ایستاسازه
En Ar

خانه - کتابخانه - Limit Equilibrium Design Framework for MSE Structures with Extensible Reinforcement

دانلود Limit Equilibrium Design Framework for MSE Structures with Extensible Reinforcement

این سند تحت حمایت اداره ی راه آمریکا تدوین شده است و هدف از انتشار آن تبادل اطلاعات در طراحی به روش حالت حدی برای دیوارها و شیب های پایدار شده می باشد. مقامات هیچ مسئولیتی را در قبال استفاده ی نادرست از این راهنما بر عهده ندارند.

چکیده

استفاده از یک روش متحد در طراحی به روش حالت حدی برای دیوارها و شیب های پایدار شده باید علاوه بر جلوگیری از سردرگمی، در طیف وسیعی از شرایط ژئوتکنیکی مانند هندسه و لایه بندی پیچیده ی خاک قابلیت استفاده داشته باشد. از تحلیل تعادل حدی در طراحی های پیچیده و حساس در طول چندین دهه استفاده شده و قابل اطمینان بوده است. روش تحلیل حالت حدی که شامل تعادل حدی می باشد، فرض می کند که مقاومت طراحی خاک بسیج شده است. در این راهنما یک ساختار برای استفاده از روش تعادل حدی، برای مسلح کننده ی انعطاف پذیر، ارائه شده است که طراح را قادر می سازد تا توزیع نیروی کششی را در هر لایه تحت شرایط حالت حدی به دست آورد.

معرفی

داده های اندازه گیری شده در محل نشان می دهند تحت شرایط عادی، بیشینه نیروی مسلح کننده، به خصوص برای ژئوسنتتیک ها، کمتر از مقدار پیش بینی شده در طراحی می باشد. یکی از دلایلی که باعث می شود طراحی محافظه کارانه شود عدم تمایز بین شرایط معمول و شرایط غیر معمول زمین می باشد. شرایط غیر معمول ممکن است به صورت محدود در مدتی از عمر مفید سازه ایجاد شود اما این شرایط در تمام مراحل طراحی مد نظر قرار می گیرد. این شرایط مانند باران های سنگین، زمین لرزه، یا ضربه های ناشی از وسایل می باشند. داده های اندازه گیری شده مربوط به نیروی تسلیح نشان می دهند درجه ی رطوبت بالا در خاکریز باعث گسیختگی های متعددی شده است مانند هنگامی که باران شدید می بارد.

با توجه به مطالعات انجام شده بسیج شدن ظاهری نیروی مسلح کننده تحت شرایط عادی یا معمولی عمدتا به سه دلیل اتفاق می افتد:

  • اولین دلیل مقاومت اصطکاکی خاک که در طراحی ها در نظر گرفته می شود عموما کمتر از مقدار واقعی مربوط به خاکریزهای کوبیده شده می باشد. برای مثال AASHTO مقدار زاویه ی اصطکاک داخلی را به بیشینه مقدار 40 درجه محدود می کند و در طراحی مقدار زاویه اصطکاک داخلی 34 درجه در صورتی که آزمایش برشی انجام نشود در نظر گرفته می شود. در نتیجه هنگامی که دانه بندی یا تراکم مقدار مشخصی داشته باشد مقدار زاویه اصطکاک داخلی می تواند بزرگ تر از 40 درجه باشد. همین موضوع به تنهایی می تواند مقدار نیروی ایجاد شده در مسلح کننده را دو برابر کند.
  • دومین موضوع در رابطه با کمتر در نظر گرفتن نیروی مسلح کننده چشم پوشی از گیرداری پاشنه ی دیوار یا شیب است. مقاومت اصطکاکی ایجاد شده در عرض یک فوت می تواند باعث کاهش تا 50 درصد نیروی ایجاد شده در مسلح کننده ها شود.
  • مورد سوم احتمال ایجاد مکش و به وجود آمدن چسبندگی ظاهری در خاک است. این چسبندگی ظاهری می تواند با تغییر درصد رطوبت محیط از بین برود و بر روی پایداری خاکریز اثر بگذارد.

هر چند اگر تمام عوامل در نظر گرفته شوند داده های تجربی نشان داده اند روش طراحی AASHTO می تواند باز هم محافظه کارانه باشد.

به عنوان مثال، خرابی یک دیوار طراحی شده بر اساس روش طراحی AASHTO بررسی شده است. با توجه به مطالعات صورت گرفته مشاهده شد که لایه های مسلح کننده در نزدیکی سطح خرابی قرار نگرفته بودند و ظاهرا خرابی در حین ساخت باید به وقوع می پیوسته است زیرا بر اساس AASHTO خاک دانه ای بدون مسلح کننده نمی تواند در یک شیب قائم بماند اما در مورد تحت بررسی، گسیختگی یک سال پس از اتمام ساخت رخ داد. در مورد شیب تحت بررسی هنگامی که درصد رطوبت خاک افزایش یافت و مکش ایجاد شده در خاک از بین رفت، نقص عدم وجود مسلح کننده خود را نمایان کرد و شیب به گسیختگی رسید. هر چند پس از افزایش درصد رطوبت و از بین رفتن چسبندگی ظاهری و مکش موجود در خاک باید مسلح کننده های موجود در خاک فعال می شدند. این مورد بیان می دارد که اندازه گیری بار مسلح کننده تحت شرایط عادی باید به دقت محاسبه شود زیرا ممکن است زمانی به حالت غیر عادی و شرایط حالت حدی برسد.

طراحی ژئوتکنیکی لازم است تا به شرایطی که ممکن است در مدت عمر بهره برداری سازه اتفاق افتد نیز توجه داشته باشد. تحت این شرایط سازه باید در حالت تعادل حدی باشد. تعادل حدی یکی از روش های متعدد تحلیل است که می تواند برای رسیدن به حالت حدی مورد استفاده قرار گیرد.

لازم به ذکر است گسیختگی در حالت حدی برای سازه های خاک مسلح یک شرایط فرضی نیست و اتفاق افتاده است. در سازه هایی که گسیختگی در قسمت مسلح شده اتفاق می افتد گسیختگی و ترک بر روی المان های تسلیح به شکل مستقیم مشخص نیست زیرا المان های مسلح کننده در زیر توده ای از خاک مدفون شده اند. هرچند معمولا دیواره ی جلوی شیب هنگامی که مقاومت برشی خاک کاملا بسیج می شود به گسیختگی می رسد. در یکی از پروژه های مورد بررسی، آب موجود در محیط باعث گسیختگی شیب خاکی مسلح شده گشت. در این نمونه 30 لایه ژئوگرید در 90 متر شیب نصب شده بودند و ژئوگریدها نزدیک گوه ی گسیختگی نبودند. اتفاقی که در این مورد دیده شد گسیختگی مقاومت حالت حدی گاهی اوقات بعد از ساخت اتفاق افتاده و باعث ایجاد ترک در مسلح کننده می شود.

هدف اصلی این گزارش معرفی یک روش منطقی و معقول برای طراحی مناسب در شرایط حالت حدی می باشد تا طراح بتواند طراحی خود را با حاشیه امن مناسبی انجام دهد. روش معقول برای طراحی از تحلیل تعادل حدی برای ایجاد راه حل اساسی برای مشکلات و مسائل مربوط به دیوار و شیب مسلح شده می باشد. این روش متحد تفاوتی بین دیوار و شیب قائل نمی شود. روش تعادل حدی اصلاح شده دستیابی به نتایج مناسب را برای هندسه و شرایط لایه بندی پیچیده ممکن می کند.

سازه های خاک مسلح: مفهوم تعادل حدی به شکل خلاصه

جزئیات روش تعادل حدی برای طراحی سازه های خاک مسلح در فصل 9 و 10 این راهنما ارائه شده است. جنبه هایی مانند اتصال و بارهای مسلح کننده، مقاومت بیرون کشیدگی، طول و فاصله ی بین مسلح کننده ها به یکدیگر وابسته هستند. برای فهم توضیحات ارائه شده در فصل های این کتاب لازم است تا حداقل به طور خلاصه با مفهوم تعادل حدی آشنایی حاصل شود.

روش های معمول برای تحلیل

اهداف عمومی برای طراحی دیوارهای خاک مسلح ارزیابی مقاومت مورد نیاز و شکل عمومی مسلح کننده ها است تا شرایط و ضوابط عمومی را رعایت کند. برای یک دیواره طرح مسلح کننده ها و مقاومت آن ها به یکدیگر مرتبط هستند که می توانند به روش های ممکن و مناسب بیانجامد. روش انتخاب شده باید اقتصادی باشد و تمام هزینه های دیواره، مسلح کننده ها، خاکریز و ساخت را در نظر بگیرد. در فصول 9 و 10 یک ساختار تحلیلی برای کمک به طراحان ارائه شده است تا پارامترهای مناسب برای طراحی انتخاب شود.

روش هایی مانند روش نیمه تجربی، تحلیلی و روش پیچیده ی عددی در ادامه ارائه شده اند:

  1. فشار جانبی خاک: اکثر روش های طراحی، بار مسلح کننده را بر اساس فشار جانبی خاک محاسبه می کنند که این روش یک روش نیمه تجربی می باشد.
  2. مکانیک محیط پیوسته: این روش مبنای عددی داشته و می تواند از موارد پایه ای مکانیک محیط پیوسته و شرایط غیر خطی استفاده کند.
  3. تحلیل حدی: در این روش ساز و کارهای گسیختگی با استفاده از حد باند بالایی آنالیز حدی بر اساس تئوری پلاستیسیته ی خاک مشخص می شود.
  4. تعادل حدی: از روش تعادل حدی می توان برای مسائل پیچیده شامل دیوارها، شیب ها، هندسه های پیچیده، لایه بندی های مختلف، وجود آب و شرایط لرزه ای بهره برد.

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