طراحی ژئوتکنیکی و سازه ای شمع

مشاوره تخصصی  پی های عمیق   02122871109

مشاوره تخصصی پی های عمیق

.لطفا درخواست خود را در این فرم تکمیل نمایید
captcha
Reload

بروشور ایرسا

برخی از پروژه های ایرسا

آرشیو کامل

عضویت در خبرنامه ایران پایل

اگر می خواهید در مورد مهندسی پی های عمیق بیشتر بدانید در ایران پایل عضو شوید

طراحی ژئوتکنیکی و سازه ای شمع

  • پی‌ها ساخته می‌شوند تا بارهای وارده را به صورت ایمن به بستری که در آن قرار دارند منتقل کنند. نوعی از پی‌ها که نسبت طول به عرض آ‌ن‌ها بیشتر از 10 می‌باشد عمیق نامیده می‌شوند که شمع‌ها در این دسته قرار می‌گیرند. شمع ها اعضای سازه ای هستند که بارهای سازه را از میان لایه های ضعیف سطحی به لایه های مقاوم تحتانی منتقل می کنند. جنس شمع‌ها با توجه به نوع زمین، میزان بار وارده، روش ساخت و نصب و تعدادی عامل دیگر تعیین می‌شوند، که متداول‌ترین آن‌ها فولاد و بتن می‌باشد و در کشورهایی نیز از چوب یا تنه درختان استفاده می‌شود.
  • استفاده از شالوده های شمعی در موارد زیر یکی از گزینه های اجرائی می باشد:
  • -          باربری ضعیف ونشست پذیری زیاد لایه های سطحی خاک
  • -          اعمال بارهای بسیار سنگین از سازه به پی
  • -          مقابله  با نیروهای کششی رو به بالا یا نیروی بر کنش (Uplift)
  • -          مقابله با بارهای جانبی مانند باد، زلزله، جریان آب و .....
  • -          وجود لایه های سطحی با پتانسیل روانگرایی بالا
  • -          پیش بینی اثر آب شستگی
  • -          ایجاد یک عرشه ثابت بالاتر از سطح آب

 

  • طراحی ژئوتکنیکی شمع برای تحمل بارهای فشاری، کششی و جانبی:
  • کاربری سازه، نوع واندازه بارهای وارده به بستر وشرایط ژئوتکنیکی ساختگاه، عوامل تعیین کننده در احراز نیاز یک پروژه به شمع می باشند. پس از مشخص شدن این موضوع می بایست اطلاعات اولیه شامل گزارش ژئوتکنیک در اختیار متخصص طراحی شمع قرار داده شود. در اولین گام طراح شمع، گزارش ژئوتکنیک اولیه را مورد برسی قرار داده و درخصوص کفایت تعداد، جانمائی و عمق گمانه ها و نوع آزمایش های آزمایشگاهی و برجا مطالعات لازم را انجام می دهد. متناسب با شرایط پروژه ممکن است طراح شمع به مطالعات ژئوتکنیک تکمیلی نیاز داشته باشد.
  • پس از مهیا شدن اطلاعات اولیه، طراحی شمع بر اساس روابطی که در منابع ژئوتکنیکی موجود است انجام می پذیرد. لازم به ذکر است روابط متعددی که برای طراحی شمع ها استفاده می شوند متکی بر پارامتر های تجربی بوده وبعضاً جوابهائی بسیار متفاوت از یکدیگر ارائه می دهند که انتخاب روش صحیح می بایست بر مبنای قضاوت مهندسی اصولی انجام گیرد. بنا بر این لازم است که طراحی شمع ها توسط کارشناس ارشد یا دکترای ژئوتکنیک که سابقه طراحی و آزمایش شمع را دارد صورت پذیرد.
  • - باربری فشاری: شمع ها از طریق اصطکاکی- چسبندگی جداره و یا باربری نوک در برابر بارهای فشاری مقاومت می کنند. برخی شمع  ها فقط عملکرد اصطکاکی داشته وبرخی دیگر تنها بر نوک متکی هستند اما در بیشتر موارد ظرفیت باربری شمع ها حاصل فعال شدن بخشی از مقاومت در جداره بخشی دیگر در نوک شمع است. روابط متعددی برای محاسبه باربری جداری ونوک شمع بر مبنای پارامترهای مقاومتی، نتایج آزمایش SPT و نتایج آزمایش CPT  در متون مرجع ژئوتکنیکی ارائه شده اند که انتخاب رابطه مناسب طراحی به تجربه و رویکرد طراح بستگی دارد.
  • - باربری کششی: مقاومت شمع ها در برابر بارهای کششی عمدتاً ناشی از باربری جداره شمع و اندکی نیز ناشی از وزن شمع می باشد. در محاسبه باربری کششی شمع ها از همان روابط باربری جداری – اصطکاکی که در قسمت باربری فشاری بدان اشاره شد استفاده می شود با این تفاوت که بعضاّ بدلیل تفاوت شرایط فعال شدن باربری کشش و فشار، یک ضریب کاهشی  (بعنوان مثال 5/0) بدان اعمال می گردد.
  • باربری جانبی: سختی جانبی خاک در لایه های سطحی ترتاثیر قابل ملاحظه ای بر باربری جانبی شمع دارد. مدل سازی رفتار شمع تحت باربری جانبی و پیش بینی وقوع حالت چرخش یا خمش برای آن پیچیده تر از طراحی فشاری یا کششی شمع ها بوده ومستلزم امکان سنجی حالات مختلف در یک روند سعی و خطا می باشد.
  • همانطور که قبلا اشاره شد، نمی توان در طراحی شمع ها تنها به فرمول های تئوریک اتکا نموده و می بایست اعداد بار نهایی حاصل از طراحی با نتایج یک سری از آزمایش های بارگذاری دینامیکی یا استاتیکی کنترل شود.
  • پس از طی روند طراحی ومحاسبه بار نهائی در هر کدام از سه حالت بار گذاری فوق ذکر می بایست بار مجاز تعیین گردد. بار مجاز حاصل تقسیم بار نهائی بر ضریب اطمینان بوده وباید از بار های وارده به سازه کمتر باشد. در روش های طراحی حالت حدی، که اخیراّ رواج بیشتری یافته، ضریب اطمینان برابر با نسبت ضریب افزایش بار به ضریب کاهش مقاومت می باشد. ضریب اطمینان طراحی شمع ها می تواند ما بین 1/7 تا 5 تعیین گردد. لذا انتخاب ضریب اطمینان بسیار اهمیت داشته و می تواند هزینه های پروژه را به شدت دستخوش تغییر نماید.

 

  • طراح شمع میتواند با توجه به عوامل زیر ضریب اطمینان را انتخاب نماید:
  • -  گستردگی ودقت مطالعات ژئوتکنیک
  • -  میزان سازگاری فرمول های تئوریک طراحی شمع با ساختگاه پروژه
  • -  وجود یا عدم وجود سوابقی از پروژه های شمعکوبی یا شمع ریزی در مجاورت ساختگاه
  • -  گستردگی و دقت آزمیش های بارگذاری دینامیکی یا استاتیکی شمع در مرحله طراحی
  • -  توان اجرائی ماشین آلات پیمانکاران احتمالی پروژه
  • -  توان اجرائی ودقت عمل سیستم نظارت کارگاهی
  • -  گستردگی ونوع آزمایش بارگذاری دینامیکی و استاتیکی پیش بینی شده برای مرحله اجرای شمع ها

 

  • طراحی سازه‌ای شمع‌ها:
  • با توجه به نوع مصالح انتخاب شده برای شمع، روش اجرای آن و بارهای طراحی، مقاطع شمع برای تحمل تلاش‌های داخلی ناشی از نیروهای خارجی طراحی می‌شوند.
  • آیین‌نامه مورد استفاده و فلسفه طراحی با توجه به جنس شمع انتخاب می‌شوند. در طراحی مقاطع شمع‌ها موارد زیر مدنظر قرار می‌گیرند:
  • -   طراحی بهینه و اقتصادی مقاطع با توجه به تلاش‌های مقاطع مختلف در طول شمع
  • -   کفایت مقطع در تحمل نیروهای فشاری، کششی، برشی و لنگرهای خمشی و پیچشی و اثرات همزمانی آن‌ها
  • -   کفایت مقطع در تحمل نیروهای حین ساخت، جابجایی، نصب یا کوبش شمع
  • -  اثرات خودکرنشی مصالح
  • -  خوردگی مصالح شمع و فرسایش مصالح پیرامونی
  • - کاهش مقاومت مصالح در طول زمان بهره‌برداری

 

  • بدیهی است با پیش بینی کنترل ونظارت بیشتر در مراحل طراحی و اجرا و کاهش عوامل نگران کننده می توان اطمینان را افزایش و ضریب اطمینان را کاهش داد و در هزینه های پروژه به میزان قابل توجهی صرفه جوئی نمود. جالب اینجاست که هزینه انجام مطالعات دقیق و آزمایش های بارگذاری حین طراحی و اجرا عمدتا کمتر از 1 درصد هزینه اجرا شمع ها می باشد، در حالی که همین هزینه ناچیز میتواند تا 50 درصد مبلغ کل پروژه صرفه جوئی مالی بهمراه داشته باشد.

 

  • بهترین روش برای طراحی ایمن و اقتصادی شمع ها و اطمینان از عملکرد آنها انجام آزمایش های شمع در مراحل طراحی و اجرا بوده و در تمام آئین نامه های معتبر بین المللی بر لزوم کنترل کیفیت شمع ها تأکید شده است. بطوریکه ضریب اطمینان طراحی شمع، با نوع و تعداد آزمایش های برنامه ریزی شده برای مرحله طراحی و اجرا نسبت مستقیم دارد.

     

نگاهی به ایرسا

  • ایرسا بن ساز البرز بعنوان یک شرکت مشاور ایرانی در زمینه طراحی و آزمایش شمع ها از سال 1386 در پروژه های متعدد داخلی و خارجی فعالیت داشته و کامل ترین تجهیزات آزمایش دینامیکی شمع را در ایران در اختیار دارد.  

گواهینامه ها

آخرين بروز رساني در تاريخ 1397/3/28 انجام شده است

آمارگیر