بخشی از مقاله
مقاوم سازي پی هاي سطحی با استفاده از دال بتنی و ریز شمع ها
خلاصه
مقاوم سازي پی هاي سطحی یکی از مهمترین بخشهاي مقاوم سازي سازه ها می باشدگهکه تا کنون روشهاي مختلفی براي آن ابداع گردیده است ، که روشهاي پی بندي و استفاده از شمع ها و ریز شمع ها از آن جمله اندگهدر بسیاري از این روشها مستقیما یا بصورت غیر مستقیم خود پی و یا خاك آن تعویض شده و پی با المان هاي سخت تري مانند شمع و یا ریز شمع دوخته می شودگهدر این مقاله روش جدیدي براي مقاوم سازي پی هاي سطحی بوسیله ریز شمع ها بدون اتصال مستقیم پیشنهاد می گردد و در این روش یک سري دال بتنی در اطراف پی مورد نظر احداث شده و این دالهاي بتنی خاك اطراف پی را تحت فشار می گذاردگهعملکرد این روش بوسیله شبیه سازي سه بعدي مورد بررسی قرار گرفته شده است و در آن نشان داده شده است که اجراي این تمهیدات می تواند به خوبی ظرفیت باربري خاك را افزایش دهدگههمچنین در این شبیه سازي پارامترهایی همچون طول میکروپایل ها قطر آنها آرایش و نحوه قرار گیري آنها در اطراف فونداسیون و میزان پیش کشیدگی در میکروپایل و در مورد ابعاد دال سطحی و در نهایت مقدار مشارکت میکروپایلها به تنهایی و عملکرد پایلها با دال بتنی بررسی گردیده استگهنتایج بدست آمده نشان می دهد که استفاده از این روش تا حدود ع برابر ظرفیت باربري خاك را افزایش می دهدگ q
کلمات کلیدي: مقاوم سازي ، دال بتنی ، مدلسازي عددي ، میکروپایل ، کاهش نشست
1. مقدمه
تقویت بناها و همچنین کنترل نشست چالشی بسیار مهم است که مهندسین ساختمان با آن درگیرندگهبخصوص در مورد بناهاي تاریخی این مساله بیشتر حائز اهمیت می باشد.هبه طور معمول در مورد بناهاي تاریخی هر گونه دستکاري درسازه و فونداسیون آنها به لحاظ اهمیت بنا یا غیر ممکن بوده و یا با وسواس هاي بسیارههمراه می باشد گهاز این رو تقویت فونداسیون و خاك آن از اطراف فونداسیون، به نحوي که هیچ گونه تغییر و دستکاري در اصل فونداسیون انجام نگیرد خود مسالههحائز اهمیت است]گ[ گهه
در بسیاري از روشهاي تقویت مستقیما یا بصورت غیر مستقیم ، خود پی یا خاك زیر آن تعویض شده و یا پی با المانهاي سخت تري مانند شمع و ریز شمع به خاك دوخته می گردد گاستفاده از این روشها همواره در مورد ساختمانهاي ناپایدار و شکننده بدون خطر نیست و بخصوص درهسازه هاي قدیمی که جنبه میراث پیدا کرده اند می توانند بحث انگیز باشدگهبهترین روشهاي تقویت براي این دسته از سازه ها ، روشهایی است که مستقیما به پی و خاك زیر آن دست زده نشودگهاز طرفی میکروشمع ها به طور وسیعی در تقویت پی ها و بازسازي آنها مورد استفاده قرار گرفته شده است]چ[ .
2. روش کار
در ابتدا در کنار فونداسیون یک سري میکروپایل با قطر و آرایش وعمق مورد نظر احداث می گرددگه سپس دال بتنی در کنار فونداسیون اجرا شده در حالی که آرماتور هاي ههیا کابل ها اهبیرون زده از میکروپایل ها در داخل دال قرار گرفته و کشیده می شوند عکس العمل این نیروي پیش کشیدگی، باعث فشار دال بتنی بر روي خاك گردیده و نقش سربار را براي پی سازي ایفا می کندگهدر این مقاله سعی بر آن است که اثر این پیش کشیدگی و همچنین ابعاد دال بتنی ذکر شده بر افزایش ظرفیت باربري به وسیله مدلسازي سه بعدي عددي بررسی شودگشکل هاي گ تا ن مراحل انجام کار را نشان می دهد]
شکل-1 فونداسیون اولیه بر روي خاك
شکل -2 نصب میکروپایلها در اطراف فونداسیون
شکل -3 اجراي دال بتنی همراه با ایجاد پیش کشیدگی در کابل
3. مدل سازي
براي شبیه سازي عددي از روش تفاضل محدود و برنامه Dن Flacه استفاده شده استگهدر اینجا فرض بر این است که محیط یکنواخت، همسانگرد وه پیوسته استگ مدل رفتاري در نظر گرفته شده جهت تحلیل مدل موهر– کلمب می باشدگ براي توده خاك از پارامترهاي E,C,γ,φ, ψ استفاده می شوده ]ع[گجدول گ خصوصیات توده خاك و بتن در نظر گرفته شده جهت تحلیل را نشان می دهد
4. بررسی
براي تحقیق بر اثر بخشی این روش مقاوم سازي از شبیه سازي عددي بهره جسته شده استگ به منظور بررسی عوامل موثر در افزایش یا کاهش ظرفیت باربري متغییر هاي زیر را در نظر می گیریم
الف: قطر میکروشمع ب: طول میکروشمع پ: میزان پیش کشیدگی
ت: ابعاد دال بتنی
الف: قطر میکروپایل
مدلسازي طرح
در ابتدا مکعبی با ابعاد طچمنگمهنگ متر ساخته شده می شودگهشکل عها سپس در مرکز آن پی مربعی شکلی به ابعادهنمنهمتر در آن هدر نظر گرفته می شود گ به دلیل اینکه مدل در راستاي صفحه متقارن است یک چهارم آن مدل شده استگهابتدا بر روي پی شروع به بارگذاري کرده و طی گامهاي محاسباتی این بار را افزایش داده تا اینکه خاك به ظرفیت نهایی باربري خود برسدگهنشست ها نیز در گامهاي محاسباتی ثبت شده و تاریخچه بار بر حسب جابجایی ترسیم می گرددگه سپس در فاصله 50 سانتی متري در هر طرف این پیههمحور شمع از بر پی ا ، ریز شمع هایی به قطر متر و ارتفاع 5 متر نصب می گردد و سپس ظرفیت باربري پی مجددا محاسبه می شود گهاین کار براي ریز شمع هایی با قطر متر نیز تکرار گردیده است در حقیقت نمودار ظرفیت باربري اعمال شده نسبت به جابجایی شامل دو مرحله است، مرحله اول مربوط به حالتهخاك تنها و مرحله دوم مربوط به حالتی که شمع هاي بتنی اطراف پی قرار گرفته شده استهو ظرفیت باربري را محاسبه می شودگهجدول شماره چ ظرفیت باربري را براي خاك در حالت ساده و جدول شماره 3 ظرفیت باربري خاك را براي حالتی که 4 شمع در اطراف پی قرار گرفته شده است را نشان می دهدگههمچنین در جدول شماره ن میزان کارایی این این روش تقویت خاك برحسب درصد نشان داده شده است
جدول شماره 2 ظرفیت باربري را براي خاك در حالت ساده
جدول 3 ظرفیت باربري خاك به همراه 4 شمع در اطراف آن و در صد کارایی
این نتایج نشان می دهند که تا این مرحله هتا حدودهن درصد باعث افزایش ظرفیت باربري می شودگشکل خهچیدمان میکروپایلها رادر اطراف فونداسیون نشان می دهدگشکل لا جابجایی خاك در حالت ساده و در شکل ننشانگر شمعهاي بتنی در اطراف پی و توسعه گوه گسیختگی رانشان می دهدگشکل مه وؤ نمونه اي از مش بندي سه بعدي را در نرم افزار نشان می دهند
شکل- 5 نحوه چیدمان میکروشمع اطراف فونداسیون شکل– 4 ابعاد مدل و پی مربعی در مرکز
شکل -7شمع هاي بتنی در اطراف پی شکل-6 بار اعمال شده به فونداسیون و جابجایی خاك
شکل-8چیدمان تک میکروشمع در وسط اضلاع اطراف فونداسیون شکل-9 ربع مدل ساخته شده براي آرایش چهارگانه
ب: بررسی اثر طول میکروپایل
در این قسمت تمامی خواص خاك و قطر میکروپایل ثابت در نظر گرفته می شود و پارامتر متغیر طول میکروپایل می باشدگههمچنین آرایش هاي مختلف مورد بررسی قرار نمی گیرد و فقط با آرایش ع گانه در اطراف پی این عمل انجام می شوداین کار با شمع هایی به طول طگ الی طچ متر مدلسازي شده است و با یک مقایسه ساده با قسمت الف مشاهده می شود که طول میکروپایلها از یک حدي به بعد موثر و کارا نمی باشدگهنتایج نشان می دهد که افزایش طول میکروپایلها تقریبا براي این خاك عملا بیش از 10 متر کارایی چندان نداشته و براي بهبود عملکرد میکروپایلها باید با افزایش ابعاد دال به این مورد دسترسی پیدا کنیم جدول4نمایشگر تغیرات ظرفیت باربري بر حسب طول میکروپایل می باشد
