زلزله بر روی سازه‌ها چه اثراتی دارد؟

نیروی اینرسی در سازه‌ها

به سبب وقوع زمین لرزه‌، ساختمان‌ها در محل فونداسیون خود تحریک شتاب‌دار زمین را تجربه خواهند کرد. مطابق با قانون اول نیوتن با اینکه فونداسیون ساختمان به همراه زمین حرکت می‌کند ولی طبقات بالایی ساختمان تمایل به ماندن در وضعیت اولیه خود دارند، لیکن تا زمانی که دیوارها و ستون‌ها متصل به زمین می‌باشند طبقات بالایی را به همراه خودشان می‌کشند. این تمایل برای ماندن در شرایط اولیه با لفظ اینرسی شناخته می‌شود. تا زمانی که ستون‌ها و دیوارهای ساختمان‌ عملکرد انعطاف‌پذیری دارند حرکت طبقات بالایی و بام متفاوت از حرکت فونداسیون ساختمان خواهد بود (شکل1 ).

مطابق با شکل ۲ ساختمانی را در نظر بگیرید که سقف آن از طریق ستون‌ها به زمین متصل می‌باشد. در زمان تحریک ناگهانی فونداسیون، ساختمان به عقب پرت شده و در تراز بام نیروی اینرسی ایجاد می‌شود. لذا اگر بام دارای جرم M و شتاب a باشد مطابق با قانون دوم نیوتن مقدار نیروی اینرسی برابر با M.a بوده و جهت آن خلاف جهت شتاب وارده خواهد بود. واضح است که با افزایش جرم مقدار نیروی اینرسی نیز افزایش خواهد یافت. بنابراین تحمل زلزله برای ساختمان‌های سبک‌تر به مراتب راحت تر و بدون آسیب و خسارت خواهد بود.

اثرات تغییرشکل‌ جانبی ناشی از زلزله برروی سازه‌ها

نیروی اینرسی ایجاد شده در تراز بام برای رسیدن به فونداسیون از ستون‌ها عبور می‌کند. این نیروی ایجاد شده در ستون‌ها را می‌توان از طرق دیگری نیز درک نمود. در طی یک زمین‌لرزه ستون‌ها مابین ابتدا و انتهای خود دچار تغییرشکل نسبی خواهند شد. در شکل ۲ این تغییرشکل نسبی مابین بام و فونداسیون با U نشان داده شده است. تحت اثر این تغییرشکل‌های نسبی، ستون‌ها تمایل برگشت به حالت ایستاده و قائم اولیه خود را دارند بنابراین ستون‌ها در برابر تغییرشکل‌های نسبی مقاومت نشان می‌دهند. در موقعیت ایستاده و قائم به دلیل عدم وجود تغییرشکل نسبی مابین ابتدا و انتها، ستون‌ها متحمل نیروی زلزله نخواهندبود.

بنابراین در نتیجه ایجاد u، ستون‌ها بالاجبار خم شده و متحمل نیروهای ناشی از این تغییرشکل نسبی خواهند شد. مقدار نیروی ایجاد شده در ستون‌ها وابسته به مقدار u خواهد بود. مشخصا ستون‌های با سختی بیشتر (ابعاد بزرگتر) نیروی بیشتر خواهند داشت. به همین دلیل این نیروهای داخلی را نیروهای ناشی از سختی یا نیروهای فنری می‌نامند (نیروهای مقاوم در برابر تغییرمکان). که مقدار این نیرو برابر با حاصل ضرب سختی ستون در جابجایی نسبی مابین گره ابتدا و انتهای آن می‌باشد.

نیروی اینرسی در سازه‌ها

اثرات تغییرشکل‌ جانبی ناشی از زلزله برروی سازه‌ها

ارتعاش افقی و قائم ناشی از زلزله

به سبب زلزله، زمین در هر سه راستای x، y و z دچار ارتعاش شده و متحمل حرکات رفت و برگشتی در جهات مثبت و منفی هرکدام از راستا خواهد شد (شکل ۳). در طراحی سازه‌ها بایستی مولفه‌های زلزله هر سه راستا لحاظ شود. همه سازه‌ها در مرحله اول برای بارهای ثقلی طرح می‌شوند (بارهایی شامل بارهای مرده، زنده، برف و تاسیسات موجود) بارهای ثقلی از حاصلضرب جرم‌های مذکور در شتاب ثقل حاصل می‌شوند. در این میان شتاب قائم ناشی از زلزله بسته به جهت ارتعاش قائم ممکن است با شتاب ثقل هم‌جهت شده، به آن اضافه گردد و یا از آن کم شود. به دلیل ضرائب اطمینان‌های موجود در طراحی برای بارهای ثقلی، معمولا اکثر سازه‌ها مقاومت کافی در برابر ارتعاشات قائم را دارا می‌باشند.

از ویرایش چهارم استاندارد ۲۸۰۰ سازه‌هایی که در پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد می‌باشند بایستی کل سازه در برابر ارتعاش قائم زلزله طرح شوند. به همین دلیل برای لحاظ کردن اثرات رفت و برگشتی زلزله قائم، یکبار حالت جمع اثرات با شتاب ثقل در نظر گرفته شده و بار دیگر حالت تفاضلی آن محاسبه می‌شود. در زیر ترکیب بار‌های شماره ۱ و ۲ هر دو ترکیب‌های زلزله‌دار می‌باشد و زلزله هر کدام شامل زلزله افقی و قائم بوده که بایستی اثرات هر کدام تفکیک گردند.

البته در بند ت از ضابطه نیروی قائم ناشی از زلزله در ویرایش چهارم ۲۸۰۰ به این نکته اشاره شده است که” بالکن‌ها و پیش‌آمدگی‌هایی که به صورت طره ساخته می‌شوند” هم بایستی به صورت جداگانه برای زلزله قائم طراحی گردند که نیازی به آن نیست چون از طریق ترکیب‌بارهای بالایی همه المان‌های سازه‌ای برای زلزله قائم پوشش داده می‌شوند (ASCE7-10) نیز چنین ضابطه‌ای ندارد.

با توجه به ترکیب‌بارهای ارائه شده به دلیل مقدار قابل توجه نیروهای ناشی از زلزله، سازه‌ها علاوه بر اثرات ثقلی بایستی برای اثرات زلزله نیز طراحی شده و در نهایت توان اتلاف انرژی و شکل‌پذیری سازه برای سطح زلزله مورد نظر کنترل گردد.

جریان نیروهای اینرسی تا فونداسیون

به دلیل تمرکز بیشترین جرم در محل تراز طبقات، در هنگام ارتعاش افقی زمین، نیروهای افقی اینرسی در محل تراز طبقات ایجاد شده و به وسیله دیافراگم صلب به المان‌های مقاوم باربر جانبی نظیر دیوارهای برشی، مهاربندها و ستون‌ها منتقل ‌می‌شوند و نهایت از طریق فونداسیون به سمت خاک هدایت خواهند شد (شکل ۴). بنابراین هر المانی که در این مسیر باربری لرزه‌ای از دیافراگم کف تا به فونداسیون قرار گیرد بایستی حداقل مقاومت لازم برای بهبود عملکرد لرزه‌ای سازه را داشته باشد. از میان همه این المان‌های باربر برای نیروی اینرسی، دیوارها و ستون‌ها بحرانی‌ترین المان‌ها می‌باشند چون انهدام هر یک از این المان‌ها در نهایت باعث فروریزش کل سیستم خواهد شد. این در حالی است که در طراحی‌های قدیمی و سنتی تمرکز اصلی روی سیستم سقف و تیرها بوده و دیوارها و ستون‌ها از اهمیت کمتری برخوردار بودند. دیوارها غالبا کم ضخامت بوده و در بیشتر موارد از مصالح ترد بنایی تشکیل می‌شدند. دیوارهای بنایی در جهت عمود بر صفحه خود قابلیت باربری زلزله‌های افقی را نداشته و در روند باربری زلزله از این جهت دچار گسیختگی می‌شوند. شکست دیوارهای بنایی در اغلب زلزله‌ها اتفاق می‌افتد شکل ۵ (a) به صورت مشابه، طراحی ضعیف ستون‌‌های بتن‌آرمه نیز می‌تواند فاجعه بار باشد. در شکل ۵ (b) نمونه از شکست ستون‌های طبقه اول، که باعث فروریزش کل ساختمان در اثر زلزله بوج سال ۲۰۰۱ شده است‌رانشان‌می‌دهد.

ملاحظه می‌شود که علاوه بر اینکه از ظرفیت بخش بالایی سازه استفاده نشده است بلکه کل سازه نیز دچار فروریزش و انهدام گشته است.

5 علت اصلی خرابی فونداسیون و نحوه تعمیر آن

ثبات ساختاری خانه به فونداسیون بستگی دارد. هنگامی که شما یک مشکل جزئی فونداسیون را نادیده می گیرید، ممکن است منجر به فاجعه بزرگتری شود که هزینه زیادی برای تعمیر آن هزینه دارد. یک اونس اقدامات پیشگیرانه ارزش یک پوند راه حل را دارد زیرا این ضرب المثل به ویژه زمانی صادق است که به نوعی به پایه ها مربوط می شود. عوامل متعددی در توسعه یک موضوع توسط بنیاد نقش دارند. شناسایی یک مشکل و انجام تعمیرات لازم به طور دقیق ممکن است سخت باشد. برای این راه‌حل مناسب، تعداد دقیقی از مشکلات و مسائلی که ممکن است رخ دهد و همچنین توسعه راه‌حل‌هایی برای هر کدام را بررسی می‌کنیم.

علل اصلی خرابی فونداسیون

دلایل این خرابی ممکن است به دلایل گوناگونی باشد که ما در ادامه به برسی دقیق آن‌ها پرداخته‌ایم.

زمانی که لایه‌های زیرین پایه کاهش یافته و خشک می‌شوند

خاک زیر فونداسیون در حالی که شروع به خشک شدن در طول فصل گرم و خشک می کند، منقبض می شود. هر زمان که این اتفاق بیفتد، تکیه گاه خاک برای فونداسیون از آن جدا می شود و آن را ناپایدار و مستعد جابجایی می کند. هنگامی که فونداسیون جا به جا می شود، ممکن است متوجه ترک هایی در سقف، دیوارها و کف شوید و همچنین در باز کردن پنجره ها و درها مشکل ایجاد کنید که در واقع همان خرابی فونداسیون رخ داده است.

آب جذب شده توسط خاک زیر فونداسیون

هنگامی که خاک زیر فونداسیون خیلی مرطوب باشد، ممکن است باعث ایجاد خرابی فونداسیون شود. وقتی خاک با آب زیاد خیس می شود، متورم و بزرگ می شود. این کار فونداسیون را به سمت بالا می برد و باعث ایجاد ترک در کف، دیوارها و سقف و موارد دیگر می شود. به دلیل حرکت شدید رو به بالا، ممکن است طبقات شروع به کج شدن کنند.

بنایی که نادرست ساخته شده است

اگر خانه بر روی خاک های مختلف ساخته شده باشد، جایی که یکی آب را به خوبی جذب می کند، و دیگری، برای مثال، نمی تواند مشکل ایجاد کند، می تواند منجر به جابجایی جانبی شود که به نوبه خود می تواند منجر به خرابی فونداسیون شود.

فرسایش خاک در نتیجه زهکشی نامناسب

زهکشی غیر استاندارد اطراف خانه می‌تواند اشباع خاک را تحت‌تاثیر قرار دهد که می‌تواند منجر به فرسایش خاک و در نتیجه خرابی فونداسیون شود . اساس خانه ممکن است در نتیجه این امر ناپایدار شود . دیوارها ممکن است خم شوند , سازه ممکن است کج شود , و غیره . فرسایش خاک نیز می‌تواند منجر به فضاهای خالی زیرزمینی شود.

فروچاله هایی که به طور طبیعی تشکیل می شوند

سرازیر شدن آب در زیر زمین باعث ایجاد فروچاله می شود. این است، این منجر به فرسایش خاک زیرزمینی می شود که می تواند منجر به تشکیل تونل های زیرزمینی و در نتیجه خرابی فونداسیون می‌شود.

چگونه تشخیص دهیم که فونداسیون دچار مشکل شده؟

به طور کلی هرگونه آسیب و شکستگی در پی ساختمان، سبب نشست آن و در نتیجه خرابی فونداسیون می‌شود. البته این نشست‌ها گاهی بی خطر هستند و در مقابل گاهی می‌توانند بسیار خطرناک و مشکل ساز باشند و نمی‌توان از آن صرف نظر کرد. یکی از مشخصات ظاهری خرابی فونداسیون، وجود ترک‌ها در دیوارهای داخلی و خارجی فونداسیون یا نمای ساختمان است. ترک‌ها انواع مختلفی دارند که هرکدام بر اثر عوامل گوناگونی ناشی می‌شوند اما همه‌ی آن‌ها نیروهای اضافی وارد شده به فونداسیون را نشان می‌دهند.

ترک‌های عمودی

هنگامی که خاک زیر پی حرکت دینامیکی کند یا توسط آب‌های زیرزمینی شسته شود، این ترک‌ها در فونداسیون به وجود می‌آیند. دلیل دیگر وجود این ترک‌ها ممکن است این باشد که بعد از انجام یک بازسازی، بدون محاسبه و در نظر گرفتن ظرفیت باربری فونداسیون، بار بیشتری به پی ساختمان تحمیل شود. این ترک‌ها اهمیت زیادی دارند که نشان دهنده‌ی خرابی فونداسیون و در صورت مشاهده‌ی آن حتما باید توسط فرد متخصص به دقت برسی شده و در صورت امکان، تعمیر و رفع شوند.

ترک‌های زاویه دار

در صورت تحت تاثیر قرار گرفتن فونداسیون به یک سری نیروهایی که از پایین وارد می‌شوند، این نوع ترک‌ها در پی ساختمان مشاهده خواهند شد. ترک‌های زاویه دار در فونداسیون‌هایی که از بلوک سیمانی یا آجری ساخته شده‌اند، به شکل پلکانی دیده می‌شوند. بلوک‌های سیمانی جزء پر مصرف ترین مصالح در ساختمان هستند پس باید در زمان اجرای آن نکات ایمنی مربوط به آن را رعایت کنید تا در آینده سبب خرابی فونداسیون نشوند.

اگر شما هم قصد ساخت سازه‌ی خود با این مصالح را دارید ما به شما محصولات سیوان لند را معرفی می‌کنیم که با بالاترین کیفیت به شما ارائه می‌شوند. شما می‌توانید جهت مشاهده‌ی انواع بلوک و استعلام قیمت بلوک به این سایت مراجعه کنید.

ترک‌های افقی

ترک‌های افقی حاصل فشار بیش از حد پشت دیواره‌های فونداسیون هستند که ممکن است توسط خاک اطراف، به آن وارد شده باشد. در برخی موارد که ناودان وجود ندارد، آب سطحی اطراف خانه به درستی هدایت نمی‌شود و یا آب بیش از حد در پشت دیواره‌های فونداسیون تجمع پیدا می‌کند، سبب وارد شدن نیروهای اضافی به فونداسیون شده و این نوع ترک‌ها را به وجود می‌آورند. البته برخی دیگر از ترک‌ها هم هستند که سطحی بوده و به دلیل جمع شدگی یا انقباض و انبساط مواد تشکیل دهنده‌ی فونداسیون، به وجود می‌آیند که مشکل جدی به وجود نخواهند آورد.

مقاوم سازی فونداسیون (شالوده) و پی

بارهای ساختمان از طریق شالوده به خاک زیر آن یعنی پی منتقل می گردد. از این رو نقش شالوده و پی در ایمنی ساختمان مهم می باشد.هر تغییری در ساختار و ابعاد پی، شامل مقاوم سازی فونداسیون می شود. مقاوم سازی سازه عموما در شرایط محدود شده و نامساعد انجام می شود، در نتیجه مشکلات و پیچیدگی های خاص خود را دارد.گسیختگی های موجود در پی ساختمان ها به دو صورت نهان و یا قابل مشاهده ایجاد می شوند. قسمت های قابل مشاهده به شکل خرد شدگی و … آشکار است و قسمت های نهان به دلیل نشست، تورم خاک، ناپایداری ساختمان و … ایجاد می شوند و با گذشت زمان به شکل گسیختگی های قابل ملاحظه در می آیند.

آسیب‌پذیری فونداسیون

وجود نیروی کششی بلند کننده
عدم کفایت ظرفیت خمشی یا برشی (برش خمشی یا برش سوراخ کننده) مقطع پی
تهاجم مواد شیمیایی مضر موجود در خاک و آب زیرزمینی به بتن پی
عدم کفایت مقاومت جانبی برای تحمل نیروهای جانبی وارد بر پی
وجود نیروی فشاری یا کششی بیش از ظرفیت سازه‌ای در شمع ها
وقوع تنش فشاری بیش از ظرفیت باربری پی در زیر فونداسیون
وجود نیروی فشاری یا کششی بیش از ظرفیت ژئوتکنیکی سازه‌ای در شمع‌ها
وجود نشست‌های زیاد و غیرقابل قبول در پی
وجود پتانسیل روانگرایی، ماسه سریع و تورم در خاک زیر فونداسیون
عدم پایداری ساختگاه سازه، مخصوصاً برای ساختمانهایی که بر روی زمینهای شیبدار احداث شده‌اند.

روند مطالعات ارزیابی شرایط پی و شالوده شامل موارد زیر می‌باشد:

تحقیق اسناد و بایگانی مدارک طراحی ساختمان برای گزارش مکانیک خاک
بررسی خاک‌ها در قالب نمونه‌گیری و انجام آزمایش های مرتبط، اندازه‌گیری سطح آب زیرزمینی و میزان فشار آب
برآورد ابعاد پی ساختمان و شالوده دیوارها. در صورت لزوم بعضی از پی ها تحت گمانه‌زنی قرار گرفته و در این گمانه‌ها میزان زوال مصالح را بررسی می‌کنند.
بررسی آثار نشست پی شامل شکل‌گیری ترک‌ها و کج شدن دیوارها، برآمدگی مناطق مجاور و مسیرهای قائم و افقی پی
کسب اطلاعات لازم از هندسه، پیکربندی و نقشه‌های اجرایی ساختمان و شالوده و بارگذاری
مدل‌سازی و تحلیل
ارزیابی
ارائه طرح مقاوم سازی شالوده

مشکلات بهسازی فونداسیون

همان‌گونه که قبلاً اشاره شد، در پروژه های ترمیم و مقاوم سازی ساختمان در قسمت مربوط به مقاوم سازی فونداسیون علاوه بر هزینه بالای بهسازی شالوده، این کار در زمان بهره‌برداری از ساختمان، بسیار مشکل است.

در هنگام مقاوم سازی پی ها، با مشکلات زیر روبرو هستیم:

لزوم تخلیه کلیه و یا قسمتی از فضاهای طبقه همکف یا زیرزمین جهت مقاوم سازی پی
تخریب دال کف زمین در داخل ساختمان و سنگ فرش بیرون از آن
فضای بسیار محدود در طول عملیات مقاوم سازی به علت وجود پایه‌ها و تکیه‌گاههای موقتی جهت مقاوم سازی پی
ارتفاع محدود برای تجهیز ساختمان
صدا و لرزش‌ های ساختمان

انواع راهکارهای رفع عیوب فونداسیون

برای رفع موارد عیوب پی می‌توان از راهکارهای مختلفی به صورت مجزا و یا در ترکیب با یکدیگر استفاده نمود؛ به طورکلی تقویت و مقاوم سازی فونداسون را می‌توان به کمک یکی از روشهای زیر انجام داد:

1. تقویت فونداسیون موجود (بهسازی سازه‌ای)

2. بهبود شرایط پی (بهسازی ژئوتکنیکی)

3. کاهش بار وارد بر فونداسیون از طریق سبک کردن ساختمان یا افزایش عناصر مقاوم جانبی

مقاوم سازی پی شامل تقویت فونداسیون ضعیف و یا احداث شالوده جدید می‌باشد، ولی در بعضی از موارد لازمست شرایط خاک زیر (پی) را بهبود بخشید.

راهکارهای تقویت فونداسیون موجود

با توجه به نوع ضعف موجود در پی، راهکارهای مختلفی برای مقاوم سازی فونداسیون وجود دارد که عبارتند از:

افزایش ابعاد پی
افزودن شناژ به پی موجود
مقاوم سازی فونداسیون با کابل‌های پیش‌تنیده
افزایش مقاومت شمع‌های موجود
تقویت از زیر پی
احداث شمع های کششی
مقاوم سازی صفحه ستون

افزایش ابعاد پی

با افزایش ابعاد پی می‌توان سطح تماس بر پی را افزایش داد و از تنش های اعمالی بر پی کاست که این اقدام منجر به‌ افزایش ظرفیت باربری فونداسیون می‌شود. همچنین با افزایش ابعاد فونداسیون و به دنبال آن کاهش تنش موجود در پی، نشست‌های پی خاک نیز کاهش می‌یابد.

دو حالت افزایش ابعاد پی وجود دارد:

افزایش ابعاد پی و ستون متصل به آن
افزایش ابعاد پی به تنهایی

مراحل اجرای راهکار افزایش ابعاد فونداسیون به شرح زیر می‌باشد:

خالی کردن اطراف پی از تراز روی آن تا تراز زیر بتن مگر به اندازه عرضی بیشتر از عرض مورد نیاز مقاوم سازی
مضرس کردن سطح بتن در بالا و وجوه عمودی شالوده
ایجاد سوراخ‌های افقی در اطراف شالوده برای کاشت شاخک (میخچه) در صورت لزوم
اجرای بتن مگر اضافی در ناحیه افزایش ابعاد
تمیز و مضرس کردن سطوح تماس اجرای چسب پلیمری بر روی سطوح نمایان پی
اجرای آرماتورهای اضافی به روش کاشت میلگرد و آرماتور برای بتن مسلح جدید مطابق نقشه‌های اجرایی
اجرای بتن جدید
جدا کردن قالب ها و مراقبت از پی با پوشاندن سطح بتن با گونیهای خیس (هرگز نباید پی را مستقیماً با آب خیس نمود، زیرا منجر به شستن لایه‌های زیر آن می‌شود)
مقاوم سازی ستون با ژاکت (در صورت لزوم)
پرکردن مجدد پی ترجیحاً با خاک‌های درشت دانه در لایه‌های مختلفی که کاملاً متراکم شده باشند.
کامل کردن کف و سنگ فرش روی پی

روش مقاوم سازی فونداسیون با کابل های پیش‌تنیده و الیاف FRP

یکی از روش های تقویت، اعمال نیروی پیش تنیدگی به مقطع می‌باشد. معمولاً وقتی افزایش عمق شالوده از بالا به دلیل معماری ممکن نباشد، ظرفیت خمشی مثبت و منفی مقطع را می‌توان با عبور کابل های پیش‌تنیده، در حفره‌های تعبیه شده سراسری در طول شالوده یا در بتن جدید روی وجوه آن و پیش تنیده کردن آنها، افزایش داد.

نیروهای پیش‌تنیدگی فوق در دو امتداد عمودی و افقی به شالوده اعمال می‌شوند. نیروهای پیش تنیدگی قائم باعث افزایش ظرفیت برشی و نیروهای پیش‌تنیدگی افقی باعث افزایش ظرفیت برشی و خمشی به طور همزمان می‌شوند. پیش‌تنیدگی افقی بوسیله کابلها و مفتولهای متداول و پیش تنیدگی قائم با مصالح FRP صورت می‌گیرد.

افزایش مقاومت شمع های موجود

در ساختمان های احداث شده برروی شمع، شمع ها ممکن است نتوانند به صورت مناسبی در برابر بارهای جانبی مقاومت کنند؛ همچنین شمع‌ها ممکن است در محل اتصال به سر شمع دچار مشکل شده باشند. به همین علت شمع های موجود نیاز به بهسازی دارند.

نحوه افزایش مقاومت شمع به شرح زیر است:

کندن زمین تا سطحی که خرابی شمع مشهود باشد.
لایه‌برداری ازسطح شمع تا قسمتهای داخلی آن به شکلی که خرابی وخوردگی کاملاً ازسطح شمع برداشته شود.
کلاهکی همانند شکل در زیر آن باید اجرا شود تا از پیوستگی آرماتورهای اضافی با شمع موجود اطمینان حاصل شود.
اجرای آرماتورهای دور شمع و بتن ژاکت دور آن که بر اساس نتایج تحلیل سازه، طراحی شده باشد.
پرکردن مجدد شالوده با خاک دانه‌ای متراکم
اجرای کف

تقویت از زیر پی (روش پی بندی)

یکی دیگر از روش های مقاوم سازی فونداسیون ساختمان های موجود روش تقویت از زیر پی یا پی بندی می باشد. در این روش با افزایش عمق فونداسیون و یا باز توزیع بار وارده در سطح بیشتر فونداسیون موجود نقویت می گردد.

راهکارهای بهسازی خاک زیر فونداسیون

در روش تقویت ژئوتکنیکی سعی بر افزایش باربری زمین زیر پی به کمک بهبود شرایط خاک و یا انتقال نیرو یا اضافه نیروی پی به لایه‌های تحتانی، بدون افزایش ابعاد هندسی پی می‌باشد.

بهسازی خاک به روش تزریق

بهسازی خاک به روش تزریق با مواد افزودنی از قبیل سیمان، آهک و… انجام می شود. هدف از بهسازی خاک به روش تزریق، دستیابی به پارامترهای ژئوتکنیکی اصلاح شده از قبیل مقاومت فشاری، مقاومت برشی و یـا نفوذپذیری است. اختلاط خاک برای محدود کردن و یا ثابت نمودن مواد شیمیایی مضر در خاک نیز کاربرد دارد. معمولاً سیمان بصورت دوغاب (ترکیب با آب) با خاک مخلوط می‌شود. هر چند امکان استفاده از سیمان بصورت خشک نیز مقدور است، برحسب نوع خاک حجم دوغاب بین 20 تا 30 درصد حجم خاک انتخاب می‌شود.

افزودنی‌ها شامل مواد زیرمی‌شوند:

سیمان، خاکستر آتشفشانی، سرباره کوره، آهک، سایر مواد شیمیایی

ساخت دوغاب طبق مراحل زیر انجام می‌شود:

سیستم اختلاط مرکزی، با میکسرهای دور بالا برای اختلاط
محل ذخیره موقت دوغاب همراه با همزن‌های دور پایین
سیستم پمپاژ

خاک های غیرچسبنده معمولاً ساده‌تر از خاک های چسبنده مخلوط می‌شوند. به خاکهای نباتی مقادیر قابل ملاحظه‌ای از مـواد افزودنی باید اضافه نمود و قبل از شروع عملیات اجرایی لازم است از عملکرد سیستم اختلاط در آزمایشگاه اطمینان حاصل کرد.

با بهسازی خاک به روش تزریق در محل می‌توان انواع متفاوت خاک ها را اصلاح نمود. روش بهسازی خاک زیر فونداسیون بسته به میزان انرژی اختلاط و نوع مواد افزودنی متفاوت است. در خاکهای نرم این روش در مقایسه با سایر روشهای اصلاح خاک از اقتصادی‌ترین شیوه‌های بهبود است. در بهسازی خاک زیر فونداسیون با اختلاط دوغاب با خاک، مصالحی ساخته می‌شود که با گذشت زمان سخت تر شده و مقاومت آن افزایش می‌یابد و می‌تواند بعنوان مصالح مهندسی با خصوصیات ژئوتکنیکی بهتر از خاک محل در طراحی ها استفاده شود.

اجرای ریز شمع (micro piles)

ریزشمع ها، شمع هایی با قطر 100تا 200 میلیمتر هستند که می‌توانند به صورت عمودی یا مایل در اطراف جسم شالوده ایجاد شوند. در صورتی که به علت محدودیت های فضایی در نزدیکی فونداسیون موجود نتوان از شمع برای افزایش ظرفیت باربری پی استفاده نمود می‌توان از ریز شمع ها به جای شمع استفاده کرد. با اجرای ریز شمعها بدلیل نفوذ دوغاب سیمان در خاک، خواص مکانیکی خاک بهبود یافته و ظرفیت باربری آن افزایش می‌یابد. همچنین ریزشمعها در عمقی بیشتر از عمق شالوده نفوذ کرده و بارها را به عمقی بیشترمنتقل می‌کنند.

روش اجرای ریزشمع مشتمل بر 4 مرحله حفاری، لوله کوبی، تزریق و تسلیح است.

احداث شمع

به منظور افزایش ظرفیت باربری ژئوتکنیکی و سازهای شمع های موجود، می‌توان با احداث شمع های جدید و اتصال آنها به سرشمع موجود، به ظرفیت فشاری، کششی و خمشی گروه شمع موجود اضافه نمود.

انتقال بار شالوده به لایه‌های باربر تحتانی به کمک شمع (پی‌بندی کردن)

در صورتی که شالوده موجود بر روی خاکی با ظرفیت کم احداث شده باشد، با استفاده از این روش تقویت فونداسیون می‌توان بارهای روسازه را به لایه‌های تحتانی خاک که دارای شرایط مناسب‌تری می‌باشند، منتقل نمود. شمع ها بهتر است به صورت جفت و با فاصله‌ای یکسانی از بر دیوار قرار گیرند. اگر دیوار در مجاورت ملـک همسایه باشد، به ناچار کلاهک شمع ها از یک سمت ادامه می‌یابند. در این مورد شمع ها ممکن است تحت کشش قرار گیرند. در نتیجه باید برای کشش طراحی شوند.

دیدگاهتان را بنویسید لغو پاسخ

آکادمی مهندسی دوگوهرانی

تماس با ما

آکادمی مهندسی دوگوهرانی

وبلاگ

زلزله بر روی سازه‌ها چه اثراتی دارد؟

دیدگاهتان را بنویسید لغو پاسخ

آکادمی مهندسی دوگوهرانی

تماس با ما

آکادمی مهندسی دوگوهرانی