دانلود Micropile Design and Construction Guidelines Implementation
چکیده
این توصیه نامه یک استاندارد، آیین نامه یا قانون نمی باشد و مطالب ذکر شده در آن بازتاب نظرات نویسنده های آن بوده و لزوماً بیان کننده ی نظرات اداره راه آمریکا نیست.
استفاده از ریز شمع ها (میکروپایل) بعد از معرفی و شکل گیری ایده ی آن ها در دهه ۱۹۵۰ و به خصوص از اواسط دهه ۱۹۸۰ به شدت افزایش یافت. میکروپایل ها عموما به عنوان المان هایی برای افزایش مقاومت استاتیکی و دینامیکی پی مورد استفاده قرار می گرفتند و به عنوان راه حلی برای پایدارسازی شیب ها و گودبرداری ها مورد توجه نبودند.
استفاده از ریز شمع ها در پروژه های راه آمریکا به علت عدم وجود آیین نامه ها و قواعد طراحی مشخص با غفلت همراه شده است. برای پاسخ گویی به این نیاز FHWA حامی نوشتن این توصیه نامه ی عملی شده است. این توصیه نامه حاصل همکاری FHWA و چندین شرکت پیمانکاری ریز شمع در آمریکا است. این راهنما یک سند دارای اطلاعات کاربردی برای طراحی، مشخصات ساخت، بازرسی، شیوه های آزمایش، بررسی هزینه و زمان اجرای میکروپایل به صورت عملی است.
فصل اول توضیحات عمومی و تاریخچه ی ریز شمع را توضیح داده است. در فصل دوم دسته بندی انواع شمع و موارد استفاده ی هر یک بیان شده است. فصل سوم مربوط به استفاده از میکروپایل برای کاربردهای راهسازی را بیان می کند. فصل چهارم مصالح و تکنیک های ساخت را بررسی می کند. در فصل پنجم روش های طراحی بر مبنای روش های طراحی بار بهره برداری (SLD) و طراحی بار ضریبدار (LFD) بیان شده است فصل ششم مربوط به طراحی پایدارسازی شیب است که در این توصیه نامه قرار داده نشده است. فصل هفتم آزمایش بارگذاری ریز شمع را ارائه کرده است. فصل هشتم روش های بازرسی ساخت و کنترل کیفیت را توضیح داده است. فصل نهم روش های اجرای میکروپایل در شرایط گوناگون را بیان می دارد. فصل ده مربوط به موارد مربوط به هزینه ی میکروپایل است.
مقدمه
بعد از گذشت بیش از ۲۵ سال استفاده از میکروپایل در آمریکای شمالی و اروپا، عملکرد مناسب ریز شمع ها در بلند مدت به اثبات رسیده است. هدف این توصیه نامه ارائه ی یک راهنمای طراحی و اجرای مناسب برای اجرای ریز شمع به صورت مناسب از نظر مهندسی و اقتصادی است. در این توصیه نامه بررسی های مناسبی از روش های طراحی و شیوه های اجرای میکروپایل که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند، آورده شده است. دلیل ارائه ی توصیه نامه وجود یک راهنمای ایمن و مناسب برای اجرای ریز شمع از مرحله ی بازدید پروژه تا اجرا می باشد.
محدودیت های راهنما
این توصیه نامه تحت حمایت اداره ی راه برای تبادل اطلاعات ارائه شده است و اداره ی راه مسئولیتی از بابت اجرا و استفاده ی اشتباه از این توصیه نامه بر عهده ندارد.
هدف توصیه نامه
در سال ۱۹۹۳، FHWA روش های اجرای ریز شمع را مورد بررسی قرار داد. گروه تحقیق شامل پیمانکاران، مشاورین، کارفرمایان و افراد آکادمیک بودند. سندی که از این تحقیق به دست آمد به نام Drilled and Grouted Micropiles – State-of-the-Practice Review یک بررسی جامع و بین المللی از تحقیقات موجود، روش های طراحی، آزمایش های برجا و آزمایشگاهی و پایش پروژه های انجام شده ارائه کرد. به عنوان بخشی از این تحقیق نارسایی ها و مشکلات موجود در روش های مورد استفاده برای میکروپایل نیز ارائه شد. یکی از موارد مورد نیاز و واضح وجود یک راهنمای عملی برای طراحی و اجرا بود. در پاسخ به این نیاز FHWA این توصیه نامه را ارائه کرده است.
شمع ها به دو گروه کلی شمع های کوبشی و شمع های درجا ریز تقسیم می شوند. شمع های کوبشی اعضایی هستند که با کوبش و یا ویبره وارد خاک می شوند. شمع های درجاریز در گمانه های از پیش حفر شده ساخته می شوند. ریز شمع یک شمع با قطر کوچک ( عموما کمتر از ۳۰۰ میلیمتر) است که به صورت درجا اجرا می شود و عموما به شکل مسلح است. برای اجرای میکروپایل یک گمانه با قطر کوچک حفر شده، آرماتور مورد نیاز جاگذاری شده و بتن ریزی می شود.
میکروپایل ها می توانند بارهای محوری و یا جانبی را تحمل کنند و می توانند به عنوان یک روش جایگرین به جای شمع های معمولی اجرا شوند. میکروپایل ها به طوری اجرا می شوند که هنگام اجرا، اجزا، خاک و محیط اطراف دستخوردگی نداشته باشند. به همین خاطر می توان برای محیط های دارای محدودیت و انواع مختلف خاک و شرایط زمین از میکروپایل استفاده کرد. ریز شمع ها می توانند در هر زاویه ای اجرا شوند.
از آن جایی که روش اجرای میکروپایل دارای لرزش و سر و صدای کمی است می توان از میکروپایل در زیر سازه های موجود استفاده کرد. اکثر بارهای وارده بر میکروپایل توسط بتن مسلح تحمل می شود. ظرفیت باربری سازه ای ریز شمع به ظرفیت باربری المان های فلزی درون آن وابسته است. روش های ویژه ی حفاری و تزریق دوغاب سیمان که در نصب میکروپایل ها اجرا می شود باعث ایجاد باند طولانی بین دوغاب تزریق شده و خاک می شود. دوغاب توسط اصطکاک، نیروی وارد شده به شمع را به خاک منتقل می کند و عملکرد آن مانند عملکرد انکر در خاک است. به دلیل قطر کوچک شمع از هرگونه باربری در انتهای شمع چشم پوشی می شود و به همین دلیل ریز شمع به صورت اصطکاکی عمل می کند. مقاومت باند میکروپایل به جنس زمین و روش اجرای شمع وابسته است. روش حفاری نیز بر روی مقاومت ریز شمع اثرگذار است اما کمتر مورد توجه قرار گرفته است.
تاریخچه
میکروپایل اولین بار در اوایل دهه ۱۹۵۰ در ایتالیا به عنوان روشی نو آورانه برای اصلاح نشست سازه های قدیمی مورد استفاده قرار گرفت. با توجه به خسارت های وارده در طول جنگ جهانی دوم روشی قابل اطمینان برای اصلاح نشست پی ها (underpinning) مورد نیاز بود تا جابجایی حداقلی و ایجاد تغییر در محیط به حداقل برسد.
با توجه به اینکه پس از جنگ جهانی، اروپا با کمبود آهن مواجه بود، اجرای میکروپایل کم هزینه و از نظر مکانیکی مناسب بود. آزمایش بارگذاری بر روی میکروپایل ها ظرفیت باربری بیش از ۴۰۰ کیلونیوتون را مشخص کرد و در آزمایش های اولیه گسیختگی باند به وجود نیامد. پس از ایتالیا در سال ۱۹۶۲ برای اصلاح نشست پی ساختمان های تاریخی انگلیس و در سال ۱۹۶۵ در پایدارسازی تونل های زیر زمین از ریز شمع استفاده شد.
در ابتدا از میکروپایل ها برای اصلاح نشست پی سازه ها استفاده می شد. در سال ۱۹۵۷ نیازهای مهندسی باعث شکل گیری ایده ی استفاده از میکروپایل در جهت های قائم و شیبدار بود تا شبکه ی سه بعدی به هم پیوسته ای از میکروپایل تشکیل شود. از این شبکه برای پایدارسازی شیب، مسلح سازی دیوارهای اسکله، محافظت از سازه های دفن شده و موارد مسلح سازی خاک استفاده می شد.
استفاده های دیگر از ریز شمع در سوئیس و آلمان بود و تکنولوژی آن ها به سرعت به دیگر کشورها انتقال یافت.
در سال ۱۹۷۳ به دلیل استفاده از ریز شمع ها برای اصلاح نشست پی سازه ها، این تکنولوژی در آمریکای شمالی مورد اقبال قرار گرفت. در ابتدا استفاده از میکروپایل با بدبینی همراه بود و به همین دلیل در ابتدای آشنایی با سیستم ریز شمع، از این روش به صورت گسترده استفاده نمی شد. پس از گذشت مدتی و با توجه به استفاده های مناسب از ریزشمع و نیاز مشاوران و کارفرمایان برای کار در محیط های قدیمی شهری، استفاده از روش میکروپایل مورد توجه قرار گرفت. امروزه شرایط و هزینه های ساخت در دنیا مشابه است و به همین دلیل استفاده از میکروپایل عمومیت یافته است.
مطالب مرتبط :
- مقررات ملی ساختمان
- آیین نامه های FHWA
- Keller , Micropiles
