بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
مقایسه فنی و اقتصادي ترانشه هاي پایدارسازي شده به روش میخ کوبی با روش سنتی احداث دیوار حایل بتنی
چکیده
رواج گودبرداریهاي عمیق درون شهري و ضرورت عدم بروز خسارت براي سازه هاي مجاور در دهه اخیر سبب استفاده روز افزون از سیستم ایمن Nailing شده است. این روش به خاطر محاسن فنی و ایمنی بالا ، مورد توجه بسیاري از مهندسین ژئوتکنیک قرار گرفته است5]و.[10 در طرف مقابل احداث دیوار حایل بتنی به منظور پایدارسازي ترانشه ها به عنوان یک روش سنتی مورد استفاده قرار مییر گ د. در این تحقیق سعی بر آن است که مقایسه فنی و اقتصادي بین دیوارهاي میخ کوبی شده و دیوارهاي حایل بتنی(دیوارهاي حایلصورتپشتبنددارگ) یرد. براي این منظور ترانشه اي فرضی براي عمقهاي مختلف یک بار از طریق میخکوبی و بار دیگر از طریق طراحی دیوار حایل پشت بنددار پایدار میگردد. ملاحظه می گردد که براي ترانشه مفروض براي عمقهاي زیر 18 متر دیوارهاي حایل پشت بنددار نسبت به دیوارهاي میخکوبی شده از نظر اقتصادي مقرون به صرفه تر می باشند. براي عمقهاي بالاي 18 متر دیوارهاي میخکوبی شده قیمت تمام شده کمتري خواهند داشت.
کلمات کلیدي: دیوار میخ کوبیبتنشده ، دیوار حایل ی ، مقایسه فنی ، مقایسه اقتصادي
.1 مقدمه
دیوارهاي حایل بتنی در 4 نوع دیوارهاي وزنی ، نیمه وزنی ،طره اي و پشت بنـددار میباشـند. از نظـر اقتصـادي اسـتفاده از دیوارهاي حایل وزنی تا ارتفاع 3 متر و دیوارهاي حایل طره اي تا ارتفاع 6 متر مقرون به صرفه می باشد. بـراي ارتفاعهـاي بیش از6 متر استفاده از دیوارهاي حایل پشت بنـددار مقـرون بـه صـرفه مـی باشـد2]و.[9 بـه منظـور مقایسـه اقتصـادي بـین دیوارهاي میخ کوبی شده و دیوارهاي حایل بتنی(دیوارهاي حایل پشت بنددار) ترانشـه اي فرضـی بـه طـول 20 متـر و بـه عمقهاي 6 و 8 و 14 و 20متر در نظر گرفته میشود. نوع خاك این ترانشه ماسه لاي دار با وزن مخصوص 20 کیلونیـوتن بـر مترمکعب وچسبندگی 3 کیلوپاسکال و زاویه اصطکاك داخلی 35 درجه میباشد. این ترانشه براي عمقهاي مذکور یک بار از طریق میخکوبی و بار دیگر از طریق طراحی دیوار حایل پشت بنددار پایدار میگردد. در طراحی دیوارهاي میخکوبی شده و دیوارهاي حایل پشت بنددار زلزله نیز در نظر گرفته میشود. طراحی دیوارهاي میخکوبی شده بر اساس ضوابط آیین نامه سازمان بزرگراههاي آمریکا([1] (FHWA و آنالیز پایداري این دیوارها با استفاده از نرم افزار SNAILصورت میگیرد. این دیوارها از نظر وزن و حجم مصالح مصرفی و همچنین قیمت تمام شده براي عمقهاي مذکور مورد مقایسه قرار یر میگ ند. همچنین محاسن و معایب دیوارهاي میخ کوبی شده نسبت به دیوارهاي حایل بتنی مورد بحث قرار خواهد گرفت.
.2 تحلیل و طراحی دیوارهاي میخ کوبی شده
در طراحی دیوارهاي میخ کوبی شده بایستی حالات حدي مقاومت و بهره برداري در نظر گرفته شود. حالت حدي مقاومت حالت شکست خارجی، شکست داخلی و شکست رویه را براي یک دیوار میخ کوبی شده در نظر می گیرد، در حالتی که حالت حدي بهره برداري به مباحث جابجایی هاي مجاز دیوار میخ کوبی شده، نشستهاي جزئی، ترك خوردگی رویه و مباحث زیبایی می پردازد. طراحی دیوارهاي میخ کوبی شده شامل 5 مرحله ملاحظات اولیه طراحی، طراحی مقدماتی با استفاده از نمودارهاي ساده شده ، طراحی نهایی ، تخمین تغییر شکلهاي بیشینه دیوار و ملاحظات دیگر طراحی می باشد. جزئیات حالات شکست و مراحل طراحی فوق در مراجع 1]و[7 آمده است که علاقه مندان میتوانند براي اطلاعات بیشتر در این زمینه به این مراجع مراجعه نمایند. در ادامه براي نمونه به طراحی دیوار میخ کوبی شده به ارتفاع 6 متر خواهیم پرداخت.
.1.2 طراحی دیوار میخکوبی شده به ارتفاع 6متر
در جدول 1 مشخصات خاك ترانشه و هندسه دیوار ذکر شده است.
γsو c و φ وH و L و α و β به ترتیب وزن مخصوص خاك ، چسبندگی خاك ، زاویه اصطکاك داخلی خاك ، ارتفاع دیوار ، طول دیوار ، زاویه شیب با راستاي قائم و زاویه بالاي شیب با راستاي افق می باشند .
در جدول 2 ملاحظات اولیه که براي طراحی دیوار در نظر گرفته می شود ، آمده است .
qu , i , DDH , Svn , Svo , SV , SH به ترتیب فوا صل افقی و قائم میخها از یکدیگر ، فا صله اولین میخ از بالاي ترانشه آخرین میخ از پایین ترانشه ، قطرگمانه، زاویه میخها با افق و مقاومت بسیج شده دوغاب و خاك می باشند . ضرایب قائم و افقی زلزله را به ترتیب 0 و 0.15 در نظر یریمی گ م . الگوي میخکوبی روي سطح به صـورت مربعـی مـی باشـد . بـراي بع طرح اولیه پارامتر بی د μ را محاسبه کرده و از روي آن یک مقدار اولیه براي طول و قطر میخها پیشنهاد می کنیم .
1 تا L4 طول میخها از بالا تا پایین دیوار ، FSP و FST ضرایب اطمینان در برابر بیرون کشیدگی و تسلیم شدن میخها ،fyوAt تنش تسلیم و مساحت مورد نیاز براي میخها می باشند . این دیوار در نرم افزار اسنیل مدل شد و ضرایب اطمینان ونیروي بیشینه میلگردها در حالت استاتیکی و دینامیکی به ترتیب 1.68)و77.2کیلونیوتن) و 1.31)و145.5کیلونیوتن) بهدست آمد که مقادیر ضرایب اطمینان بیشتر از مقادیر مورد نیاز در حالت استاتیکی و دینامیکی1 ) .5و(1.1 میباشد.
دربررسی کفایت سطح مقطع براي تحمل نیروها در حالت استاتیکی و دینامیکی ملاحظه میگردد که سطح مقطع میلگرد22 براي حالت دینامیکی کافی نبوده بنابراین از میلگرد25 استفاده میکنیم و با همان آرایش قبلی دیوار را در نرم افزار اسنیل مدل می کنیم. براي این مدل ضرایب اطمینان و نیروي بیشینه میلگردها در حالت استاتیکی و دینامیکی به ترتیب 1.68)و74کیلونیوتنو)
1.31)و143کیلونیوتن) به دست آمد که مقادیر ضرایب اطمینان کافی بوده و سطح مقطع قادر به تحمل نیروها در حالت استاتیکی و دینامیکی می باشد. شکلهاي 1و2 دیوار مدل شده در نرم افزار اسنیل را در حالتهاي استاتیکی و دینامیکی نشان می دهد
رویه موقت دیواره شاتکریت به ضخامت 10 سانتی متر می باشد که توسط شبکه سیمی جوش شده بـا مسـاحت 169 میلـی متر مربع در متر مسلح می شود . رویه دائم دیواره دال بتنی در جـا ریـز بـه ضـخامت 20 سـانتی متـر مـی باشـد کـه توسـط میلگردهایی به قطر 16 میلی متر و با فواصل 30 سانتی متر در جهات افقی و قائم مسلح می شود
. رویه هاي موقت و دائم بایستی در برابر شکستهاي خمشی و برشی از خود مقاومت نشان دهند . براي آشنایی بیشتر با جزئیات طراحی این دیواره علاقه مندان می توانند به مرجع شماره [7] مراجعه نمایند. براي ارتفاعهاي 8 و 14 و 20متر به صورت مشابه عمل می کنیم که نتایج آن در بخش نتیجه گیري آمده است.
.3 طراحی دیوارهاي حایل
طراحی دیوارهاي حایل شامل دو مرحله است: در مرحله اول با معلوم شدن فشار جانبی خاك، پایداري کلی سازه کنترل می شود. کنترل پایداري شامل کنترل در مقابل واژگونی، لغزش و ظرفیت باربري خاك زیر شالوده می باشد. در مرحله دوم طراحی سازه اي اجزاي مختلف دیوار در مقابل نیروهاي وارده انجام می شود. نتیجه این مرحله تعیین ضخامت دیوارها و مقادیر میلگردها میباشد2]و8 و.[9 در ادامه براي نمونه به طراحی دیوار حایل پشت بنددار به ارتفاع 6 متر خواهیم پرداخت.
.1.3 طراحی دیوار حایل پشت بنددار به ارتفاع 6متر
در جدول 3 مشخصات خاك، ابعاد و مشخصات مصالح مصرفی دیوار حایل ذکر شده است.
γsو c و φ و μ و Pa و H وL و f΄c و fy به ترتیب وزن مخصوص خاك ، چسبندگی خاك ، زاویه اصطکاك داخلی خاك ، ضریب اصطکاك بتن و خاك، تنش مجاز خاك، ارتفاع دیوار ، طول دیوار ، مقاومت فشاري بتن و تنش تسلیم میلگردها می باشند. ضرایب قائم و افقی زلزله را به ترتیب 0 و 0.15 در نظر گرفته و از روش مونو اوکابه ضریب فشار جانبی محرك در حالت زلزله را 0.34 در یرینظر م
