ایستاسازه
En Ar

خانه - کتابخانه - Foundation design principles and practices – Donald P.Coduto

دانلود کتاب Foundation design principles and practices – Donald P.Coduto

انتشار ویرایش سوم طراحی پی: کتاب اصول و کاربرد طراحی پی در سال ۱۹۹۴ برای اولین بار چاپ شد. کتاب اصلی و ویرایش دوم این کتاب در سال ۲۰۰۱ در سرتاسر جهان مورد توجه دانشجویان، محققان و مهندسین قرار گرفت.

این کتاب که ویرایش سوم است پیشرفت هایی که در مسائل تئوری و عملی در رابطه با پی سازی در طول ۱۳ سال گذشته اتفاق افتاده است را بیان می کند. در ویرایش سوم برخی از فصل های کتاب حذف شده و برخی فصل ها به آن اضافه شده است.

اصلی ترین تفاوت این ویرایش با ویرایش های قبلی تاکید بر روی طراحی بر اساس حالت حدی در طراحی های سازه ای و ژئوتکنیکی است. این تغییرات بر مبنای استفاده ی وسیع تری که از روش حالت حدی در مراجعی مانند آیین نامه ی AASHTO و دیگر آیین نامه های مورد استفاده در جهان انجام شده، می باشد.

طراحی بر اساس روش تنش مجاز نیز در این ویرایش باقی مانده است به دلیل آن که این روش هنوز به صورت گسترده در حال استفاده است. دیگر تغییرات قابل ذکر در این ویرایش به شرح زیر می باشد:

  • یک فصل جدید درباره ی عدم قطعیت و ریسک در مهندسی پی
  • شیوه ی طراحی که بر روی تفاوت بین دو روش وضعیت سرویس دهی حدی و وضعیت حالت حدی تمرکز می کند.
  • این ویرایش پوشش مناسبی از شمع ها دارد به طوری که یک فصل مجزا به باربری محوری و پیشرفت های آن اختصاص داده شده است.
  • فصل دینامیک شمع ها به طور کامل بازبینی شده است و به همراه یک قسمت جدید در این فصل که مربوط به آزمایش بارگذاری ضربه ای است ارائه می شود.
  • در این ویرایش توجه ویژه ای به استفاده از نرم افزارهایی که به صورت عمومی استفاده می شود شده است.
  • یک فصل جدید راجع به شرایط بهره برداری حدی در شمع ها اضافه شده.
  • یک فصل جدید راجع به پی سازی بر روی سنگ و بهسازی خاک اضافه شده است.

سازنده ها مدت ها قبل متوجه اهمیت یک پی محکم برای سازه شده بودند و دیدند هیچ جزئی مانند پی برای سازه ضروری نیست. اگر یک پی گسیخته شود ساختمان روی پی نیز تخریب می شود. در صورتی که طراحی اشتباهی برای یک پی انجام شود، هزینه های اضافی و بی دلیلی به پروژه تحمیل می شود. هدف این کتاب طراحی پی هایی برای ساختمان است که به طور مطمئنی پایداری سازه را فراهم می کند.

دسته بندی پی

پی ها المان های سازه ای هستند که بار را از سازه به خاک یا سنگ زیر آن منتقل می کنند. یک سازه ممکن است بر روی یک پی تکی یا بر روی یک پی گسترده ساخته شده باشد. مهندسین، پی ها را به دو دسته طبقه بندی می کنند:

  • پی های سطحی
  • پی های عمیق

پی های سطحی بارهای سازه ای را به خاکی که دقیقا در سطح زمین قرار دارد انتقال می دهد. در این کتاب در فصل های ۶ تا ۱۱ راجع به پی های سطحی توضیح داده شده است. متداول ترین نوع پی ها، پی های تکی هستند. این پی ها بارهای سازه را بر روی یک سطح بزرگ تری پخش می کند تا تنش وارد شده به خاک به حد مقاومت خاک برسد. معمولا پی های تکی برای ساخت، ساده هستند و هزینه ی ساخت آن ها نیز کم است و معمولا برای سازه های با ابعاد کوچک تا متوسط استفاده می شوند. معمولا هر ستون در ساختمان بر روی یک پی تکی قرار می گیرد. هر چند گاهی اوقات از یک پی برای چندین ستون استفاده می شود زیرا ممکن است تعداد زیادی ستون در کنار یکدیگر ساخته شده باشند.

دومین نوع از پی های سطحی پی های گسترده هستند که در زیر تمام مساحت ساختمان قرار می گیرد. از مزایای پی های گسترده می توان به یکپارچگی و صلبیت سازه ای آن ها اشاره کرد.

گروه دوم پی ها یعنی پی های عمیق هنگامی مورد استفاده قرار می گیرند که خاک موجود در سطح زمین، باربری کافی را برای تحمل تنش برشی ندارد. به همین دلیل از پی های عمیق یا شمع استفاده می کنند. پی های عمیق به دلیل طولی از آن ها که درون خاک قرار می گیرد بارهای سازه ای را به لایه های خاک در عمق زمین منتقل می کنند. این کتاب در فصل های ۱۲ تا ۲۴ راجع به شمع یا پی های عمیق توضیح داده است. شمع ها سازه های لاغری هستند که ممکن است به شکل پیش ساخته باشند و در زمین کوبیده شوند یا به صورت درجا اجرا شوند. عموما ظرفیت باربری خاک با افزایش عمق زیاد می شود و به همین دلیل استفاده از شمع در افزایش باربری پی اثرگذار است.

ضرورت مهندسی پی مدرن

تاریخچه ی پی سازی به هزاران سال قبل باز می گردد و پروژه های شگفت آوری در حدود صدها و حتی هزاران سال قبل ساخته شده است. در ابتدا طراحی هایی که برای پی انجام می شد به صورت حسی بود و با استفاده از سعی و خطا روش های طراحی پی و ابعاد و روش ساخت مناسب به دست می آمد. به عنوان مثال در ابتدای قرن ۱۹ پی های ساخته شده در نیویورک برای پی های تکی که بر روی شن متراکم ساخته می شدند عرض پی ۱.۵ برابر دیوار و برای پی های تکی ساخته شده بر روی ماسه یا رس سخت عرض پی ۳ برابر دیوار در نظر گرفته می شده.

این قوانین تجربی با قضاوت مهندسی ترکیب شده و معمولا نتایج قابل قبولی را ارائه کرده است. اما معمولا این قوانین برای پروژه هایی جواب مناسب می دادند که شرایطی مشابه شرایط گذشته داشتند و برای شرایط جدید استفاده از همان قوانین باعث خرابی می شد. این مشکلات در اواخر قرن ۱۹ خود را بیشتر نشان می دهد چرا که در این زمان مصالح جدید و روش های جدید بیشتر مورد استفاده قرار گرفتند.

استفاده از مصالح جدید مانند بتن و فولاد باعث شد تا روش های منطقی تری برای طراحی سازه ها ارائه شود و به دنبال آن روش های مهندسی برای طراحی پی ایجاد شد. مهندسی ژئوتکنیک باعث شد تا درک صحیح تری از نحوه ی انتقال بار به پی ایجاد شود. به همین خاطر به جای استفاده از روش های تجربی برای طراحی پی، مهندسین سعی کردند تا به بررسی دقیق روابط و اندرکنش پی و سازه بپردازند و روش هایی برای طراحی پی ارائه کردند.

این روش های طراحی جدید با پیشرفت در روش ها و تجهیزات ساخت همزمان شد. برای مثال چکش های مخصوص کوبش شمع ها با ظرفیت بالا ساخته شدند که کمک کردند تا بتوان شمع ها را با دقت و سرعت بیشتری در شرایطی که قبلا ممکن نبود اجرا کرد. امروزه با توجه به پیشرفت های ایجاد شده در تجهیزات روش های ساخت و طراحی می توان پی هایی مقرون به صرفه، با ظرفیت بالا برای سازه های مدرن و حتی در شرایط سخت ساخت.

مهندسی پی

مهندسی پی یکی از زیر شاخه های مجزا از رشته ی مهندسی عمران نیست. در عوض مهندسی پی ترکیبی از دانش مربوط به سه رشته ی زیر است:

  • مهندسی سازه: پی یک عضو سازه ای است که باید قادر باشد بارهای وارد به خود را به درستی منتقل کند. به همین خاطر لازم است تا ما با مفاهیم و اصول مهندسی سازه آشنا باشیم. علاوه بر آن بارهای وارد بر پی ناشی از سازه هستند به همین خاطر لازم است تا درک درستی از بارهای سازه ای وجود داشته باشد.
  • مهندسی ژئوتکینک: تمام پی ها با زمین دارای اندرکنش هستند به همین خاطر لازم است تا برای طراحی ژئوتکنیکی درک صحیحی از خاک و سنگ در ارتباط با پی پیدا کرد.
  • مهندسی ساخت: در نهایت پی ها لازم است ساخته شوند. هرچند ساخت پی ها توسط پیمانکاران انجام می شود لازم است تا طراح پی فهم درستی از روش های ساخت داشته باشد.

این کتاب بر روی طراحی پی تمرکز کرده است و در کنار آن به بررسی جنبه های ژئوتکنیکی و سازه ای می پردازد.

طراحی پی باسکولی

اگر فضای اطراف یک ستون محدود باشد، یعنی نتوان ستون را در مرکز سطح پی منفرد اجرا کرد در آن صورت نمی‌توانیم خروج از محوریت پی را از بین ببریم. هر گاه پی های منفرد توسط شناژهایی از بتن مسلح به یکدیگر متصل و کلاف شوند، آن را پی کلاف شده می‌نامند.

اگر خروج از محوریت پی زیاد باشد، لازم است تا جهت تعادل بیشتر و کاهش خروج از محوریت، پی های کناری را به کمک یک تیر رابط به پی ستون میانی ببندیم تا فشار زیر آن یکنواخت شود و هدف از طراحی پی باسکولی فراهم گردد.

در طراحی پی باسکولی فرض بر این است که تیر کلاف با خاک در ارتباط نیست و تنشی بین آن دو وجود ندارد. به همین دلیل به هنگام اجرای آن باید یک فاصله کوچک بین خاک و کلاف وجود داشته باشد.

طرح شناژ باسکولی (کلاف) باید مطابق ضوابط طرح تیرها با لنگر منفی انجام شود. این تیر باید برای خمش و برش طراحی شود. در این حالت توزیع فشار خاک زیر پی ها را می‌توان یکنواخت در نظر گرفت. ابعاد کلاف باید به نحوی تعیین شوند که این عضو سازه ای صلبیت لازم برای جلوگیری از کج شدن و چرخش پی ها را داشته باشد. برای این امر باید ممان اینرسی پی باسکولی، حداقل برابر بیشترین ممان  اینرسی مقطع دو پی مجاورش شود.

سایر مقاله ها

آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW چیست ؟ (Multichannel Analysis of Surface Waves)

آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW یکی از [...]


بیشتر بخوانید

خاک های رمبنده (Collapsible Soil)

در طبیعت خاک هایی هستند كه تحت تنش یكسان، با [...]


بیشتر بخوانید

ظرفیت باربری پی (Bearing Capacity of Foundation)

خاک باید بدون آنکه دچار گسیختگی برشی شود، توانایی تحمل [...]


بیشتر بخوانید

نشست غیر یکنواخت (Differential Settlement)

پی (شالوده یا فونداسیون) یک سازه وزن زیادی دارد و [...]


بیشتر بخوانید