Advanced Foundation Engineering

مهندسی پی پیشرفته دومین کتاب از مجموعه مهندسی ژئوتکنیک است. اولین کتاب از این مجموعه کتاب درسی مکانیک خاک و مهندسی پی است که برای برآوردن نیاز های دانشجویان مقطع کارشناسی که در رشته مهندسی ژئوتکنیک تحصیل می کنند، نوشته شده است. کتاب حاضر بیشتر به جنبه های مختلف مهندسی پی می رود. برای خود کفایی کتاب از همه جهات، قسمت های خاصی از کتاب اول در کتاب مهندسی پی پیشرفته تکرار شده است.

هدف از نگارش این کتاب این است که تمام نظریه های پیشرفته مرتبط در زمینه مهندسی پی در قالب یک کتاب در یک مجموعه جمع آوری شود. کتاب‌ های زیادی در زمینه مهندسی پی در کشورهای پیشرفته موجود است، اما نویسنده هنوز به کتابی که صرفاً بر اساس این موضوع باشد برنخورده است. بیشتر کتاب‌ های موجود فقط برای برآوردن نیازهای دانش‌آموزان یا افراد حرفه ‌ای نوشته شده اند. باید به خوبی درک کرد که پی ها باید برای شبیه سازی شرایط میدانی طراحی شوند. با تمام تلاش ‌هایی که توسط محققان و طراحان مشهور متعدد در این زمینه انجام شده است، نویسنده هنوز باید به یک نظریه واحد که شرایط میدانی را برآورده می کند، برخورد کند. اگر مبنا این گونه باشد، راه حل چه می تواند باشد؟ آن گونه که مشخص است، تنها راه این است که چند نظریه دیگر متناسب با شرایط میدانی باید امتحان شود. بنابراین ضروری است که مشاوران با نظریه های موجود در این زمینه آشنا باشند و دانشجویان نیز رویه های موجود را بدانند. به نظر نگارنده کتاب حاضر اکثر الزامات را دارد.

کار پژوهشی یکی دیگر از زمینه های مهم است. نویسنده به طور مفصل کار خود را بر روی پی های عمیق و بارگذاری جانبی شمع ارائه کرده است تا بسیاری از مشکلات موجود در این زمینه را حل کند. این رویکرد در مقایسه با روش های پیچیده ای که توسط بسیاری از متخصصان برجسته و مشهور در این زمینه ارائه شده است، مستقیم و ساده است. این عقیده متین نویسنده است که همیشه یک راه حل ساده برای یک مشکل پیچیده وجود دارد. در نهایت، نویسنده مایل است از طریق این کتاب بیان کند که بسیار خوشحال خواهد شد اگر کتاب مهندسی پیشرفته پی در خدمت هدفی باشد که برای آن در نظر گرفته شده است.

این کتاب یکی از بهترین کتاب های مرجع برای دانشجویان مقطع کارشناسی، کارشناسی ارشد و متخصصان شاغل در زمینه مهندسی پی است. این دانش نظری و عملی مهندسی پی را ارائه می دهد. هر مبحث در پیشرفت منطقی، جامع و به روز توسعه یافته است و برای دانشجویان بسیار مفید خواهد بود. پروفسور مورتی در کتاب خود مروری جامع از تمامی نظریه های مرتبط مورد نیاز برای تمرین مهندسی پی ارائه کرده است. این کتاب دارای 18 فصل است که در آن نویسنده به طور جامع به مباحث مطالعه برنامه درسی دوره کارشناسی در مورد “مهندسی پی” و همچنین تا حدودی برنامه درسی کارشناسی ارشد پرداخته است. ویژگی های مهندسی پی را در برخی مکان ها با در نظر گرفتن ایمنی و اقتصادی روش مورد نظر، پیشنهاد می کند.

خصوصیات ژئوتکنیکی و کاوش های صحرایی به ترتیب در فصل های 2 و 3 پوشش داده شده است. چهار فصل به پی های سطحی و پنج فصل این کتاب به پی های عمیق اختصاص دارد. پروفسور مورتی اصول مکانیک خاک، آزمایش میدانی و آزمایشگاهی را برای برجسته کردن اهمیت این موضوعات در طراحی مهندسی پی مطرح کرده است. کار تحقیقاتی خود پروفسور مورتی در مورد شمع های عمودی و مایل برای مطالعه پیشرفته در فصل 9 بیان شده است. فصول دیگر ارائه شده عبارتند از: پی ماشینی، پی های صندوقه ای (کیسون)، سدها، پی های روی خاک های منبسط شونده، برش های مهاربندی شده و زهکشی.

تعدادی از مسائل انتخاب شده برای نشان دادن مفاهیم و تثبیت آنها در ذهن دانشجویان در بیشتر فصل ها حل شده است. همچنین سوالات و اشکالات مربوطه در انتهای برخی از فصول، جهت استفاده دانشجویان آورده شده است. کتاب مهندسی پی پیشرفته برای سطح خاصی از دانشجویان طراحی نشده است و به دلیل وضوح ارائه و فهرست مسائل حل شده، می توان گفت برای همه سطوح دانش آموزان بسیار مفید است. هدف نویسنده بر آن است که این کتاب به عنوان یک مرجع ارزشمند برای دانش آموزانی که در آزمون های رقابتی مانند آزمون استعداد تحصیلات تکمیلی برای مهندسین (GATE)، امتحانات UPSC، و سایر آزمون ها/آزمون های ورودی دانشگاه ها برای مقاطع ارشد و دکتری مهندسی عمران شرکت می کنند، مفید باشد.

مهندسی پی موضوعی است که بر اساس اصول اولیه مکانیک خاک، هیدرولیک خاک و مکانیک سازه بنا شده است. هر سه این موارد در کنار هم می توانند به عنوان ارکان مهندسی پی در نظر گرفته شوند. استفاده نادرست از اصول هر یک از سه موضوع ممکن است منجر به طراحی نامناسب پی شود.

نظریه هایی برای طراحی پی، متناسب با شرایط خاک ایده آل در کتاب بیان شده است. با این حال، چنین شرایطی به ندرت در طبیعت وجود دارد زیرا خاک هایی که در شرایط طبیعی یافت می شوند عمدتاً از نظر خصوصیات ناهمگن هستند. نظریه ها ممکن است نیاز به اصلاح یا تعدیل داشته باشند تا مناسب شرایط میدانی باشند.

پی بخشی از یک سازه است. تنش ‌ها و کرنش‌ هایی که از روسازه به پی وارد می‌شوند منجر به برهم کنش بین عنصر سازه‌ ای پی و خاک اطراف آن می‌شود. ارزیابی این بر هم کنش بسیار دشوار است زیرا درک و مدلسازی این موضوع  یک پدیده کاملاً پیچیده است. نظریه هایی که برای شرایط ایده آل ایجاد شده اند، همه متغیر هایی را که منجر به اندرکنش بین خاک و سازه و پی می شود در نظر نمی گیرند. وجود آب از طرفی خود حل مشکل اندرکنش را دشوارتر می کند. بنابراین ضروری است که مهندس طراح از نظریه هایی که می خواهد برای طراحی فونداسیون ها استفاده کند و همچنین محدودیت های آن دانش کاملی داشته باشد. اگر شرایط محیطی، استحکام و ویژگی های نشست خاک از قبل به درستی شناخته نشده باشد، آگاهی از نظریه ها و محدودیت های آن به خودی خود منجر به طراحی پی ایمن و بهینه نمی شود. بنابراین، یک مهندس طراحی ایده آل کسی است که دانش کاملی از نظریه ‌ها و شرایط میدانی داشته باشد و همچنین بتواند طرح را متناسب با شرایط میدانی اصلاح یا تنظیم کند. بنابراین این امر مستلزم یک رویکرد مناسب و کاربردی به مسئله طراحی و اجرا و در عین حال در نظر گرفتن مسائل ایمنی و اقتصادی در یک پروژه است. البته ذکر این نکته هم خالی از لطف نیست که هر پروژه تقریباً با پروژه دیگر متفاوت است.

به موضوع پی های سطحی و عمیق به تفصیل پرداخته شده است. چهار فصل به پی های سطحی و پنج فصل به پی های عمیق اختصاص یافته است. تمامی نظریه های اساسی مربوطه به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است. محدودیت های نظریه ها نیز برای درک بهتر مهندسین شاغل در این عرصه ذکر شده است.

بهسازی خاک، استفاده از ژئوسنتتیک ها به ویژه ژئوتکستایل، روش های تثبیت خاک و انکرهای زمینی از جمله مواردی است که  نیز به اختصار مورد بحث قرار گرفته است.

الزامات برای طراحی پی

هنگامی که یک محل برای یک پروژه خاص انتخاب می شود، کار مهندس پی برای طراحی پی آغاز می شود. برای این منظور اطلاعات زیر مورد نیاز است:

1. طرح پلان از پروژه (اطلاعات ارزشمندی را در زمینه ابعاد زمین در اختیار طراح قرار می دهد.)

2. طرحی از عناصر باربر مانند ستون ها، دیوارها، کیسون ها و غیره با بارهای مرده و زنده تخمین زده شده

3. گردآوری اطلاعات لازم در زمینه متغیرهای مقاومت برشی و ویژگی های مرتبط نشست خاک

4. شرایط هیدرولیکی سایت در پروژه

دو بخش اول اطلاعات فوق باید توسط مهندسان سازه ارائه شود. یک مرحله کاوش صحرایی در محل پروژه از خاک منطقه، اطلاعات مربوط به دو مورد آخر را فراهم می کند. بر اساس داده های فوق، در مورد عمق و نوع پی باید تصمیم گیری شود. پس از آن مهندسان در موقعیتی قرار خواهند گرفت که یک پی را طراحی کنند. پی های طراحی شده باید تمام الزامات ایمنی را برآورده کنند.

هدف از نگارش کتاب مهندسی پی پیشرفته

هدف نویسنده این است که برای دانشجویان، اساتید و مهندسان شاغل در زمینه مهندسی پی، مروری جامع از تمامی نظریه های مرتبط در زمینه مهندسی پی را در یک کتاب ارائه نماید.