک را تعیین کنیم . = ضریب رانشی خاک در حالت سکون است. حالت سکون به معنی نبود کرنش ناشی از تنش اضافی است. فشار جانبی خاک در حالت های محرک سکون و مقاوم به صورت ضریبی از فشار قائم و به ترتیب با ضریب های . 0. نشان داده می شوند داریم < 0 < : در حالت مقاوم و محرک به ترتیب دیوار در جهت نزدیک و دورشدنی از خاکریز پشت دیوار حرکت می کند. حالت محرک در خاک دانه ای به ازای تغییر مکان های کوچک تر در مقایسه با تغییر مکان لازم بر روری بروز حالت محرک در خاک رس به وجود می آید. روش های مختلفی برای اجرای دیوارها وجود دارد.
گاهی شمع هایی با مقطع H در زمین کوبیده می شود و سپس تیرک ها همزمان با پیشرفت خاکبرداری اجرا می شوند. گاهی عناصر قائم دیوار نیز همزمان با اجرای خاکبرداری نصب می شوند. تیرک ها در این روش به عنوان نقاط تکیه گاهی با تغییر مکان مشخص شده در نظر گرفته می شوند. در دیوارها با پوشش های انعطاف پذیر که با تیرک های افقی یا مورب اجرا می شوند توزیع تنش افقی خاک در پشت دیوار به صورت ذوزنقه ای می باشد.
توزیع فشار جانبی خاک بر دیوارهای انعطاف پذیر با تعداد کافی تیرک های افقی یا مورب با توزیع مثلثی فشار جانبی خاک بر دیوارهای با میل مهار تفاوت دارد زیرا عملکرد تیرک با میل مهار متفاوت است. وقتی تیرک ها نصب و تحت تنش قرار گرفتند به عنوان نقاط تکیه گاهی با تغییرشکل مشخص عمل می کنند اما میل مهارها به عنوان نقاط تکیه گاهی با نیروی مشخص عمل می کنند. در برخی از پروژه ها فقط یک تیرک افقی در بالای دیوار نصب می شود و تعداد تیرک ها زیاد نیست ولی اگر صلبیت دیوار خیلی زیاد باشد و تیرک ها در فواصل خیلی کم نصب شوند فشار خاک در این شرایط به حالت سکون خیلی نزدیک است.
روش های رایج تعیین فشار جانبی خاک عبارتند از :
روش کولمب
کولمب تعادل گوهای محرک و مقاوم در یک لحظه قبل از گسیختگی ر بررسی کرد. وی برای تعیین نیروی جانبی خاک ها فرض کرد که تعادل خمیری فقط روی یک خط در توده خاک پشت دیوار به وجود می آید. این خط در حالت محرک و مقاوم در واقع گسیختگی است. کولمب فرض کرد که گوه مثلثی لغزشی مانند یک جسم صلب است و فقط مرز آن در حالت خمیری یا گسیختگی قرار دارد. برای تعیین نیروی جانبی خاک باید تعادل نیروهای وارد بر این گوه مثلثی بررسی شود.
این نیروها عبارتند از :
· چسبندگی خاک با دیوار
· چسبندگی روی خط گسیختگی یا سطح لغزشی
· برآیند کل نیروی مقاومت ناشی از اصطکاک خاک است.
روش رانکین
رانکین فرض کرد که تمام توده خاک پشت دیوار در حالت حدی است و تمام نقاط در شرایط تعادل خمیری هستند یعنی دایره موهر مربوط به تمام نقاط بر خط گسیختگی مماسند. رانکین برای ساده کردن شرایط مرزی فرض کرد که هیچ گونه اصطکاک و چسبندگی بین دیوار و خاک وجود ندارد و در ضمن جدار داخلی دیوار بطور کامل قائم است. به جز ضرایب رانش محرک و مقاوم بقیه روابط برای روش کولمب قابل استفاده برای روش رانکین نیز می باشد. اگر خاک پشت دیوار لایه لایه باشد فشار جانبی خاک در هر لایه با توجه به ویژگی های آن محاسبه می شود و هنگام عبور از یک لایه به لایه دیگر می توان و وزن لایه های بالایی را به صورت سربار q در نظر گرفت.
فشار جانبی ناشی از سربار
بیشتر دیوارها در مجاورت خود بار ساختمان همسایه یا تأسیسات و بارهای دیگر را تحمل می کنند. بار وارد بر سطح خاک پشت دیوار باعث افزایش فشار جانبی خاک می شود.
خاکریزی پس از ساخت دیوار
در این روش خاک پشت دیوار پس از احداث دیوار اجرا می شود. این روش رایج ترین و ساده ترین روش ساخت دیوارهای نگهبان محسوب می شود. دیوارهای وزنی، طره ای و پشت بند دار از رایج ترین انواع این دیوارها هستند. حجم خاک دانه ای در پشت دیوار حداقل به مقداری است که گوه گسیختگی در داخل آن قرار گیرد. اگر امکان اجرای حجم کافی خاک دانه ای نباشد فقط ستون کم عرضی از خاک دانه ای اجرا می شود.
فشار خاک در این شرایط بین حالت سکون و محرک است. برای دیوارهای وزنی یا طره ای چنانچه تغییر مکان رأس دیوار بیشتر از تغییرمکان پای دیوار باشد توزیع تنش ناشی از خاک مثلثی است. در شرایطی که انتقال افقی دیوار رخ می دهد نیز توزیع تنش مثلثی خواهد بود. در خاک دانه ای از فشار محرک استفاده می شود زیرا اغلب در خاک دانه ای تغییرمکان لازم برای بروز حالت محرک فراهم می شود ولی در خاک چسبنده مقدار فشار بین حالت سکون و محرک است و برای طراحی می توان در جهت اطمینان از حالت سکون استفاده کرد.
فشار جانبی خاک هنگام زلزله
می توان فرض کرد که نیروی شبه استاتیکی زلزله به مرکز ثقل گوه های لغزشی وارد می شود. مؤلفه افقی و قائم این نیرو به ترتیب ℎ. و . است.
