Earth Anchors

انکر ها عمدتاً در ساخت پایه های سازه های حائل و نگهدارنده استفاده می شوند. دلیل اساسی استفاده از انکر های زمین در ساخت و ساز، انتقال بار هدایت شده به خاک در عمق بیشتر و یا دورتر از سازه است. اگرچه اجرای مهاری (انکراژ) در عمل برای چندین صد سال مورد استفاده قرار گرفته اند، پیشرفت های نظری مناسب برای اهداف طراحی مهندسی جدید تنها در طی 40 تا 45 سال گذشته یا بیشتر اتفاق افتاده است. کتاب اجرای مهاری (انکراژ) خلاصه ای از اکثر کارهای نظری و تجربی مربوط به توسعه روابط مناسب برای ظرفیت های نگهدارنده نهایی و مجاز مهاری است.

اولین ویرایش کتاب اجرای مهاری (انکراژ) با حق چاپ در سال 1990 توسط Elsevier Science Publishers B.V.، آمستردام، هلند، در سری توسعه های مهندسی ژئوتکنیک (شماره 50) منتشر شد. در سال 2007 با حق چاپ توسط J. Ross Publishing در سری کلاسیک آنها تجدید چاپ شد. سانجی کومار شوکلا نویسنده مشترک این نسخه دوم است. کتاب اجرای انکر ها در مجموع ده فصل دارد. در این نسخه تغییرات عمده زیر ایجاد شده است:

• صفحه افقی انکر در ماسه در فصل 2 و صفحه افقی انکر در خاک رس در فصل 3 ارائه شده است.
• انکرهای حلزونی اکنون در دو فصل ارائه می شوند: انکرها در ماسه در فصل 6 و انکرها در خاک رس در فصل 7. بحثی در مورد انکرهای مارپیچ در ماسه به فصل 6 اضافه شده است.
• دو فصل جدید اضافه شده است: انکر مکش و کیسون (فصل 9) و ژئوانکر (فصل 10).
• برای هر فصل یک بخش خلاصه گنجانده شده است.
• سوالات چندگزینه ای خود ارزیابی و به دنبال آن پاسخ در پایان هر فصل آورده شده است.

در تمام فصل‌ های کتاب اجرای مهاری (انکراژ)، بحث به ساز و کارهای شکست در خاک و روش‌های محاسبه بارهای نهایی و مجاز محدود شده است. ضمناً مطلبی برای توصیف مراحل ساخت و ساز برای اجرا و نصب انکر ها انجام نشده است. البته تغییراتی در محتوای کتاب در چاپ‌های بعدی با پیشرفت‌ها و تغییرات آتی ضروری خواهد بود. امیدواریم کتاب اجرای مهاری (انکراژ) برای طراحان و محققانی که در زمینه انکر های زمین کار می کنند مفید باشد.

با تشکر از جانیکا داس برای ویرایش اولیه و ارائه کمک های دیگر در طول آماده سازی متن کتاب اجرای مهاری (انکراژ). نویسندگان از تام بولینگ از استرالیا برای چندین پیشنهاد مفید در طول تهیه این متن سپاسگزار هستند. همچنین از سندی پرلمن، ویراستار پروژه، تشکر می کنیم که در جمع آوری کل دست نویس در مدت زمان بسیار کوتاهی کار فوق العاده‌ای انجام داد. ما واقعاً از کمک استیو بودا از انتشارات جی راس برای انجام وظیفه انتشار این نسخه از کتاب قدردانی می کنیم.

براجا داس

سانجی کومار شوکلا

1.1  مقدمه

انکرهای مورد استفاده در خاک و سنگ که معمولاً انکر زمین (انکراژ) نامیده می شوند، عمدتاً برای مقاومت در برابر بارهای وارد شده به عوارض مجاور سازه هایی مانند پی ها، سازه های نگهدارنده زمین و شیب ها وارد می شود، طراحی و ساخته می شوند. این بار توسط انکرها به خاک و سنگ در عمق بیشتری منتقل می شوند. انکرهای مدفون هزاران سال است که برای تثبیت سازه ها استفاده می شود.

چادرها قدیمی ترین سازه هایی هستند که با استفاده از انکر یا چوب تثبیت شده اند. تا اواسط قرن نوزدهم، انکرها عمدتاً برای تثبیت سازه های نسبتاً سبک وزن استفاده می شدند. با طراحی و ساخت پل های معلق بزرگ، بارهای بسیار زیادی به پی پل منتقل شد. به منظور تحمل این بارها، سیستم های انکر دائمی در بستر سنگی به تدریج توسعه و ساخته شد.

با توسعه و ساخت سازه های سبک وزن خاص مانند برج های انتقال شبکه و برج های راداری، طراحی سیستم‌ های انکر کششی ویژه برای پی ها ضروری شد، در درجه اول به این دلیل که بار باد واکنش‌هایی را بیشتر از وزن خود سازه ها ایجاد می‌کرد.

انکر های زمین از انواع مختلف اکنون برای تامین پایداری در برج‌های انتقال، تیرهای برق، لنگرهای هواپیما، خطوط لوله مستغرق و تونل‌ها استفاده می شوند. لنگرها همچنین در اتصال سازه های نگهدارنده زمین، سازه های آبنما، در خم های خطوط لوله تحت فشار و در مواقع ضروری برای کنترل تنش حرارتی استفاده می شوند.

شکل های اولیه انکرها که در خاک برای مقاومت در برابر بارهای بالابر جهت هدایت عمودی استفاده می شد، انکر های پیچی بودند. شکل 1.1 دو پیکربندی مختلف انکر پیچی را نشان می دهد. این انکرها به سادگی تا عمق از پیش تخمین زده شده در زمین پیچ خورده و سپس به فونداسیون بسته می شوند. آنها به صورت تکی یا گروهی استفاده می شدند.

به طور کلی در حال حاضر انکر های زمین را می توان به هفت دسته اصلی تقسیم کرد: انکرهای صفحه ای، انکرهای تعبیه مستقیم، انکر های مارپیچ، انکرهای دوغاب دار، انکرهای لنگر و محورهای مته کاری شده، انکرهای مکش و درگ و ژئو انکر. برخی از نویسندگان به انکرهای صفحه ای به عنوان انکرهای مدفون اشاره می کنند.

2.1 لنگر صفحه ای

انکر های صفحه ممکن است از صفحات فولادی، دال های بتنی پیش ساخته، دال های بتنی ریخته شده، ورق های چوبی و غیره ساخته شوند. همانطور که در شکل های2-a تا 2-c نشان داده شده است، آنها ممکن است به صورت افقی برای مقاومت در برابر بار بالابرنده جهت عمودی، متمایل برای مقاومت در برابر بار خروجی محوری، یا عمودی برای مقاومت در برابر بار خروجی جهت افقی باشند. این انکر ها را می توان با حفاری زمین تا عمق مورد نیاز و سپس پرکردن و فشرده سازی با خاک مرغوب نصب کرد. ممکن است آنها را به عنوان انکرهای صفحه پشت پر شده نام ببرند (شکل 3).

در بسیاری از موارد، انکر های صفحه ای ممکن است در ترانشه های حفاری شده نصب شوند، همانطور که در شکل 3-b نشان داده شده است. این انکرها سپس به میله های اتصال متصل می شوند، که ممکن است رانده شوند یا از طریق سوراخ های متحرک قرار گیرند. انکر هایی که در این روش قرار می گیرند به عنوان انکر صفحه مستقیم شناخته می شوند. در ساخت دیوارهای حائل، که عمدتاً برای سازه های اسکله استفاده می شود، انکرهای صفحه ای پشت پر شده، عمودی یا مستقیم متداول هستند. شکل 4-a سطح مقطع دیوار را با انکر عمودی نشان می دهد. انکرهای عمودی با ارتفاع h و عرض B و با فاصله از مرکز به مرکز S به دیوار بسته می شوند، همانطور که در شکل 4-b نشان داده شده است. در بسیاری از موارد می توان از تیرهای انکر افقی به همراه شمع نیز در ساخت دیوارهای حائل استفاده کرد (شکل 5).

3.1  انکر های مدفون

انکر های مدفون از نظر ماهیت مشابه انکرهای صفحه مستقیم هستند (شکل 6). آنها ممکن است مثلثی یا هر شکل نفوذی دیگری داشته باشند و با حرکت با میله به عمق مورد نظر به صورت عمودی نصب می شوند. پس از رسیدن به عمق مورد نظر، میله بیرون کشیده می شود و کابل کشش می یابد تا انکر از طریق زاویه 90 درجه به موقعیت نهایی خود بچرخد.

4.1  انکر های پیچشی

انکر های پیچشی شامل یک شفت فولادی با یک یا چند مارپیچ متصل به آن است (شکل 7). انکرهای ساخته شده از اتصال مناسب یک عنصر مارپیچ فولادی پیش ساخته به یک شفت فولادی، انکر تک مارپیچ (پیچ) نامیده می شود که یکی از اشکال انکر مارپیچ است. یک انکر تک مارپیچ (پیچ) را می توان به صورت صفحات فولادی دایره ای شکل مارپیچ که به یک میله فولادی جوش داده می شود، ساخت. شکل دیگری از انکر های مارپیچ، انکر چند مارپیچی است که در آن صفحات دایره ای در یک فاصله مناسب از پیش تعیین شده جوش داده می شوند. برای انکر های چند مارپیچ، فاصله گام و مرکز به مرکز مارپیچ ها را می توان تغییر داد تا مارپیچ های بالایی از مارپیچ های پایینی پیروی کنند. این به کاهش اختلال در خاک کمک می کند. شکل 8 و 9 عکس انکرهای مارپیچ با یک و دو مارپیچ است. این انکرها در جایی که شرایط خاک اجازه می دهد با استفاده از تجهیزات مارپیچ نصب شده در کامیون یا تریلر به صورت چرخشی به داخل زمین رانده می شوند. یک بار محوری در حین چرخش به شفت اعمال می شود تا آن را به سمت زمین پیش ببرد. هنگام نصب این مارپیچ ها در خاک های مخلوط با سنگ ریزه و تخته سنگ های بزرگ باید مراقب بود تا از آسیب احتمالی مارپیچ ها جلوگیری شود. انکرهای پیچشی می توانند در برابر بارهای کششی روی پایه مقاومت کنند. با این حال، در همان زمان، آنها همچنین می توانند ظرفیت باربری اضافی را برای پی (در شرایط بارگذاری رو به پایین) توسعه یافته در اندرکنش مارپیچ – خاک فراهم کنند. انکرهای پیچشی در ساخت پایه های برج های انتقال برق در ایالات متحده به طور فزاینده ای محبوب هستند. آنها ممکن است در حالت عمودی یا شیب دار نصب شوند.