Shallow Foundations Discussions and Problem Solving (Tharwat M Baban 2016)

کتاب بحث و حل مسئله پی های سطحی در درجه اول برای آشنایی مهندسان عمران، به ویژه مهندسین ژئوتکنیک و تمامی دانشجویان مهندسی عمران که دروس تخصصی مکانیک خاک و مهندسی ژئوتکنیک را مطالعه می کنند و با مفاهیم اساسی و کاربرد، تجزیه و تحلیل و طراحی پی کم عمق سر کار دارند، در نظر گرفته شده است. همچنین، کتاب بحث و حل مسئله پی های سطحی را می توان به عنوان یک کار مرجع ضروری برای مهندسان عمران، مهندسان مشاور و مقامات دولتی در نظر گرفت. تمرکز اصلی این کتاب بر روی تلاقی عناصر سازه ای با خاک زیرین است، که به نظر نویسنده، تمرکز اصلی مهندسی پی سطحی است.

این کتاب به عنوان یک کتاب درسی خاص در زمینه مکانیک خاک یا مهندسی ژئوتکنیک در نظر گرفته نشده است. بنابراین، هیچ بخشی از متن به تنهایی وجود ندارد که بتوان از آن به عنوان برنامه درسی اصلی برای یک دوره خاص استفاده کرد. با این حال، نظر نویسنده این است که بیش از %70 کتاب، مواد اصلی در سطوح پیشرفته کارشناسی است. انتظار می رود که دانشجویان مهندسی عمران متن را برای درک بهتر مفاهیم اساسی و جزئیات آنها برای تجزیه و تحلیل و طراحی پی های سطحی مفید بیابند. نویسنده سعی نموده است تا مطالب را به گونه ای ارائه کند که موضوعات اصلی و موضوعات فرعی قابل تفکیک باشد. البته سعی شده است تا اگر ابهامی مجدداً وجود دارد با استفاده از زیرنویس های واضح به نحوی مناسب رفع شود. بنابراین، برای یک مدرس دانشگاه دشوار نخواهد بود که یک برنامه مطالعه شخصی، متناسب با دوره خود تهیه کند. امید است این کتاب بتواند خود را به عنوان مرجعی موثر و متنی مفید در اکثر دانشکده های فنی و مهندسی تثبیت کند.

به طور کلی، متن داده شده در سطح پیشرفته ای است و بنابراین، فرض بر این است که خواننده درک خوبی از استاتیک و مقاومت مصالح داشته و اصول اولیه مکانیک خاک، فشارهای جانبی زمین و بتن مسلح را مطالعه کرده است. واحدهای SI در تمام فصول مورد استفاده قرار می گیرند و بنابراین، خواننده نیز باید دانش پیش زمینه کافی در مورد استفاده از این واحدها داشته باشد.

این کتاب برای خواننده بسیار سودمند خواهد بود، زیرا داده‌ های ضروری برای طراحی پی های سطحی در شرایط عادی ارائه می کند. مفاهیم و نظریه ‌های لازم عموماً به طور واضح در روابط یا نمودارهای مختصر ارائه می شوند و کاربردهای آنها از طریق حل تعداد نسبتاً زیادی از مسائل واقع‌ بینانه برجسته می شوند. علاوه بر این، چالش های اجرایی از آن دسته از مطالبی است که معمولاً مهندسان عمران در عمل با آن مواجه می‌شوند. این متن سعی شده است تا حد امکان به این موارد نیز اشاره مختصری داشته باشد. بنابراین اطلاعات به دست آمده در این زمینه می تواند بیشترین ارزش را برای مخاطب داشته باشد.

به طور کلی، موضوع در کتاب بحث و حل مسئله پی های سطحی ابتدا با بحث در مورد موضوع خاص و سپس حل تعدادی از مسائل عینی مرتبط که نظریه ها، مفاهیم و روش های تحلیل مربوطه را برجسته می کند، معرفی می شود. فهرستی از منابع مهم در پایان هر فصل آورده شده است. بنابراین، هر فصل شامل سه بخش است: بحث، حل مسئله و مراجع.

بخش “بحث” به صورت واضح و مختصر اما دقیق و با پرهیز از جزئیات غیر ضروری ارائه شده است. در برخی از فصول، که موضوعات دارای مشکل خاصی هستند، توضیحات کامل و راهنمایی های لازم ارائه شده است. در جایی که موضوع مطالعه ساده تر است، جزئیات کمتری ارائه می شود.

بخش «حل مسئله» طیف نسبتاً جامعی از مسائل حل شده را برای تثبیت درک اصول و نشان دادن کاربرد مطالب در موقعیت‌ های عملی را به شکلی ساده ارائه می دهد. در مجموع 180 مسئله ارائه شده است. سابقه علمی و حرفه ای نویسنده به او ثابت کرده است که مهندسان ژئوتکنیک و دانشجویان مهندسی عمران باید با استفاده صحیح و مؤثر از اصول و روابط نظری و تجربی که آموخته اند به خوبی آشنا شوند. یک راه موثر برای کاهش ضعف موجود، حل مسائل متنوع منطبق با واقعیت است.

بخش “مرجع” که مستقیماً در پایان هر فصل آمده است، بخش بحث را با منابع ارزشمند اطلاعات غنی می کند و قابلیت اطمینان آن را افزایش می دهد. علاوه بر این، منابع ارائه شده برای هر مهندس عمران جدید پیگیر یا دانشجوی کارشناسی که ممکن است بعداً بخواهد در این زمینه تحصیلات عالی انجام دهد بسیار مفید خواهد بود.

متن شامل شش فصل است. فصل ها بیشتر به جنبه های ژئوتکنیکی و به ویژه طراحی و اجرای پی سطحی اختصاص دارد. مروری کوتاه بر هر فصل به شرح زیر است:

• فصل 1 به بررسی محل در رابطه با تحلیل و طراحی پی های سطحی می پردازد. بر خلاف سایر فصول، این فصل نیاز به مباحث مختلف، به ویژه آزمایش های میدانی دارد که باید به طور جداگانه مورد بحث قرار گیرند. بنابراین، تنها یک مرور کلی و نسبتاً مختصر از موضوع کلی، مطابق با عنوان فصل، در بخش اصلی «بحث» ارائه شده است. در بخش حل مسئله نیز 27 مسئله ارائه شده است.

• فصل 2 مباحث مقدماتی و توضیحاتی در مورد موضوعات مختلف مربوط به پی های سطحی، تجزیه و تحلیل و طراحی آنها ارائه می کند. نوع و عمق پی های سطحی، الزامات عملکرد، حمله سولفات و اسید آلی به بتن، توزیع فشار و نشست و افزایش تنش عمودی در خاک به دلیل بارهای وارده بر پی مورد بحث قرار می گیرد. در این فصل نیز 21 مسئله حل شده توسط نویسنده پوشش داده شده است.

• فصل 3 مربوط به نشست های ناشی از بارهای پی می باشد. در این فصل انواع نشست های پی بر روی خاک های درشت و ریزدانه، روش های تخمین نشست، روش های تخمین و تسریع نشست تحکیم، نشست ناشی از فشردگی ثانویه (خزش)، برآورد نشست ها در طول دوره ساخت مورد بحث قرار می گیرد.

• فصل 4 به ظرفیت باربری پی های سطحی می پردازد. این فصل بیشتر جنبه های مهم موضوع را مورد بحث قرار می دهد، از جمله: مکانیسم های مختلف گسیختگی ناشی از ظرفیت باربری، معادلات ظرفیت باربری، ظرفیت باربری پی ها با بارهای عمودی متحدالمرکز و خارج از مرکز، ظرفیت باربری پی ها با بارهای شیبدار، اثرات سطح آب و موارد دیگر. عوامل موثر بر ظرفیت باربری، ظرفیت باربری پی های سطحی، ظرفیت باربری پی در خاک های لایه ای و روی شیب ها و ظرفیت باربری سنگ از جمله مباحث بیان شده در این فصل می باشد.

• فصل 5 به طراحی سازه ای انواع پی های سطحی می پردازد. طراحی سازه پی های گسترده بتنی ساده، پد استال ها، درپوش شمع ها و پی های دیوارهای حائل نیز گنجانده شده است. بخش بحث این فصل بیشتر جنبه های اصلی موضوع شامل انتخاب مصالح، بارهای طراحی، عملکرد سازه ای پی های منفصل و پیوسته، پی های با بارگذاری دارای خروج از مرکزیت، مدول الاستیسیته، روش های طراحی پی های صلب و انعطاف پذیر به صورت گام به گام را در بر می گیرد. تمام طرح های سازه ای مطابق با الزامات آیین نامه ساختمانی برای بتن سازه ای (ACI 318) و Commentary ایالات متحده است.

• فصل 6 به استانداردهای اتحادیه اروپا (Euro Code) در رابطه با طراحی پی های گسترده می پردازد. این فصل موضوعات مهمی مانند: دامنه کاربردهای این آیین نامه، اساس طراحی و الزامات آن، اصول طراحی حالت های حدی، عوامل جزئی نظیر ترکیب بار های مختلف، طرح های ژئوتکنیکی و سازه ای را پوشش می دهد. از آنجایی که همه مهندسان عمران به طور همزمان با همه آیین نامه های شناخته شده بین المللی مانند ACI و Eurocodes آشنا نیستند. این فصل می تواند اطلاعات خوبی را در اختیار علاقه مندان قرار دهد.