مقررات ملی مبحث هفتم پی و پی سازی

پیشگفتار

قانون نظام مهندسی و کنترل ساختمان، وظیفه تدوین مقررات ملی این وزارتخانه در اجرای ماده33 ساختمان را بر عهده دارد. مقررات ملی ساختمان کشور، بی شک، یکی از کامل ترین و موثرترین مقررات بومی موجود و الزم االجرا در میان کشورهای منطقه می باشد که حاصل تالش اساتید، صاحب نظران و حرفه ای های متعادی در کشورمان است. در سال های اخیر، مقررات ملی ساختمان گام های موثری در ارتقای کیفیت ساخت و ساز و مقاومت پناها و ساماندهی و استانداردسازی مصالح، روش های طراحی و ساخت و کاهش هزینه های مصرف انرژی، محیط زیست، ایمنی، بهداشت و آسایش و رفاه استفاده کنندگان برداشته است. در این راستا، پایش مستمر بازخوردهای مقررات ملی ساختمان در زمینه های گوناگون، پس از انتشار آن، و برنامه ریزی برای بازنگری و رفع نقاص موجود و ارتقای مداوم محتوای آن، از اهداف اصلی وزارت راه و شهرسازی است. مقایسه کیفیت ساختمان ها، خصوصا از لحاظ سازه ای، در سال های اخیر با قبل از تدوین مقررات ملی ساختمان، مورد تاثیر این مقررات در ارتقای کیفیت ساختمان ها است. در هر حال، باید به کلیه دست اندرکاران صنعت ساختمان متذکر شوم در کنار رعایت مقررات و آیین نامه ها، پایبندی به اصول اخلاق حرفه ای و وجدان کاری مهمترین ضامن در پیشبرد اهداف و اصول فنی و حرفه ای در این صنعت می باشد.

از کلیه اساتید، صاحب نظران، حرفه ای هایی که از ابتدا تاکنون در تدوین و بازنگری متعدد در مباحث مقررات ملی ساختمان تالش نموده و در همفکری و همکاری با این وزارتخانه از هیچ کوششی دریغ ننموده اند، سپاسگزاری می کنم و از تمامی نخبگان و جوانان متخصص دعوت می کنم ما را در پیشبرد اهداف عالیه قانون نظام مهندسی و کنترل ساختمان یاری نمایند. همچنین، برای تمامی دست اندرکاران صنعت ساختمان، اعم از مراجع صدور پروانه، کنترل ساختمان و کلیه اشخاصی که در اجرای مقررات و رعایت اصول اخلاق حرفه ای تالش می نمایند، توفیق و سربلندی آرزو می نمایم.

در خاتمه، از تالش ها و زحمات اعضای شورای تدوین، کمینه های تخصصی، دبیرخانه مقررات ملی ساختمان و سایر کسانی که به نحوی در تدوین این مجلد همکاری نموده اند، سپاسگزاری می نمایم.

رستم قاسمی
وزیر راه و شهرسازی

مقدمه مبحث هفتم

مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان که از این ویرایش نام "نویتکتیک و مهندسی پی" به آن داده شده است در ویرایش های قبلی با نام "پی و پی سازی" شناخته می شده اولین ویرایش در مرداد سال 1379 با حجم مختصر منتشر و برای اجرا به سازمانهای مختلف ابالغ گردید. دو ویرایش بعدی در سالهای 1388 و 1392 با گسترش قابل توجه مطالب و ارائه جداول مورد نیاز برای طراحی منتشر شدند. در ویرایش حاضر علاوه بر تکمیل و به روزرسانی فصلهای موجود در دو ویرایش قبلی، فصل ژئوتکنیک لرزه ای نیز بدان افزوده شده است.

اساساً موضوع مهندسی ژئوتکنیک به علت پیچیدگی ها و عدم قطعیت های موجود حاصل از گونه گونی زمین و تکیه بر آزمایش های آزمایشگاهی و صحرایی و تعمیم نتایج آنها در ساختگاه مورد نظر مانند سایر گرایشهای مهندسی عمران به راحتی در چارچوب آئین نامه و مقررات نمی گنجد و علاوه بر باید و نبایدهای آئین نامه ای الزم است با اشاره به مفاهیم اساسی و جزئیات الزم برای نتیجه گیری بهتر مهندسین و دست اندرکاران عمرانی کشور را هدایت کند.

در این ویرایش همچون دو ویرایش قبلی، طراحی ها بر اساس روشهای تنش مجاز، روش ضرایب بار و مقاومت و روش های عملکردی بنا بر شرایط پرورژه و انتخاب طراح می توانند انجام پذیرند. هماهنگی و تطابق جداول عرضه شده در دو روش تنش مجاز و روش ضرایب بار و مقاومت در همۀ حالات حدی نهایی و بهره برداری تأمین شده است.

به دلیل ویژگی این مبحث که ارتباط تنگاتنگ با مباحث سازه ای و محاسباتی از جمله مباحث ششم، نهم و دهم دارد، در کمیتۀ تدوین از کارشناسان صاحب نظر سازه در جمع کارشناسان ژئوتکنیک تدوین کننده استفاده شده است تا همزمان نظرات سازه ای نیز مطرح شود.

الزم است یادآوری شود که ضمن آنکه موضوع خاک و ژئوتکنیک از قدیمی ترین تحصیل های مهندسی عمران است، ولی به علت پیچیدگی های خاص آن هنوز مسائل ناشناخته در آن فراوان است و نیاز به پژوهش و کسب تجربه در آن بیشتر به چشم می آید. از این رو علی رغم اینکه در ویرایش جدید تا آنجا که ممکن بوده سعی شده برای سواالت و گزینه های مختلف طراحان، پاسخ های روشن و قاطعی داده شود، اما سواالت پاسخ داده نشده و با اشکاالت متعددی ممکن است در متن فعلی وجود داشته باشد که برای برطرف کردن آنها نیاز به راهنمایی عموم مهندسان و اهل فن می باشد. امید است استفاده کنندگان این

مبحث از اظهارنظر و ارائه پیشنهاد و نقدهای خود دریغ نکنند و تدوین کنندگان مبحث را مورد عنایت قرار دهند.

در پایان این دفتر از تمامی اساتید، مهندسان، انجمن های مهندسی و سازمان های نظام مهندسی و نیز کلیه دست اندرکاران صنعت ساختمان که نظرات نگارشی و تخصصی خود را در ارتباط با پیش نویس این مبحث ارسال نموده اند، صمیمانه تشکر و قدردانی نموده و از هرگونه اظهار نظر، پیشنهاد و انتقاد استقبال و از آن ها جهت انجام اصالحات بعدی استفاده خواهد نمود. لذا عموم علاقه مندان می توانند با مراجعه به درگاه اینترنتی inbr.ir نسبت به ثبت نقطه نظرات خود اقدام نمایند.

دفتر مقررات ملی و کنترل ساختمان
کمیته تخصصی مبحث هفتم

1-7 کلیات

1-1-7 هدف

هدف این مبحث تعیین حداقل ضوابط و مقررات برای طراحی ژئوتکنیکی ساختمان ها است، به طوری که ایمنی کافی در ساختمان ها تأمین شود و شرایط بهره برداری مطلوب در طول عمر آن ها حفظ گردد.

2-1-7 دامنه کاربرد

رعایت ضوابط و مقررات این مبحث در کلیه ساختمان ها و سازه های موضوع مقررات ملی ساختمان الزامی است. اینچه فنی مانند پل ها، سدها و سازه نیروگاه ها مشمول مقررات این مبحث نمی شوند ولی رعایت آن ها به صورت غیرالزامی توصیه می شود.

3-1-7 تعاریف

1-3-1-7 پی

به مجموعه بخش هایی از سازه و زمین در تماس با آن اطلاق می شود که انتقال بار بین سازه و زمین مناسب از طریق آن صورت می گیرد. پی ها عمدتاً به سه گروه اصلی زیر تقسیم می شوند:

الف- پی های سطحی: به پی هایی گفته می شود که در عمق کم و نزدیک سطح زمین (عمق پی (D) کمتر از سه برابر عرض پی (B) (D/B < 3) ساخته می شوند. این پی ها شامل: پی های متفرد، نواری، شبکه ای و گسترده هستند. پی های سطحی ممکن است از جنس مصالح بنایی بتنی یا بتن آزمه باشند.

ب- پی های عمیق یا شمع ها: به پی هایی گفته می شود که نسبت عمق قرارگیری به کوچکترین بعد افقی آن ها از 10 تجاوز کند (D/B > 10). این پی ها شامل انواع شمع ها، دیوارک ها و دیوارهای جداکننده می شوند. پی های عمیق در ساختمان ها معمولا به وسیله یک سازه میانی، که کلامک یا سرشمع نامیده می شود، بارهای سازه را به زمین منتقل می نمایند.

ب- پی های نیمه عمیق: به پی هایی گفته می شود که در حذفاصل بین پی های سطحی و پی های عمیق قرار دارند. پی های صندوق ای معمولا در این گروه قرار دارند.

2-3-1-7 خاکریزی مهندسی

به خاکریزی گفته می شود که در حین ساخت، تراکم و سایر مشخصات خاک کنترل می شود و می تواند بخشی از پی ساختمان در نظر گرفته شود.

2-3-1-7 سازه های نگهبان

به سازه هایی اطلاق می شود که برای نگهداری خاک به کار برده می شوند. این سازه ها شامل انواع دیوارها و سیستم های نگهدارنده خاک هستند که ممکن است در بعضی از انواع آن ها عناصر سازه ای با خاک یا سنگ ترکیب شده یا از تسلیم خاک استفاده شود.

4-3-1-7 شناسایی ژئوتکنیکی

به مجموعه اقدامات و مطالعاتی گفته می شود که منجر به شناخت مشخصات مهندسی (مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی) الیه های زمین می شود. این اقدامات شامل بررسی تقشه های زمین شناسی و زمین شناسی مهندسی با مقیاس مناسب، بررسی گزارش الیه های زمین در ساختگاه های مجاور، بازدید از برش ها و مقاطع موجود خاک مورد نظر، انجام مطالعات ژئوفیزیک و ژئوتکنیک با حفر گمانه با چاه دستی، نمونه گیری دست خورده و دست نخورده نماینده و انجام آزمایش های برجا و آزمایشگاهی می باشد.

5-3-1-7 داده های ژئوتکنیکی

به پارامترهای برداشت شده از زمین ساختگاه گفته می شود که پردازش نشده اند.

6-3-1-7 اطلاعات ژئوتکنیکی

به داده های ژئوتکنیکی گفته می شود که پردازش شده اند.

7-3-1-7 گمانه

به حفاری در زمین به منظور شناخت خواص مهندسی خاک گفته می شود. حفاری عمدتاً با ماشین حفاری انجام می گیرد ولیکن می تواند با رعایت مسائل فنی و ایمنی خاص به صورت دستی نیز انجام شود که به آن چاه دستی نیز اطلاق می شود.

8-3-1-7 طراحی ژئوتکنیکی

کلیه خدمات مهندسی است که به منظور تعیین هندسه، کنترل پایداری، ایستایی و تغییر شکل های پی و بخش خاک زیر آن انجام می گیرد.

9-3-1-7 زمین مناسب

زمینی که با توجه به بار سازه مورد نظر، از باربری و نشست پذیری قابل قبول برخوردار باشد. چنانچه اطلاعاتی از زمین موردنظر قبل از شناسایی در دست نیافته، نمی توان زمین را مناسب فرض کرد.

10-3-1-7 الیه بندی پیچیده

الیه بندی زمینی که الیه های خاک ان متحنی شکل با شیب تند یا با جنس متنوع باشند( از قبیل زمین در مجاورت گسل ها یا نزدیک رودخانه ها یا پای شیب ها) و تفسیر الیه بندی مشکل باشد، الیه بندی پیچیده است. در سایر شرایط که الیه بندی یکنواخت است، به آن الیه بندی ساده اطلاع می شود.

11-3-1-7 ساختمان های با اهمیت کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد

این تعاریف عیناً طبق تعاریف به کار برده شده در استاندارد 1800 است.

4-1-7 روش های طراحی

استفاده از روش های طراحی تنش مجاز، روش ضرایب بار و مقاومت و روش عملکردی در این مقررات مجاز می باشد و طراح می تواند هر یک از این روش ها را انتخاب کند.

1-4-1-7 روش تنش مجاز

در این روش بارهایی که در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان آورده شده است با ضریب عمدتاً یک در محاسبات نیرو لحاظ می شوند و بار وارده بر خاک محاسبه می گردد. سپس با اعمال ضریب اطمینان مناسب تنش مجاز خاک محاسبه و طراحی انجام می شود. برای محاسبه نشست، بارهای وارده عمدتاً با ضریب یک در نظر گرفته می شود و نشست محاسبه شده باید از نشست مجاز کمتر باشد.

2-4-1-7 روش ضرایب بار و مقاومت (LRFD)

در این روش دو ضریب ایمنی برای بار و مقاومت به طور جداگانه در محاسبات حالات حدی مقاومت و بهره برداری استفاده می شود.

1-3-4-1-7 حالت حدی مقاومت

اولین مجموعه ضرایب ایمنی در این روش اعمال ضرایب افزایش بار است و مقدار آن بستگی به میزان عدم اطمینان در برآورد مقدار بار دارد. ضرایب فوق با استفاده از مبحث ششم مقررات ملی ساختمان تعیین می شوند. دومین مجموعه ضرایب کاهشی برای تقلیل مقاومت مصالح است و مقدار آن بستگی به عدم اطمینان موجود در کیفیت مصالح، نحوه اجرا و دقت دارد. مقادیر ضرایب افزایش بار و تقلیل مقاومت بر حسب مورد در فصل های مختلف این مبحث آمده است.

2-3-4-1-7 حالت حدی بهره برداری

طراحی در حالت حدی بهره برداری اغلب جهت کنترل نشست و تغییرشکل ها به کار می رود و در آن هر دو ضرایب کاهش مقاومت و افزایش بار متناسباً برای بهره برداری در نظر گرفته می شود.

3-4-1-7 روش های عملکردی

در طراحی به این روش باید به وسیله تحلیل یا ترکیبی از تحلیل و آزمایش نشان داده شود که ضریب اطمینانی حداقل برابر با آنچه برای اعضای مشابه طراحی شده با روش ضرایب بار و مقاومت (LRFD) در برابر تاثیر بارهای مرده، زنده، محیطی و سایر بارها مورد انتظار است، تأمین شده است. در این راستا مالحظات مربوط به عدم قطعیت های مربوط به بارگذاری و مقاومت باید در نظر گرفته شود.

1-3-4-1-7 تحلیل

تحلیل باید بر اساس روش های منطقی مبتنی بر قوانین پذیرفته شده مکانیک خاک، انجام شود و باید تمام منابع مهم تغییرشکل و مقاومت در آن در نظر گرفته شود. فرضیات مربوط به انتخاب کلیۀ مشخصات و پارامترها باید بر اساس اطالعات آزمایشگاهی قابل قبول و مراجع استاندارد لحاظ گردند.

2-3-4-1-7 آزمایش

شرایط آزمایشگاهی و مدل سازی فیزیکی مورداستفاده برای اثبات ظرفیت عملکردی تحت بارگذاری مورد نظر، باید به نحوی باشد که به درستی نمایانگر مصالح، هندسه، شرایط ساخت، شدت بارگذاری و شرایط مزری پیش بینی شده برای سازه باشد. اگر ارزیابی نتایج آزمایش براساس نتایج به دست آمده از حداقل سه آزمایش انجام شود باید انحراف نتایج به دست آمده از هر آزمایش بیش از 15% نسبت به مقدار میانگین نتایج تمام آزمایش ها نباشد. در صورتی که در نتایج هر یک از آزمایش ها انحراف بیش از 15% نسبت به میانگین مشاهده شود، الزم است آزمایش های اضافی انجام شود تا زمانی که انحراف از نتایج هیچ یک از آزمایش ها بیش از 15% نگردد یا این که حداقل 6 آزمایش انجام شده باشد. هیچ یک از نتایج آزمایش ها نباید بدون ارائه دلیل منطقی حذف گردد. گزارش آزمایش ها باید شامل محل، زمان و تاریخ آزمایش باشد، مشخصات نمونه آزمایشگاهی، تجهیزات آزمایشگاهی، شرایط هندسی آزمایش، تاریخچه بارگذاری و تغییرشکل های به دست آمده تحت بارگذاری و همچنین هرگونه آسیب مشاهده شده در نمونه در طی آزمایش به همراه مقدار بار و تغییرشکلی که متناظر با این آسیب بوده است باید ثبت گردد.

3-3-4-1-7 تهیه مدارک

روش های مورد استفاده برای انجام این بند و نتایج حاصل از تحلیل و آزمایش ها باید طی یک با چند گزارش آماده شده و به یک مرجع ذیصلاح ارسال گردد تا با استفاده از یک گروه بررسی کننده مستقل به بررسی و تصویب آن اقدام شود

2-7 ملاحظات طراحی و شناسایی ژئوتکنیکی زمین

اهداف شناسایی ژئوتکنیکی 1-2-7

1-1-2-7

گردآوری، انجام بررسی ژئوتکنیکی و اطلاعات داده های ژئوتکنیکی باید همواره مبتنی بر شده بوده و با دقت مورد تفسیر قرار گیرند. این داده ها افزون بر اطلاعات ژئوتکنیکی شامل داده های ثبت شده زمین شناسی، زمین ریخت شناسی، لرزه خیزی، هیدرولوژی، هیدروژئولوژی و زمین شناسی عمومی، تاریخچه ساختگاه می باشند. این شناسایی شامل بررسی الیه بندی خاک و خصوصیات مهندسی آن، شرایط آب زیرزمینی، تراز سنگ بستر و سایر مشخصات ساختگاه پروژه است. کسب اطلاعات فوق ضروری و تابع نوع پروژه و شرایط زمین می باشد.

2-1-2-7

برنامه ریزی انجام شناسایی ژئوتکنیکی زمین باید چنان انجام شود که نیازمندی های طراحی، ساخت و تامین عملکرد سازه پیشنهادی را فراهم نماید. باید توجه داشت در صورت مواجه شدن با مشخصات ژئوتکنیکی تغییر شرایط زمین (مثل جابجایی محل سازه مهم، تغییر تعداد طبقات سازه ...) یا سازه، شناسایی ژئوتکنیکی باید متناسب با این تغییرات مورد بررسی مجدد قرار گیرد.

بررسی های ژئوتکنیکی 2-2-7

بررسی های ژئوتکنیکی شامل سه مرحله زیر است که ممکن است بین این مراحل همپوشانی داشته باشد:

بررسی های مقاومتی

بررسی های طراحی

بررسی های کنترلی

1-2-2-7 بررسی های مقاومتی

بررسی های مقاومتی با اهداف زیر انجام می شود:

شناسایی و ارزیابی کلی ساختگاه ها

مقایسه ساختگاه های مختلف برای انتخاب مناسب ترین گزینه، در صورت نیاز

تخمین تغییراتی که ممکن است در اثر کارهای پیشنهادشده پیش آید و پیامدهای آنها

پیش بینی پیامدهای ناشی از اجرا در محیط پروژه و اطراف آن

2-2-2-7 بررسی های طراحی

بررسی های طراحی با اهداف زیر انجام می شود:

فراهم نمودن اطلاعات لازم ساختگاه به منظور طراحی ایمن و تامین عملکرد مورد انتظار سازه های دائمی و موقت با حفظ صرفه اقتصادی در طراحی

فراهم نمودن اطلاعات لازم برای برنامه ریزی اجرای کارهای موقت (مثل پایدارسازی گود) و دائمی در ساختگاه

پیش بینی و شناسایی مشکلات ژئوتکنیکی احتمالی که ممکن است در خلال اجرا و پس از آن بروز نماید

3-2-2-7 بررسی های کنترلی

بررسی های کنترلی با اهداف زیر انجام می شود:

برای اطمینان از تامین ایمنی کافی در حین گودبرداری و اجرای سازه های نگهبان موقت و دائم، ساخت پی و سازه

برای اطمینان از عملکرد مناسب سازه در دوران ساخت و بهره برداری، در اموری که به پی سازه و زمین ارتباط پیدا می کند

تطبیق فرضیات طراحی با مشاهدات واقعی و اندازه گیری های ژئوتکنیکی در ساختگاه

الزامات بررسی های ژئوتکنیکی 3-2-7

با توجه به نوع بررسی ژئوتکنیکی مدنظر، الزامات متفاوتی مطابق بندهای 1-3-2-7 الی 3-3-2-7 ممکن است مدنظر قرار گیرد. همچنین تعمیم محتوای الزامات هر بند به الزامات بندهای دیگر به جز در مواردی که صراحتاً بیان شده باشد مجاز نمی باشد.

الزامات بررسی های مقدماتی 1-3-2-7

1-1-3-2-7

در بررسی های مقدماتی موارد زیر باید بررسی یا انجام و اطلاعات و مستندات مربوطه جمع آوری و ارائه گردد:

شناسایی میدانی ساختگاه

تاریخچه ساختگاه

توپوگرافی منطقه

وجود مناطق ناپایدار

هیدرولوژی و هیدروژئولوژی

بررسی محلی در خصوص سطح آب زیرزمینی

بررسی ساختمان ها و حفاری های همجوار

نقشه ها و مدارک زمین شناسی و زمین شناسی مهندسی موجود

بررسی های پیشین انجام شده در محدوده مورد نظر

عکس های هوایی و ماهواره ای

نقشه های قدیمی

مستحدثات تحت الارضی ساختگاه (مانند قنات ها یا سایر حفرات زیرزمینی، شریان های حیاتی و غیره)

لرزه خیزی منطقه

2-1-3-2-7

گزارش بررسی مقدماتی باید شامل موارد ذیل باشد:

درج نوع بررسی انجام شده (بررسی مقدماتی) در گزارش ارائه شده الزامی می باشد

توضیحات، تحلیل ها و مستندات مربوط به موارد مطرح شده در بند 1-1-3-2-7 باید به صورت کامل در گزارش آورده شود

استفاده از تحلیل ها و پارامترهای ارائه شده در گزارش بررسی مقدماتی برای طراحی مجاز نمی باشد. در تنظیم ادبیات فنی گزارش بررسی مقدماتی، باید از هرگونه اظهارنظر قطعی اجتناب شده و این امر به ارائه گزارش بررسی طراحی یا کنترلی موکول گردد

تعداد فاصله، عمق و نوع گمانه ها و آزمون های آزمایشگاهی و صحرایی پیش بینی شده لازم، که باید در شناسایی طراحی اعمال گردند، به صورت یک فصل مجزا در انتهای گزارش بررسی های مقدماتی، با استفاده به الزامات مذکور در آخرین نسخه مبحث 7 مقررات ملی ساختمان (ژئوتکنیک و مهندسی پی) ذکر گردد و توصیه های لازم در این خصوص در صورت نیاز ارائه گردد

انجام بررسی مقدماتی قبل از انجام هر نوع بررسی دیگر (بررسی طراحی یا بررسی کنترلی)، الزامی می باشد

الزامات بررسی های طراحی 2-3-2-7

شناسایی های لازم در مرحله بررسی طراحی 1-2-3-2-7

1-1-2-3-2-7

طبقه بندی نوع خاک، باید بر مبنای مشاهدات و آزمایش های موردنیاز و متناسب با مصالح به دست آمده از حفاری گمانه یا چاهک یا هر شناسایی اکتشافی زیر سطحی در نقاط مناسب انجام شود

2-1-2-3-2-7

به منظور ارزیابی مقاومت برشی خاک و تغییرشکل پذیری خاک در شرایط بارگذاری استاتیکی و لرزه ای باید متناسب با شرایط ژئوتکنیکی وسازه مورد نظر آزمایش های لازم انجام شود

3-1-2-3-2-7

انجام آزمایش هایی به منظور شناخت سطح آب زیرزمینی و توجه به خاک های مسئله دار و ناپایداری های ژئوتکنیک لرزه ای ساخته کار مورد نظر ضروری است

4-1-2-3-2-7

تعداد و نوع حفاری، تجهیزات مورد استفاده برای حفاری و نمونه برداری، تجهیزات آزمایش های برجا و برنامه آزمایش های آزمایشگاهی باید توسط مهندس ذیصلاح و با استفاده به این صحت تعیین شود

5-1-2-3-2-7

تعداد و فاصله و عمق گمانه های ذکر شده در بندهای بعدی صرفاً به عنوان مقادیر حداقلی می باشد و انتخاب این مقادیر رفع مسئولیت مهندس ذیصلاح نمی باشد

6-1-2-3-2-7 تعداد و فاصله گمانه ها

اقدامات زیر برای تعیین فاصله گمانه ها با چاه های شناسایی ضروری است. در توضیحات زیر باید توجه داشت هر جا از واژه گمانه استفاده شده است، منظور گمانه ماشینی یا چاه دستی شناسایی می باشد

چنانچه گمانه زنی به منظور ساخت یک ساختمان منفرد انجام می شود:

الف – فاصله گمانه ها باید 15 الی 35 متر متناسب با تعداد طبقات، اهمیت ساختمان و پیچیدگی الیه بندی زمین و با توجه به جدول 1-2-7 تعیین شود

ب – اهمیت ساختمان ها بر مبنای استاندارد 2800 در جدول 1-2-7 تعیین شده است

ج – در صورتیکه ساختمان موردنظر پس از ایجاد گودبرداری احداث شود، گمانه های لازم برای گودبرداری (جدول 1-2-7) نیز باید به تعداد گمانه های تعیین شده برای ساختمان اضافه شود

د – اگر الیه بندی زمین پیچیده باشد (مثل مجاور گسل ها، نزدیک رودخانه ها و کوه ها، زمین های بسیار ناهموار و دره ها)، فاصله حداکثر 30 متر بین گمانه ها قابل قبول می باشد

ذ – اگر ساختمانی با تعداد طبقات یا اهمیت متفاوت با سایر ساختمان ها در مجموعه موردنظر باشد، شناسایی خاص آن ساختمان باید انجام شود. در این صورت برای این گونه ساختمان ها، باید ضوابط تعیین فاصله گمانه ها برای ساختمان های منفرد اعمال گردد

ر – چنانچه برای احداث ساختمان، نیاز به گودبرداری باشد لازم است مطالعات ضروری و خاص گودبرداری انجام گیرد و اطلاعات لازم برای انجام صحیح تحلیل های پایداری و تغییرشکل ها به منظور حفظ پایداری دیواره ها و عدم بروز خسارت در ابنیه مجاور به دست آید. برای جزئیات مطالعات و تمهیدات ضروری لازم است به فصل گودبرداری و پایش مراجعه شود

7-1-2-3-2-7 عمق گمانه ها

عمق گمانه های موردنیاز باید بیش از عمقی باشد که افزایش تنش ناشی از بار ساختمان در آن عمق به کمتر از هر یک از دو معیار زیر برسد. هر عمقی بیشتر شد ملاک می باشد:

الف- عمقی که تنش وارده از پی به زمین از 10 درصد تنش موثر موجود ناشی از وزن زمین در آن عمق کمتر شود

ب- عمقی که تنش ناشی از پی به زمین به 10 درصد مقدار تنش خالص ساختمان در تراز پی خود کاهش یابد

ج- در هر صورت عمق گمانه ها نباید از عرض ساختمان کمتر باشد

تبصره 1: در صورتی که عرض ساختمان در مقایسه با بار ساختمان زیاد باشد (مثل سوله......) نیازی نیست عرض ساختمان مبنا قرار گیرد

تبصره 2: در ساختمان با پی های منفرد: اگر فاصله لب به لب دو پی مجاور بیشتر از مجموع عرض آن دو پی باشد، عرض یک پی ملاک تعیین عمق گمانه ها در نظر گرفته می شود و در غیر این صورت عرض کل ساختمان شاخص تعیین عمق گمانه ها خواهد بود

نکاتی که باید در تعیین عمق گمانه رعایت شود:

الف- اگر احداث ساختمان با گود برداری همراه باشد، عمق گود باید به عمق گمانه اضافه شود

ب- حفر حداقل یک چاه دستی جهت مشاهده بافت خاک در هر پروژه ضروری است. عمق چاه دستی حداکثر تا سطح آب زیرزمینی می باشد. این چاه دستی علاوه بر تعداد حداقل گمانه ها حفر می شود

ج- در صورتی که قبل از رسیدن به عمق نهایی گمانه به بستر سنگی برخورد شود عمق گمانه می تواند کمتر شود. نفوذ حداقل سه متر در بستر سنگی ضروری است

د- در صورتی که در گمانه به نهشته هایی که برای پی مناسب نیستند (از قبیل خاک دستی و نیاتی) برخورد شود عمق گمانه باید توسط یک مهندس ذیصلاح تعیین گردد

ذ- در پی های عمیق با شمع ها، گمانه ها و آزمایش های نفوذ یا سایر آزمایش های برجا باید تا عمقی صورت گیرد که شناسایی شرایط زمین با اطمینان کافی حاصل شود. این عمق معمولا تا چهار برابر قطر شمع (4D) برای یک شمع علاوه بر طول شمع ادامه پیدا می کند. برای گروه شمع به اندازه B( YB) عرض گروه) شمع پایین تر از نوک شمع ها گسترش داده شود

2-2-3-2-7 حفاری و نمونه برداری خاک

بین المللی معتبر باشد

و بر عملیات نظارت داشته باشد

اجرایی را انجام می دهند، به تایید مراجع ذی ربط رسیده باشد

حفاری گمانه و نمونه گیری به صورت دستی یا ماشینی و با توجه به بندهای ذیل قابل قبول است:

روش معمول گمانه زنی در تمام خاک ها حتی در زیر سطح آب، حفاری دورانی است. باید توجه نمود که برای اخذ نمونه دست نخورده در خاک چسبنده باید سرعت دوران و فشار متعه محدود شود. در نمونه گیری ها باید مراقب بود که عملیات گمانه زنی و نمونه گیری باعث تغییر در رطوبت یا مشخصات خاک نشود. مصالحی که مستقیماً از حفاری دورانی به دست می آیند برای هیچ یک از آزمون های آزمایشگاهی نباید استفاده شوند

حفاری با لوگر با میله توپر فقط در خاک چسبنده نرم و کم عمق که دیواره گمانه پایدار است قابل قبول می باشد. حفاری لوگر با میله توخالی در بالای سطح آب قابل قبول است. اخذ نمونه دست نخورده در این روش در زیر سطح آب قابل قبول نیست

حفاری دورانی با مغزه گیری پیوسته در خاک و سنگ در صورت لزوم و طبق نظر مهندس ذیصلاح انجام گیرد. باید توجه نمود که نمونه خاک اخلشده از داخل مغزه در این روش نمی تواند به عنوان نمونه دست نخورده مورد استفاده قرار گیرد. در صورت نیاز به نمونه دست نخورده در خاک ها لازم است از کربارل در جداره استفاده شود

در خاک هایی که امکان نمونه گیری توسط ماشین وجود ندارد (از قبیل خاک هایی که دارای قلوه سنگ باشند) حفر چاه دستی و انجام آزمایش های برجا و نمونه گیری بلوکی برای آزمایش مکانیکی دقیق و نمونه دست نخورده برای آزمایش های شناسایی و طبقه بندی اکیداً توصیه می گردد

روش های نمونه گیری، جابجایی و انبارکردن نمونه ها باید گزارش شود تا اثر به کارگیری این روش ها هنگام تفسیر نتایج آزمایش ها مدنظر قرار گیرد

آزمون های آزمایشگاهی 2-3-2-7

آزمون های آزمایشگاهی بر روی نمونه های خاک و سنگ به دست آمده از ساختگاه پروژه انجام شده و نتایج آن به همراه سایر آزمایش ها و مشاهدات مورد استفاده قرار گیرند. این آزمون ها باید مطابق با استانداردهای معتبر ملی و بین المللی انجام گیرد. جدول 1-3-7 می تواند در این رابطه مورد استفاده قرار گیرد

استانداردهای برخی از آزمایش های مکانیک خاک-2-7 جدول

آزمون های برجا-2-3-2-7

آزمون های برجا به عنوان بخش مهمی از شناسایی های ژئوتکنیکی زمین باید مورد توجه قرار گیرد. انواع متعادل این آزمایش ها و نوع خاک هایی که هر کدام از این آزمون ها کاربرد دارند و همچنین روش انجام می تواند در این رابطه مورد 2-3-7 آنها باید مطابق با استانداردهای معتبر ملی یا بین المللی باشد. جدول استناد قرار گیرد.

جدول2-3-7 استانداردهای برخی از آزمون های برجا

گزارش بررسی های طراحی-5-2-3-2-7

عملیات مطالعات و خدمات مهندسی ژئوتکنیکی باید توسط مشاور ژئوتکنیکی باتجربه و ذی صلاح انجام شود. گزارش ارائه شده باید شامل برنامه ریزی عملیات مطالعات ژئوتکنیکی، کلیه داده ها و اطلاعات حاصل از بررسی ها و حفاری های انجام شده در ساختگاه باشد. برنامه ریزی عملیات مطالعات ژئوتکنیکی، انتخاب پارامترهای طراحی و محاسبات مربوط به طراحی باید توسط مشاور خدمات مهندسی ژئوتکنیکی انجام گیرد و گزارش شود.

گزارش نهایی مطالعات شامل دو بخش عمده زیر است:

• بخش عملیات مطالعات ژئوتکنیکی
• بخش خدمات مهندسی ژئوتکنیک

گزارش عملیات مطالعات ژئوتکنیکی1-5-2-3-2-7

گزارش عملیات مطالعات ژئوتکنیکی مربوط به مرحله بررسی طراحی، لازم است پس از انجام شناسایی1-1-5-2-3-2-7

گزارش کامل آن ارائه شود. نتایج آزمون های انجام شده باید به دو صورت اندازه گیری شده و پردازش شده گزارش شوند.

گزارش بررسی مقدماتی که قبلاً مطابق الزامات بند2-5-2-3-2-7 تنظیم و ارائه شده است، باید به پیوست گزارش عملیات ژئوتکنیکی بررسی طراحی ارائه شود. در صورتی که قبلاً بنا به هر دلیلی باید در قالب فصل اول6-1-2-3-2-7 بررسی مقدماتی انجام نشده باشد، کلیه اطلاعات مطرح شده در بند گزارش بررسی طراحی جمع آوری و ارائه گردد. به عبارت دیگر برای تهیه گزارش عملیات ژئوتکنیکی بررسی طراحی، همواره بررسی مقدماتی باید انجام و گزارش شود.

گزارش توصیفی از شناسایی های ژئوتکنیکی مربوط به بررسی های طراحی باید حداقل 3-5-2-3-2-7

شامل موارد زیر باشد:

• خلاصه ای از پروژه مورد نظر شامل اطلاعات محل پروژه، هندسه و ابعاد پروژه، برآورد بارهای پیش بینی شده، سیستم سازه در صورت امکان
• نقشه محل گمانه های حفاری با مختصات مسطحاتی و تراز گمانه ها.
• لوگ گمانه ها شامل: شرح تمام نمونه های گرفته شده از خاک و سنگ با ذکر تاریخ نمونه گیری، سطح آب زیرزمینی در صورت مشاهده با ذکر تاریخ برداشت و درج نوسانات آن در حین اجرای کارهای صحرایی و نتایج تمام آزمایش های محلی (برجا)
• شرح موارد مشاهده شده در حین حفاری از قبیل: افتادن میله حفاری، کاهش یا افزایش سرعت حفاری، برخورد مته با قطعات بزرگ سنگ و سایر موارد
• شرح زمان هایی که در فاصله بین آنها هر گونه عملیات صحرایی یا آزمایشگاهی انجام شده است.
• نتایج آزمایش های آزمایشگاهی با ذکر تاریخ آزمایش
• نحوه انجام تمام آزمایش های برجا و آزمایشگاهی
• فهرست انواع تجهیزات به کار برده شده با عنوان نوع خدمات ارائه شده توسط آن تجهیزات
• اسامی کلیه مشاوران و پیمانکاران ژئوتکنیک دست اندرکار
• تهیه جداول مقادیر کارهای صحرایی و آزمایشگاهی
• ارائه مشاهدات صحرایی که توسط افراد بخش نظارت صحرایی در خلال بررسی های زیر سطحی به عمل آورده شده است. مشاهدات صحرایی مهم که حتما باید مورد توجه قرار گیرند به شرح زیر است:
  • حفره ها، فضاهای خالی و قنات ها، ابزارهای فاضلاب و غیره
  • تغییر وضع سنگ ها، خاک ها یا مصالح پرکننده

سایر ملاحظات طراحی ژئوتکنیکی4-2-7

در استفاده از پارامترهای ارائه شده در گزارش مطالعات به منظور انجام طراحی های ژئوتکنیکی، باید ملاحظات بارگذاری و دوام مربوطه مدنظر قرار گیرد.

ملاحظات بارگذاری 1-4-2-7

در طراحی ژئوتکنیکی باید علاوه بر بارهای وارد از سازه به پی، به بارها و اثرات ناشی از 1-1-4-2-7

عوامل زیر توجه داشت:

• وزن خاک، سنگ و آب
• تنش های برجای زمین
• فشارهای هیدروستاتیک آب های آزاد، فشار آب های زیرزمینی، نیروی جریان آب
• باریوداری یا گودبرداری زمین
• بارهای حاصل از حرکات زمین، خزش و گسیختگی توده های خاکی
• بارهای ناشی از ترافیک
• حرکات ناشی از معدن کاری و حفر قنات ها و احداث تونل
• اثرات ناشی از فعل و انفعالات شیمیایی
• اثرات ناشی از فروربرش (رمبدگی)، جمع شدگی و تورم خاک
• حرکات و بارهای ناشی از اثر زلزله، ارتعاشات و انفجارها

برخی از نیروها به تبع تغییرمکان های به وجود آمده در خاک بسیج می شوند. مانند نیروهای 2-1-4-2-7

ناشی از فشار خاک بر دیوارها و اصطکاک منفی جدار شمع ها. در این نوع موارد باید به این امر توجه داشت و اگر جابجایی و تغییرمکان خاصی اجازه داده می شود، میزان نیروی بسیج شده مربوط به آن در محاسبات لحاظ گردد.

در موارد خاص از جمله حساسیت سازه به نشست، ممکن است تحلیل برهم کنش بین سازه 3-1-4-2-7

و خاک ضروری گردد. در طراحی و ساخت هر سازه باید اثرات مخرب آن بر محیط و سازه های مجاور دیده و راهکار مناسب ارائه شود.

الزامات بررسی های کنترلی 2-4-2-7

الزامات بررسی های کنترلی مربوط به سازه ها شامل موارد زیر است: 1-2-4-2-7

کنترل های مضاعف مربوط به خاک و سنگ 2-2-4-2-7

چنانچه تغییرات فشار آب حفره ای در حین اجرا بر عملکرد سازه تاثیرگذار باشد، باید فشارهای آب حفره ای تا زمان تکمیل ساختمان یا کاهش آنها به مقادیر ایمن کنترل شود.

در مورد سازه های واقع در زیر تراز آب های زیرزمینی که ممکن است شناور شوند، فشارهای آب حفره ای باید تا زمانی که وزن سازه به حدی برسد که احتمال شناورشدن را از بین ببرد، کنترل گردند.

در صورتی که آب زیر زمینی جریان داشته باشد تجزیه شیمیایی آب در گردش باید در هر زمانی که بخشی از کارهای موقت یا دائمی به طور قابل توجهی در معرض خوردگی شیمیایی قرار می گیرند، انجام شود.

مطالعات زیست محیطی و آلودگی های آب و خاک مورد توجه قرار گیرد.

گزارش بررسی های کنترلی3-2-4-2-7

در صورت انجام نظارت و کنترل در حین اجرا، باید گزارشی از تجزیه و تحلیل مشاهدات میدانی فوق شامل موارد زیر ارائه گردد:

• الف) پیچیدگی شرایط زمین و عدم انطباق آن با مفروضات اولیه در صورت وجود
• ب) خطو گسیختگی و ناپایداری در حین اجرا
• ج) تجزیه و تحلیل بر اساس مشاهدات جدید و مطالعات دیگر تکمیلی و ارائه پیشنهاد در صورت لزوم.

ملاحظات دوام3-4-2-7

در طراحی ژئوتکنیکی، شرایط محیطی داخلی و خارجی باید در مرحله طراحی ارزیابی شده1-3-4-2-7

و اهمیت آن در رابطه با دوام سازه در عمر مفید آن مشخص گردد. بر اساس این ارزیابی ها باید توصیه های لازم برای محافظت یا تامین مقاومت لازم در مصالح از نظر دوام ارائه شود.

در طراحی برای دوام مصالح به کاربردشده در خاک باید به موارد زیر توجه داشت:2-3-4-2-7

• در سازه های ژئوتکنیکی مانند خاک های مسلح و خاک های مینوکویی شده و مهاربندی ها، به اثر مواد خورنده بر روی مصالح آن ها
• به احتمال وجود کاتیون ها و آنیون های شیمیایی در خاک و تاثیر آن ها بر رفتار طولانی مدت سازه های مجاور آن ها
• به پدیده های انحلالی مواد شیمیایی و تغییر ساختار خاک در ایجاد حرکات القایی و تغییرات تنش ها در سازه های ژئوتکنیکی و اثر آن ها در باربری خاک زیر پی:

3-7 گودبرداری و پایش

هدف 1-3-7

هدف این فصل ارائه حداقل الزامات مورد نیاز در طراحی، اجرا، نظارت و پایش گودبرداری برای احداث پروژه های شهری می باشد.

تعاریف 2-3-7

گودبرداری1-2-3-7

ها به شرح زیر به دو گروه کلی «حفاظت شده» و «حفاظت نشده» تقسیم می شوند:

گروه اول گودهایی هستند که در کلیه شرایط دوران عملکرد، پایداری و تغییر شکل مجاز در آن بدون هیچ گونه حفاظتی تأمین شده باشد.

گروه دوم گودهایی هستند که در کلیه شرایط دوران عملکرد، پایداری و تغییر شکل مجاز در آن با دو مکانیزم مختلف زیر تأمین شده باشد:

• با استفاده از بسیج نیروهای داخلی خاک و عناصر مسلح کننده خاک
• با استفاده از سازه نگهبان

گودهای موقت یا دائم2-2-3-7

گودها یا دائم هستند یا موقت. گود موقت کودی است که برای زمانی کوتاه تعریف شده طبق بند 2-2-3-3-7 به منظور اجرای عملیات ساختمانی احداث می شود.

در طراحی گودهای موقت یا دائم، بارگذاری ها و جزئیات روش ها و مشخصات مصالح باید منطبق با شرایط پایدارسازی موقت یا دائم در نظر گرفته شود.

پایدارسازی موقت: 1-2-3-3-7

نوعی پایدارسازی است که پایداری گود را در دوران احداث تا تأمین می کند و برای آن نقشی در کاهش نیروهای رانش خاک بر سازه اصلی در شرایط بهره برداری در نظر گرفته نمی شود.

پایدارسازی موقت می تواند در هنگام طراحی به صورت کوتاه مدت (کمتر از یکسال پس از اتمام با توقف عملیات گودبرداری) یا بلندمدت در نظر گرفته شود. در پایدارسازی موقت بلندمدت باید 2-2-3-3-7

ملاحظات بارگذاری متناسب با زمان، شرایط دوام مصالح و جزئیات روش های مناسب منطبق با شرایط بلندمدت در نظر گرفته شود.

در پایدارسازی دائم باید الزامات بارگذاری لرزه ای، تأمین دوام مصالح و جزئیات روش های 2-3-2-4-7 مناسب در نظر گرفته شود.

ملاحظات کلی 2-3-7

الزامات و مبانی در طراحی و اجرای گودها در این مبحث برای گودبرداری های کمتر از 20 متر 1-3-3-7

است و اکیداً توصیه می شود از احداث گود با عمق بیشتر از 20 متر احتراز شود. در صورت ضرورت احداث گودهای عمیق تر موارد زیر باید انجام پذیرد:

• ضرورت احداث توسط شورای عالی شهرسازی به تصویب برسد.
• مقادیر مجاز تغییر شکل ها 0/20 کاهش و ضرایب اطمینان پایداری و مقاومتی 0/20 افزایش پیدا کند.
• تعداد گمانه ها نسبت به جدول 1-2-7 پنجاه درصد افزایش پیدا کند.
• مطالعه جامع جریان های آب زیرزمینی در محدوده ای که شامل ساختگاه می شود، در طول دوران گودبرداری، ساخت و بهره برداری از ساختمان انجام پذیرد و گزارش آن ارائه گردد.
• مطالعه اثرات زیست محیطی احداث این گودها انجام پذیرد.
• مطالعه کامل بررسی اثر اندرکنش خاک و سازه در شرایط استاتیکی و دینامیکی انجام شود.
• پایش گود با روش های پیشرفته و تجهیزات کامل در دوران ساخت انجام پذیرد و گزارش آن هر دو هفته یکبار ارائه شود.

بر اثر گودبرداری در خاک وضعیت تنش در آن تغییر می کند و ممکن است تغییر شکل ها و 2-3-3-7 ناپایداری های زیر در آن به وجود آید:

• برآمدگی و تورم کف گود، که می تواند در شرایطی به جوشش و ناپایداری کف بینجامد.
• تغییر مکان جانبی دیواره های گود یا ناپایداری دیواره ها
• نشست زمین در نواحی مجاور گود

تراز سطح آب زیرزمینی و تغییرات آن در هر سه مورد بالا می تواند تاثیرگذار باشد و باید کنترل شود.

در بررسی ناپایداری گودبرداری ها انتخاب و طراحی سیستم های نگهدار آن ها موارد زیر باید 3-3-4-7 مدنظر قرار گیرند:

• نوع ساختار و بافت لایه های خاک
• پارامترهای مقاومت برشی خاک
• پارامترهای تغییر شکلی خاک
• عمق و عرض گودبرداری
• شرایط آب زیرزمینی و آب های سطحی
• وجود یا عدم وجود سازه در نواحی مجاور گود و نحوه ساخت و ساز آن ها
• وضعیت سربارهای موجود در کناره گود از قبیل ترافیک خیابان ها و غیره
• کوتاه مدت یا بلندمدت بودن دوران استفاده از گود

به منظور پایدارسازی دیواره گودها باید از روش های مناسب مانند موارد زیر استفاده کرد: 4-3-4-7

• الف - ایجاد شیب پایدار
• ب - میخ گذاری یا اجرای میل مهار
• پ - دیوارهای مهار شده با تیرک از جلو
• ت - دیوارهای مهار شده با میل مهار از پشت
• ث - استفاده از سیستم های نگهبان خرپایی
• ج - استفاده از سیستم شمع ها و دیوارک های طره ای
• ج - استفاده از سیستم شمع های به هم پیوسته یا یا بدون مهار
• ج - سایر روش ها

در گودبرداری ها باید گسیختگی ها و تغییر شکل های متداول به شرح زیر کنترل شود: 5-3-4-7

• الف - ناپایداری دیواره گود
• ب - نشست و تغییر مکان محیط اطراف و ساختمان های مجاور گود
• پ - ریزش
• ت - بالزدگی کف گود بر حسب مورد
• ث - جوشش ماسه از کف گود (در صورت بال بودن سطح آب زیرزمینی در خاکهای ماسه ای) بر حسب مورد
• ج - مشکلات ناشی از لرزش حاصل از عملیات گودبرداری در سازه های اطراف گود

به منظور واگذاری طراحی، اجرا و نظارت گودبرداری و تفویض مسئولیت 1-3-3-7

ها به مرجع ذی صلاح صورت گیرد تا11-6-3-3-7 1-6-3-3-7 ارزیابی خطر گودبرداری باید طبق الزامات بندهای

جهت ارزیابی خطر گود قائم لازم است هر سه شرط تعیین شده برای هر دسته در جدول 1-6-3-3-7

برقرار باشد. در صورتی که هر سه شرط مذکور به طور همزمان برقرار نباشد، خطر گود با توجه به 1-3-7 شرطی که بحرانی است تعیین می شود. در صورت وجود اختلاف در ارزیابی خطر گود در وجوه مختلف آن، بحرانی ترین وجه به عنوان شاخص انتخاب می گردد.

عمق \( h_c \) از رابطه زیر محاسبه می شود. 1-3-7

\[h_c = \frac{2c}{\gamma\sqrt{k_a}} - \frac{q}{\gamma}\]

(1-3-7)

که در آن:

\( h_c \) بر حسب متر، عمقی است که از نظر تئوری، به دلیل وجود چسبندگی در خاک، دیواره جدار گودبرداری می تواند بدون استفاده از سیستم نگهبان پایدار بماند که به آن عمق بحرانی گودبرداری گفته شده است، c چسبندگی خاک بر حسب کیلوپاسکال، γ وزن مخصوص خاک بر حسب کیلونیوتن بر مترمکعب، \( k_a \) ضریب فشار افقی زمین در حالت فعال و q تنش ناشی از سربار کناره گود بر حسب کیلوپاسکال می باشد. مقادیر منفی \( h_c \) معادل صفر در نظر گرفته شود.

اگر فاصله ساختمان مجاور از لبه گود کمتر از عمق گود باشد، باید تنش حاصل از کل بار 2-6-3-3-7

ساختمان (q) در محاسبات پایداری گود در نظر گرفته شود.

در صورت حضور آب یا رطوبت قابل توجه، به کاهش \( h_c \) با توجه به اثر آب بر خواص خاک 2-6-3-3-7

در رابطه 1-3-7 توجه شود.

جدول 1-3-7 ارزیابی خطر گود با دیوار قائم

عمق گود مورد نظر است و \( h_e \) عمق بحرانی بر اساس رابطه 1-3-7 به دست می آید. 1-3-7

اگر تراوش آب در گود موجود باشد همواره خطر گود زیاد یا بسیار زیاد است 0-2-3-3-7

اگر خاکی که در آن گودبرداری انجام می شود دستی یا فاقد چسبندگی قابل اعتماد باشد، خطر 5-2-3-3-7

گود با توجه به معیارهای دیگر زیاد یا بسیار زیاد است.

چنانچه ساختمان موجود در حوزه تأثیر ناپایداری گود دارای یکی از مشخصات در بندهای زیر 6-2-3-3-7 باشد، خطر گود همواره بسیار زیاد در نظر گرفته می شود:

• الف) ساختمان فاقد انسجام و یکپارچگی کافی برای تحمل نشست های افقی و قائم نظیر ساختمان بدون اسکلت یا بدون پی پیوسته بتنی مسلح (پی های نواری و گسترده) یا هرگونه ساختمانی که در آن نشانه آشکار فرسودگی و ضعف در باربری مشاهده گردد
• ب) ساختمان با ارزش فرهنگی و تاریخی
• ج) ساختمان با اهمیت بسیار زیاد در استاندارد 2800
• د) ساختمان با 3 طبقه یا بیشتر

در صورت وجود تأسیسات شهری عمده (مانند خطوط اصلی آب، گاز و مخابرات) در 7-2-3-3-7

مجاورت گود، خطر گود زیاد یا بسیار زیاد ارزیابی می شود.

در صورتی که خطر گود مطابق با جدول 1-3-7 معمولی باشد، مسئولیت طراحی گودبرداری 1-3-7 8-2-3-3-7

بر عهده مهندس طراح ساختمان خواهد بود. البته توصیه می شود کارفرما در کنار مهندس طراح در پایدارسازی گود از یک مهندس ذی صلاح استفاده نماید.

در صورتی که خطر گود مطابق با جدول 1-3-7 زیاد باشد، مسئولیت طراحی گودبرداری باید 9-6-4-4-7

بر عهده یک شرکت مهندسی ژئوتکنیک ذی صلاح واگذار شود. نظارت بر اجرای عملیات بر عهده ناظر ذی صلاح ژئوتکنیک است.

در صورتی که خطر گود مطابق با جدول 1-3-7 بسیار زیاد باشد. مسئولیت طراحی گودبرداری باید توسط یک شرکت مهندسی ژئوتکنیک ذی صلاح، عملیات پایدارسازی گود توسط پیمانکار ذی صلاح و نظارت بر اجرای عملیات توسط ناظر ذی صلاح ژئوتکنیک انجام گردد.

حضور ناظر ژئوتکنیک در گودهای با خطر زیاد و بسیار زیاد در طول مدت اجرای عملیات گودبرداری و پایدارسازی گود به صورت تمام وقت و پیوسته در کارگاه ضروری است.

تحلیل پایداری و تغییر شکل گود 7-3-3-7

در صورت وجود بنا در حوزه تأثیر ناپایداری گود، طراحی ها باید با در نظر گرفتن تغییر شکل ها انجام پذیرد. در این موارد تنها تأمین پایداری جداره های گود کافی نیست. در این موارد تغییر مکان افقی و قائم مجاز باید با توجه به شرایط و ویژگی های ذکر شده مطابق بند 5-3-7 تعیین شود.

در خاک های بسیار سست، سیستم های نگهدارنده باید قبل از شروع عملیات گودبرداری احداث شوند. شمع ها و چاه های نگهدارنده بتنی در جداره بیرونی گود، دیواره های جداکننده، سپرهای فلزی (در صورت امکان استفاده) از این نوع سیستم ها هستند.

در خاک های با پایداری نسبی خوب می توان سیستم های نگهدارنده را همراه با انجام گودبرداری، به صورت گام به گام، احداث نمود. در این حالت باید به تغییر شکل گود و تغییر شکل های القایی زیر بنای ساختمان مجاور توجه ویژه داشت و چنانچه این تغییر شکل ها از مقادیر مجاز تجاوز کنند باید از روش ساخت سیستم های نگهدارنده قبل از شروع عملیات گودبرداری استفاده نمود.

تحلیل پایداری با روش های تعادل حدی و بر اساس روش تنش مجاز انجام می گیرد. در این روش، حداقل ضرایب اطمینان به شرط موقت بودن گود (کمتر از یک سال) به شرح جدول 3-3-7 می باشد. استفاده از روش ضرایب بار و مقاومت نیز مجاز است.

برای تحلیل پایداری گود لازم است بار مرده و زنده ساختمان ها و ابنیه مجاور به طور کامل در 5-7-3-3-7 نظر گرفته شود.

برای تحلیل گود در شرایط موقت در نظر گرفتن بار زلزله الزامی نیست. 6-7-3-3-7

جدول 3-3-7 حداقل ضریب اطمینان برای پایداری کلی گود موقت

در صورتی که گود موقت نباشد باید نیروی زلزله لحاظ شود و در انتخاب ضریب اطمینان 7-7-3-3-7 مناسب، دوام مصالح نیز مورد توجه قرار گیرد.

در صورت وجود ساختمان در حوزه تأثیر ناپایداری، ضرایب اطمینان در جدول 8-7-3-3-7

در نظر گرفته شود. 1/5 باید 3-3-3-7

های باید توجه داشت که در بسیاری از خاک ها بر حسب شرایط نوع و بافت خاک و کانی 9-7-3-3-7

دهنده آن، امکان کاهش ضریب اطمینان در طول زمان موجود است. در چنین شرایطی ضریب تشکیل اطمینان باید متناسبا افزایش یابد.

تحلیل تغییر شکل گود و سازه های مجاور 4-3-7

تعیین تغییر شکل گود و سازه های مجاور آن باید از روابط معتبر یا مدل سازی عددی 1-4-3-7 صحت سنجی شده، به دست آید. باید از صحت پارامترهای ورودی به مدل سازی عددی نیز اطمینان حاصل کرد. تغییر شکل های افقی و قائم پیش بینی شده ابنیه مجاور گود باید در حد مجاز باشد. گودبرداری نباید بهره برداری از ساختمان مجاور گود را مختل کند.

تغییر مکان های افقی و قائم ساختمان مجاور گود اعم از تغییر مکان یکنواخت یا غیریکنواخت باید 2-4-3-7 کمتر از حدود مجاز باشد.

تغییر شکل های مجاز 5-3-7

حدود مجاز تغییر شکل ها و تغییر مکان های قائم و افقی در هر گودبرداری با توجه به شرایط تحت الارضی و نوع خاک محل گودبرداری و خاک زیر ساختمان های مجاور گود، نوع و پیوستگی پی، نوع سازه، اهمیت ساختمان، میزان انسجام و یکپارچگی ساختمان مجاور و نوع سیستم سازه ای آن توسط طراح ژئوتکنیکی تعیین می شود.

زهکشی 1-3-7

چنانچه برای تأمین فضایی جهت انجام پروژه عملیات گودبرداری در محیط آب دار نیاز به زهکشی داشته باشد باید به تغییر شکل های زمین اطراف گود زهکشی شده توجه ویژه مبذول گردد. استفاده از زهکشی به جای آب بندی ساختمان در دوران بهره برداری مجاز به کنترل و بررسی تاثیر آن بر محیط ژئوتکنیکی پیرامون آن با رعایت ملاحظات زیست محیطی می باشد. در این صورت باید مطالعه کامل انجام پذیرد و اثرات زهکشی طولانی مدت به طور جامع بررسی و گزارش شود.

پایش و کنترل 7-3-7

در گودهای با خطر زیاد و بسیار زیاد لازم است رفتار سازه های مجاور و دیواره گود مورد پایش دقیق قرار گیرد و نتایج آن به طور منظم تفسیر شود.

اهداف ابزارگذاری و پایش 1-7-3-7

پایش به منظور تأمین اهداف زیر انجام می گیرد:

• تأمین ایمنی گود در حین عملیات اجرایی و پس از گودبرداری
• ارزیابی پاسخ سازه های موجود به وضعیت جدید در حین و پس از گودبرداری
• کنترل روش و پارامترهای طراحی انتخاب شده و بازنگری آن در صورت نیاز

برنامه پایش 2-7-3-7

ابزارگذاری و پایش گودها و ساختمان های مجاور مستلزم برنامه ریزی دقیق و تخصصی است که شامل نوع، تعداد، محل نصب، فواصل اندازه گیری و دیگر مواردی است که باید توسط مهندس ذی صلاح انجام گیرد.

به طور معمول این ابزارها شامل نشست سنج، کشش سنج، انحراف سنج، سلول های بارگذاری، پیزومتر و غیره می باشند. در گودهای با خطر بسیار زیاد استفاده از پایش توسط حسگرهای مناسب علاوه بر عملیات نقشه برداری یا میکروژئودزی اجباری است.

بخشی از ابزار پایش باید قبل از شروع عملیات گودبرداری نصب و قرائت شوند به همین دلیل 3-7-3-7 لازم است انتخاب مهندس ذی صلاح انجام دهنده این امر و تنظیم برنامه پایش قبل از شروع عملیات سامان یابد.

مسئولیت طراحی، اجرا و نظارت پایش 4-7-3-7

طراح گودبرداری مسئولیت تهیه برنامه پایش را به عهده دارد.

مسئولیت اجرای روزمره برنامه پایش شامل تأمین نصب، قرائت، پردازش، اعلام خطر به عهده پیمانکار پایش می باشد. اطلاع رسانی به موقع به کلیه دست اندرکاران پروژه از وظایف پیمانکار پایش است.

ناظر پروژه مسئولیت نظارت بر حسن اجرای انجام مراحل پایش را به عهده دارد.

در گودهای با خطر معمولی در صورتی که شرایطی موجود باشد که انجام پایش را ضروری سازد، باید این عملیات انجام پذیرد.

```html

پی سطحی 4-7

هدف 1-4-7

های سطحی نظیر پی های منفرد، نواری، گسترده و مرکب است. برخی از این الزامات این فصل مربوط به پی ای نیز بشود. مطالب این فصل های نیمه عمیق مانند پی صندوقه ای نیمه الزامات ممکن است شامل گونه باشد. در خصوص پی های بتنی، فولادی، چوبی و مصالح بنایی می

ملاحظات طراحی پی های سطحی 2-4-7

شوند: ها طراحی یا کنترل می شوند، به شرح زیر تقسیم می حالاتی که پی های سطحی معموالً برای آن مورد توجه ویژه قرار گیرند: محل های زیر باید

از دست رفتن پایداری کلی پی -1 الف

گسیختگی ناشی از فقدان پایداری کلی در کلیه پی ها و اجزای آن ها باید کنترل شود. پی های واقع در در نزدیکی و یا روی ساختگاه شیب دار، چه به صورت طبیعی و چه به صورت خاکریزی یا خاکبرداری شده در نزدیکی گودبرداری ها یا سازه های نگهبان در نزدیکی رودخانه ها، کانال ها، دریاچه ها، مخازن آب یا سواحل دریاها در نزدیکی معادن در حال بهره برداری یا سازه های مدفون در این موارد باید نشان داده شود که پایداری کلی خاک و سازه پی با ضریب اطمینان کافی تأمین است.

(کمبود مقاومت) : گسیختگی خاک ناشی از کمبود ظرفیت باربری الف2

برای آنکه یک پی در برابر گسیختگی ناشی از کمبود ظرفیت باربری ایمنی کافی داشته باشد، باید رابطه زیر در همه حالات حدی نهایی و برای کلیه ترکیبات بارگذاری برقرار باشد.

𝑃 ≤ 𝑅

F: تنش طراحی حالت حدی مقاومت است که شامل تنش حاصل از بار سازه (عمودی، افقی و لنگر)، وزن پی، خاک روی آن و بار ناشی از فشار آب در صورت وجود می باشد.

R: ظرفیت باربری نهایی خاک زیر سازه پی است. در محاسبه R باید کلیة ضرایب کاهنده با افزاینده مربوط به شکل، شرایط هندسی پی، قرارگیری پی روی سطح شیب دار، خروج از مرکزیت و مایل بودن بار در نظر گرفته شود.

• در تعیین مقدار R در خاک های چسبنده به دلیل وجود تغییرات مقاومت برشی خاک در اثر تغییرات فشار آب حفره ای و بارهای دینامیکی باید شرایط کوتاه مدت و بلندمدت به طور جداگانه بررسی شوند.
• در مواردی که یک سازند مقاوم در زیر یک سازند ضعیف قرار دارد، در محاسبه R باید پارامترهای برشی سازند ضعیف بر حسب محل قرارگیری این سازند ضعیف در محاسبات دخالت داده شوند. همچنین اثر مثبت سازند مقاوم بر ظرفیت باربری باید منظور گردد.
• در مواردی که خاک پی مشکل از نهشته های چند لایه ای است، پارامترهای ژئوتکنیکی هر لایه باید در محاسبه R منظور شود.

گسیختگی خاک ناشی از لغزش پی

در پی هایی که بارهای موجب یا افقی بر آن ها وارد می شود باید لغزش پی بررسی شود. در این پی ها، در مواردی که کف زیرین پی افقی است، برای تأمین ایمنی کافی، باید نامساوی زیر برقرار باشد:

H ≤ S + P<sub>p</sub>

H: مؤلفه افقی بارهای طراحی وارد بر پی است که در آن نیروی رانش محرک خاک نیز لحاظ شده است.

S: نیروی برشی مقاوم موجود بین سطح زیرین سازه پی و خاک پی است که طبق ضوابط الف محاسبه می شود.

P<sub>p</sub>: نیروی رانش مقاوم جلوی سازه پی است که در اثر حرکت نسبی پی و زمین می تواند بسیج شود. این نیرو با توجه به ملاحظات الف-2-3 تعیین می شود.

نیروی برشی مقاوم (S) در شرایط زهکشی شده و زهکشی نشده (بلندمدت و کوتاه مدت) به شرح زیر محاسبه می شوند:

خاک در شرایط زهکشی شده که در این رابطه \( P' \) مؤلفه قائم بارهای طراحی مؤثر دارد به پی است.

S = \( P' \tan(\delta) \)

δ. زاویه اصطکاک بین سطح زیرین سازه پی با خاک است. در پی های ساخته شده با بتن درجا برابر با زاویه اصطکاک داخلی \( (\phi) \) و در پی های با بتن پیش ساخته معادل \( \frac{2}{3} \phi \) است.

در رابطه فوق همانطوریکه مشاهده می شود هرگونه چسبندگی مؤثر، \( C_t \) نادیده گرفته شده است.

خاک در شرایط زهکشی نشده در این رابطه \( A' \) مساحت مؤثر سطح زیرین پی و \( C_u \) چسبندگی زهکشی نشده خاک می باشد.

S = A' C<sub>u</sub>

نیروی رانشی مقاوم \( P_p \) با استفاده از ضریب مقاوم خاک \( K_p \) محاسبه می شود و مقدار آن بستگی به میزان حرکت نسبی بین سازه پی و زمین دارد. در محاسبه \( P_p \) در هیچ حالت مقدار \( K_p \) نباید بیشتر از پنجاه درصد مقدار محاسباتی آن در نظر گرفته شود.

در کاربرد \( P_p \) به دلیل نقش مقاوم آن باید اطمینان حاصل کرد که این نیرو در طول عمر سازه (زمان ساخت و زمان بهره برداری) وجود دارد و در اثر عواملی مثل فرسایش یا دخالت های انسانی حذف نمی گردد. در غیراینصورت از آن صرف نظر شود.

گسیختگی سازه ای ناشی از تغییرمکان پی تغییرمکان های قائم و افقی نسبی قابل ملاحظه پی ها ممکن است در سازه اثرات نامطلوب و حتی گسیختگی ایجاد کند. باید اثرات این گونه تغییرمکان ها بر سازه مطالعه شوند. این مطالعه باید بر اساس الزامات مبحث مقررات ملی ساختمان انجام گیرد.

مواردی که در حالت حدی بهره برداری کنترل می شوند:

نشست یکنواخت پی

ابعاد پی باید به نحوی تعیین شود که رابطه زیر برقرار باشد:

S ≤ S<sub>a</sub>

که در این رابطه:

S<sub>a</sub> نشست یکنواخت مجاز می باشد که با توجه به جنس خاک، نوع پی و سازه با توجه به الزامات بند 4-4-7 تعیین می شود.

S: نشست یکنواخت حداکثر تحت بارهای سرویس است که شامل نشست های کوتاه مدت و بلندمدت (نشست تحکیمی و خزش) می باشد.

نشست غیریکنواخت پی

نشست های غیریکنواخت و دوران های نسبی پی ها باید با در نظر گرفتن توام توزیع نیروی متفاوت وارده و تغییرات احتمالی مشخصات زیر پی های مختلف محاسبه شوند.

محاسبه نشست غیریکنواخت بدون منظور کردن سختی سازه ممکن است به پیش بینی مقادیر غیر واقعی بینجامد. برای ساختمان های با اهمیت زیاد، اندرکنش سازه و خاک باید در تحلیل ها منظور شود.

مقادیر نشست غیریکنواخت مجاز بر حسب نوع پی، نوع خاک و نوع سازه برای حفظ شرایط بهره برداری انتخاب می شود. این مقادیر در بند 4-4-7 داده شده اند.

به اثرات ناشی از زهکشی خاک که نشست های غیریکنواخت ایجاد می کند و همچنین به نشست های اضافی در اثر تحکیم خاک باید توجه داشت.

دوران پی ها بر اثر بارهای خارج از محور را می توان با در نظر گرفتن توزیع فشار خطی در زیر پی و یا محاسبه نشست های ایجاد شده در گوشه های پی، تعیین نمود.

در محاسبه نشست ها مدل های خطی یا غیرخطی رفتار خاک باید با شرایط ساخته کار باشند.

ژرفای لایه های مؤثر در محاسبه نشست باید با توجه به شکل و ابعاد پی، بار وارده و تغییرات سختی خاک در عمق و فاصله اجزای پی از یکدیگر تعیین گردد. این ژرفا معموالً معادل با عمقی است که تنش قائم اضافی ناشی از بارگذاری پی در آن عمق معادل 0/10 تنش مؤثر رویار برجای خاک باشد یا ژرفای برابر تا 3 ها بین 1 این ژرفا در بیشتر خاک .تنش کلّ وارد بر پی باشد % معادل حباب گسترش تنش 10 های بهین که زیر باره شود. در پی(بر حسب گسترده بودن یا نواری بودن پی) در نظر گرفته می پهنای پی های خیلی نرم این کاهش نباید انجام گیرد.سیک قرار دارند می توان این مقدار را کاهش داد. در مورد خاک

سایر شرایط

گذارد از قبیل ارتعاشات پی و خاک، تورم خاک، فروریزشی سایر شرایطی که در بهره برداری پی تأثیر می بودن خاک، آب شستگی زیر پی، تغییرات سطح آب زیرزمینی و رطوبت خاک و غیره باید در نظر گرفته شوند.

ظرفیت باربری پی های سطحی 3-4-7

های زیر بر حسب شرایط پروژه های سطحی می توان از یکی از روش های زیر جهت تعیین ظرفیت باربری پی استفاده کرد.

استفاده از روابط نظری ظرفیت باربری

های مکانیک خاک بر روی نمونه های با توجه به نوع خاک و پارامترهای به دست آمده از آزمایش توان از دست خورده و دست نخورده اخذ شده از اعماق مختلف و نیز شرایط هندسی و بارگذاری پی، می روابط موجود در مراجع معتبر مکانیک خاک و مهندسی پی ظرفیت باربری را تعیین نمود. در این راستا باید کلیه ضرایب کاهنده و افزایشی را بر حسب شرایط هندسی و شرایط بارگذاری پی با توجه به نوع خاک در رابطه اختیارشده بر حسب مورد در نظر گرفت.

استفاده از آزمون های برجا

توان های برجا همانند نفوذ استاندارد، نفوذ مخروط، پرسپومتر، بارگذاری صفحه و غیره می از نتایج آزمایش به صورت مستقیم یا غیر مستقیم ظرفیت باربری را به دست آورد. همواره باید توجه داشت که روابط تجربی استفاده شده به این منظور باید از اعتبار کامل برخوردار بوده و با شرایط ساختگاه سازگاری داشته باشند. نظر کارشناسی مهندس ذی صلاح در این موارد باید اخذ شود.

مقادیر نشست مجاز 4-4-7

1-4-4-7 مقادیر مجاز نشست یکنواخت و غیریکنواخت در جدول 2-4-7 و مقادیر مجاز چرخش در جدول 3-4-7 ارائه شده است.

2-4-4-7 مقادیر مجاز نشست غیریکنواخت نصف مقادیر مجاز نشست یکنواخت می باشد.

جدول 2-4-7 مقادیر نشست مجاز تحت بارگذاری استاتیکی

جدول 3-4-7 مقادیر مجاز چرخش

روش های طراحی پی سطحی 5-4-7

در این مبحث دو روش طراحی شامل روش تنش مجاز و روش ضرایب بار و مقاومت برای طراحی پیشنهاد می شود. طراح می تواند هر یک از این روش ها را انتخاب کند.

روش تنش مجاز 1-5-4-7

ترکیب بار مورد استفاده در این روش ترکیبات مطرح شده در بخش تنش مجاز مبحث ششم -1-1-5-4-7 مقررات ملی ساختمان می باشد. ضرایب بار در این روش عمدتاً یک می باشد.

• در خاک های چسبنده فقط 0/50 بار زنده در محاسبات نشست درازمدت اعمال می شود.
• در صورتی که بار زلزله یا باد در نظر گرفته شود، در محاسبه ظرفیت باربری مجاز خاک از ضریب اطمینان کوچک تری می توان استفاده نمود. به هرحال ضریب اطمینان را بیش از 3/23 نمی توان کاهش داد.
• ضریب اطمینان با توجه به نوع گسیختگی باید به صورت مناسب تعریف و مقدار آن نباید از مقادیر جدول 4-4-7 کمتر باشد.

جدول 4-4-7 حداقل ضرایب اطمینان به روش تنش مجاز در شرایط استاتیکی (پی منفرد- نواری)

کنترل نشست در روش تنش مجاز ضروری است. باید توجه داشت که مقدار نشست در حالت بهره برداری محاسبه شده نباید از مقدار نشست مجاز بیشتر شود.

در روش تنش مجاز جهت کنترل تنش زیر پی لازم است جدول 4-4-7 مدنظر قرار گیرد.

جدول 4-4-7 وضعیت تنش محاسبه شده زیر پی در مقایسه با ظرفیت باربری

در کنترل تنش های زیر پی منفرد اجازه داده شود تا می انگین عرض پی کار کشش کند. 8-1-5-4-7

در پی های انعطاف پذیر چنانچه معیار نشست مجاز به دست آمده باشد، نیازی به کنترل تنش نقطه به نقطه نیست و می توان طراحی را بر اساس تنش مؤثر متوسط کمتر از ظرفیت باربری مجاز انجام داد. 9-1-5-4-7

روش ضرایب بار و مقاومت 2-5-4-7

در روش ضرایب بار و مقاومت مورد استفاده برای افزایش بارها باید منطبق با مبحث ششم مقررات ملی ساختمان باشد. 1-2-5-4-7

در این روش طراحی ضرایب کاهش مقاومت باید مطابق جدول 6-4-7 در نظر گرفته شود. 2-2-5-4-7

در حالت حدی بهره برداری، ضرایب بار و مقاومت عمدتاً برابر یک می باشد و باید مطابق الزامات مبحث ششم مقررات ملی ساختمان باشد. همچنین مقدار نشست محاسبه شده باید کمتر از نشست مجاز باشد. 3-2-5-4-7

برای کنترل تنش پی در روش ضرایب بار و مقاومت مشابه عمل می شود ولی به جای ظرفیت باربری مجاز از ظرفیت باربری کاهش یافته استفاده الزم است. 4-2-5-4-7

جدول ضرایب کاهش مقاومت در شرایط استاتیکی 6-4-7

ملاحظات لرزه ای در طراحی پی های سطحی 3-5-4-7

در پی هایی که تحت ترکیبات بارگذاری لرزه ای طراحی می شوند، تعیین ظرفیت باربری مجاز، R، الزامی است.

احتمال کاهش مقاومت و سختی خاک، بر اثر بارهای زلزله باید بررسی شود و پارامترهای ژئوتکنیکی خاک با توجه به این احتمال محاسبه شوند. کاهش مقاومت و سختی خاک می تواند از کرنش های کوچک هم آغاز شود. 1-3-5-4-7

در سازه هایی که به تغییرشکل های ایجادشده در خاک حساس هستند، در تعیین تغییرشکل های دائمی احتمالی ناشی از زلزله باید رفتار غیرخطی خاک مورد توجه قرار گیرد. 2-3-5-4-7

احتمال کاهش مقاومت برشی در رس ها در نظر گرفته شود. 3-3-5-4-7

خاک های دانه ای کم متراکم یا با تراکم متوسط براثر زلزله در معرض افزایش فشار آب حفره ای قرار می گیرند. کاهش مقاومت برشی (کوتاه مدت) در اثر این افزایش فشار آب حفره ای در محاسبه R در شرایط لرزه ای باید لحاظ شود. 4-3-5-4-7

در خاک های ماسه ای اشباع نامتراکم تا کم تراکم، احتمال وقوع روانگرایی باید بررسی شود و در صورت وقوع روانگرایی پیش بینی های لازم در نظر گرفته شود. در صورت عدم وقوع روانگرایی، کاهش ظرفیت باربری در اثر افزایش فشار آب حفره ای در نظر گرفته شود. 5-3-5-4-7

در شرایط زلزله ضریب اطمینان ظرفیت باربری و ضرایب بار و مقاومت طبق جداول 7-4-7 و 8-4-7 تغییر می یابد. باید توجه شود که اگر در ترکیبات بارگذاری ضرایب کاهنده در هنگام زلزله منظور شده باشد، افزایش ظرفیت باربری و یا به تعبیر دیگر کاهش ضرایب اطمینان مجاز نیست. 6-3-5-4-7

جدول 7-4-7 حداقل ضریب اطمینان به روش تنش مجاز در شرایط لرزه ای

جدول 8-4-7 ضرایب بار و مقاومت در شرایط لرزه ای برای روش ضرایب بار و مقاومت

پی های انعطاف پذیر 6-4-7

برای تحلیل پی های انعطاف پذیر نمی توان از توزیع خطی تنش در زیر پی استفاده کرد و باید توزیع تنش را با مدل سازی پی به صورت تیر و دال بر روی بستر الاستیک یا برروی یک سری فنر ارتجاعی با سختی مناسب به دست آورد. 1-6-4-7

مدول عکس العمل بستر (K<sub>s</sub>) باید با استفاده از تحلیل نشست و با در نظر گرفتن توزیع تنش مناسب تعیین گردد. از آزمایش های برجا همانند بارگذاری صفحه و پرسیومتری با اصالحات الزم باید استفاده کرد. این مدول در ارزیابی نیروهای داخلی پی نقش تعیین کننده دارد و باید با دقت تعیین شود. 2-6-4-7

برای پی های گسترده انتخاب مقدار یکنواخت (K<sub>s</sub>) در تمام سطح زیر پی صحیح نمی باشد و متناسب با نشست رخداده باید تغییر کند. افزایش سختی در لبه ها تا دو برابر توصیه می شود. پهنای نوارهای لبه می تواند حدود 1 پهنای پی در همان جهت در نظر گرفته شود. 3-6-4-7

به جای استفاده از مدول فنری در پی های انعطاف پذیر، بهتر است از مدل سازی محیط متخلخل استفاده نمود. 4-6-4-7

ملاحظات اجرایی پی های سطحی 7-4-7

در صورت عدم وجود زیرزمین، عمق قرارگیری پی باید بزرگتر از عمق یخزدگی باشد 1-7-4-7

در تعیین تراز پی باید موارد زیر رعایت گردند 2-7-4-7

پی باید در ترازی قرار گیرد که تغییرات فصلی رطوبت را تحت تأثیر قرار ندهد. الف

پی باید بر روی لایه باربر مناسب طبیعی یا خاک بهسازی شده یا متراکم شده اجرا شود. ب

عمق پی در مناطق دارای پتانسیل سیل باید به حدی باشد که خاک زیر آن بر اثر سیلاب شسته نشود. ج

برای جلوگیری از تغییرمکانیهای افقی نسبی پی ها بر اثر بارهای وارده، به ویژه هنگام زلزله، لازم است پی های منفرد واقع در یک صفحۀ افقی توسط کلاف هایی در دو جهت بهم متصل گردند. این کلافها باید دارای مقاومت و سختی کافی برای مقابله با نیروهای افقی پیش بینی شده باشند. کلاف ها معموالً برای کشش طراحی می شوند و نیروی ایجادشده در آنها را می توان با مدلسازی مناسبی تعیین کرد. در غیر این صورت این کلاف ها باید بر اساس ضوابط مبحث نهم مقررات ملی ساختمان برای نیروی کششی معادل ده درصد بزرگترین نیروی محوری وارد به ستون های طرفین خود طراحی شوند. 3-7-4-7

در مواردی که نیاز به استفاده از پی نواری در سازه است ترجیح داده می شود به جای نوارهای یکطرفه در یک جهت و کلاف های رابط در جهت دیگر، از نوارهای دوطرفه استفاده شود و سختی نوارها طوری در نظر گرفته شود که بارهای وارده تا حدامکان به طور یکنواخت توزیع شوند. 4-7-4-7

محل پی هایی که در نزدیکی شیب ها ساخته می شوند باید مطابق موارد زیر انتخاب شوند: 5-7-4-7

پی ها باید از لبه شیب در بالا و پایین فاصله مناسبی داشته باشند، این فاصله با کنترل پایداری شیب و تغییرشکل ها مشخص می شود. در صورت طراحی مناسب(تأمین پایداری با محدودیت تغییرشکل درحد مجاز) این فاصله می تواند صفر شود. الف

در صورت قرارگیری پی در بالای شیب، در صورت عدم محاسبه پایداری، خطی که با شیب 2 افقی به 1 قائم از لبه پی می گذرد نباید با سطح شیب برخورد کند. در صورت تأمین پایداری و تعیین تغییرشکل های پی که کمتر از مقادیر مجاز باشند، نقض مورد ذکر شده اشکالی ندارد. ب

برای قرارگیری پی ها در مجاورت سطوح شیب دار باید از لبه سطح شیب دار عقب نشینی شود یا با انجام تمهیدات لازم از عدم پایداری یا تغییرشکل های غیرمجاز جلوگیری شود. ج

در قرارگیری پی روی بسترهای سنگی باید احتمال برخورد به هر یک از حالات زیر را بررسی کرد: 6-7-4-7

• وجود هرگونه لایه ضعیف، قابل انحلال یا هرگونه حفاری و سازه های زیرزمینی در زیر پی
• وجود درزه ها، شکاف ها، ناپیوستگی ها و هرگونه مواد پرکننده ناپیوستگی
• شیب لایه های سنگی
• وجود حالت هوازدگی و شکست در سنگ

```html

۵-۷ سازه های نگهبان

۱-۵-۷: دامنه کاربرد و هدف

سازه های نگهبان به سازه هایی گفته می شود که برای نگهداری دائم یا موقت فشار جانبی خاک، مصالح مشابه یا آب به کار برده می شوند. این سازه ها شامل انواع سازه های نگهبان صلب و انعطاف پذیر هستند.

۲-۵-۷: انواع سازه های نگهبان

سازه های نگهبان از نظر عملکرد و طراحی به دو دسته صلب و انعطاف پذیر تقسیم می شوند:

الف: سازه های نگهبان صلب:

سازه هایی هستند که بر اثر فشار جانبی خاک، در آن ها حرکت صلب جابجایی یا چرخش اتفاق می افتد. دیوارهای حائل وزنی، طرفی و پشت بنددار از انواع سازه های نگهبان صلب هستند.

ب: سازه های نگهبان انعطاف پذیر:

سازه های هستند که بر اثر فشار جانبی خاک دچار تغییرشکل می شوند. سپری ها اعم از پشت بنددار، مهارشده یا بدون مهار و پشت بند، انواع خاک مسلح، میخ کوبی، بلوک و مهار، شمع های فولادی یا بتنی پشت بنددار، مهارشده یا نشده، دیوار برانی، شمع های فولادی یا مهار متقابل، مهارشده از جلیل توسط خرید و نظایر آن از انواع سازه های نگهبان انعطاف پذیر هستند که به آنها دیوارهای تثبیت شده مکانیکی نیز اطلاق می شود.

۳-۵-۷: پایداری انواع سازه های نگهبان

۱-۳-۵-۷: حالت های حدی دیوارهای صلب وزنی

برای طراحی دیوارهای صلب باید حالت های حدی زیر کنترل شوند:

• مقابله با لغزش
• مقابله با واژگونی
• تأمین ظرفیت باربری بستر زیر دیوار
• بررسی پایداری کلی دیوار
• کنترل سازه ای دیوار در برابر خمش و برش
• کنترل نشست پی زیر دیوار

۲-۳-۵-۷: حالت های حدی دیوارهای انعطاف پذیر مهار شده

۱-۲-۳-۵-۷: برای طراحی دیوارهای مهار شده از پشت باید حالت های حدی شکل (۱-۵-۷) کنترل شود.

• (بیرون آمدن مهار)
• (گسیختگی مواد تزریق شده در انتهای مهار)
• (گسیختگی کششی مهارها)
• (گسیختگی خمشی دیوار)
• (گسیختگی عمق فرورفت)
• (چرخش تاج دیوار (قبل از نصب مهار))
• (گسیختگی واژگونی)
• (گسیختگی لغزشی)
• (پایداری کلی)

شکل شماره (۱-۵-۷): حالت های حدی دیوارهای مهار شده

۴-۵-۷ ملاحظات طراحی و ساخت

۱-۴-۵-۷

در ساخت و طراحی سازه های نگهبان، نکات زیر (در صورت کاربرد) باید مورد توجه قرار گیرند:

• تعهدات و اثرات ساخت دیوار شامل:
  • الزامات مربوط به نگهداری موقت خاک برجا
  • تغییرات در تنش های برجای خاک و حرکت های ناشی از ساخت و نصب دیوار در زمین
  • دست خوردگی زمین بر اثر شمع کوبی یا گمانه زنی
  • الزامات مربوط به دسترسی ها برای عملیات ساخت
  • الزامات مربوط به زهکشی خاک
  • الزامات مربوط به زهکشی دیوار
  • توجه به زهکشی سطحی در جلوی دیوار
  • میزان آب بندی مورد نیاز برای دیوار تمام شده
  • عملی بودن ساخت دیوار برای رسیدن به لایه ای با تراکم اندک و تشکیل یک دیوار آب بند و ارزیابی تعادل جریان آب زیرزمینی که به این ترتیب حاصل می شود.
  • عملی بودن ایجاد مهارهای پشت بند در زمین مجاور
  • عملی بودن حفاری بین اجزای دیوارهای نگهبان
  • توان دیوار برای تحمل بارهای قائم
  • انعطاف پذیری سازه ای دیوار برای جلوگیری از گسیختگی های ترد و واژگونی ناگهانی بدون تغییرشکل های مقدماتی
  • ایجاد امکان دسترسی برای تعمیر و نگهداری دیوار و هرگونه زهکشی مرتبط با آن
  • شکل ظاهری و دوام دیوار و مهارها
  • طراحی مقطعی به قدرت هایی سخت برای شمع کوبی ها به منظور رسیدن به عمق نفوذ پیش بینی شده بدون از دست رفتن اتصال شمع ها به یکدیگر
  • پایداری گمانه ها یا جداره ترانشه ها در حالت رویار
• توجه به نوع مصالح قابل دسترس و وسایل مورد نیاز برای کوبیدن خاکریزی های پشت دیوار و در مجاورت دیوار

۴-۴-۵-۷

در طراحی سازه های نگهبان، وضعیت طرح باید به شرح زیر مدنظر قرار گیرد:

• تغییرات در خواص خاک در طول زمان و با توجه به شرایط محل
• تغییرات در سطوح آب و فشار آب حفره ای در طول زمان
• تغییرات در بارگذاری ها و چگونگی ترکیب آن ها
• حفاری، آسیاب سازی یا فرسایش در خاک جلوی سازه نگهبان و منظورکردن فعالیت های احتمالی انسانی که منجر به برداشتن خاک در جلوی سازه نگهبان می گردد.
• خاکریزی در پشت سازه نگهبان
• تأثیر سازه ها و سربارهای آتی (در صورت پیش بینی)
• حرکات زمین بر اثر نشست و آماس

۴-۴-۶-۷

در مواردی که ایمنی و قابلیت بهره برداری طرح بستگی به عملکرد موفقیت آمیز زهکشی دارد، پیامد عدم کارآیی آن باید با توجه به صدمات مالی و جانبی و هزینه های تعمیرات، مورد بررسی قرار گیرد. در این موارد یک یا ترکیبی از اقدامات زیر باید به کار گرفته شود:

الف - یک برنامه تعمیر و نگهداری برای شبکه زهکشی باید مشخص شده و در جریان طراحی تدابیر لازم برای دسترسی های لازم پیش بینی شود. در این رابطه ایجاد فیلتر مناسب زهکشی ها و تعمیر و نگهداری آن ها با استفاده از تزریق آب با فشار بالا می تواند کارساز باشد.

ب - با استفاده از تجربیات مشابه و ارزیابی آبی که ظاهر خواهد شد، نشان داده شود که شبکه زهکشی، بدون تعمیر و نگهداری، عملکرد مناسب کافی خواهد داشت. در این راستا مقادیر آب نشتی، فشارها و میزان مواد شیمیایی موجود در آبی که ظاهر می شود، باید بررسی شود.

۴-۴-۸-۷

مقادیر داده های هندسی مربوط به رژیم آب آزاد و رژیم آب زیرزمینی باید بر اساس داده های موجود در محل و برای شرایط هیدرولیکی و هیدرولوژیکی ساختگاه سازه نگهبان در مدت زمان عملکرد و بهره برداری در نظر گرفته شود.

۵-۴-۵-۷

در تعیین سطوح آب زیرزمینی باید به تأثیر تغییرات تراوایی بر روی رژیم این آب ها توجه داشت و احتمال وجود شرایط برعکس برای فشار آب را به دلیل وجود سفره آب بالا آمده یا چاه های آرتزین بررسی نمود.

۵-۵-۸ فشار خاک

۱-۵-۵-۹ کلیات

در تعیین فشارهای جانبی طراحی، باید مقدار حرکت و کرنش قابل قبولی که ممکن است در سازه های نگهبان در حالت حدی مورد نظر پیش آید، در نظر گرفته شود.

در محاسبه مقادیر و جهت های فشارهای طراحی خاک، موارد زیر نیز باید مورد توجه قرار گیرند:

• سربار روی سطح زمین
• شیب زمین
• زاویه دیوار نسبت به خط قائم
• سفره های آب و نیروهای تراوش آب در زمین
• مقدار و جهت حرکت دیوار نسبت به خاک
• تعادل افقی و قائم برای کل سازه نگهبان
• مقاومت برشی و وزن مخصوص خاک
• ژیری دیوار

۲-۵-۵-۱۰ تعیین فشار خاک در حالات مختلف

۱-۲-۵-۵-۱۱ فشار خاک در حالت سکون

این فشار در حالتی ایجاد می شود که دیوار نسبت به خاک پشت دیوار تقریباً هیچ حرکتی ندارد و خاک در این وضعیت در حالت تنش سکون قرار دارد. فشار در حالت سکون معمولاً در شرایطی که حداکثر حرکت جانبی دیوار نسبت به زمین کمتر از ۵×۱۰<sup>-۴</sup> برابر ارتفاع آن است، ایجاد می گردد.

۲-۲-۵-۵-۷ فشار محرک و مقاوم خاک

در شرایطی که حرکت دیوار نسبت به خاک بزرگتر یا مساوی مقادیر جدول ۱-۵-۷ باشد، میزان فشار وارده از خاک در حالت محرک یا مقاوم می باشد. با احتساب تغییرمکان دیوار معادل مقادیر زیر، برای محاسبه فشارهای فوق می توان از روابط رانکین یا کولمب استفاده نمود.

فشار خاک در خاکریز متراکم شده ۲-۲-۵-۵-۷

در مواردی که خاک پشت دیوار به صورت لایه لایه خاکریزی و متراکم می شود، فشار افزوده ای در خاک به وجود می آید. برای تعیین این فشار افزوده باید مراحل تراکم خاک در نظر گرفته شود و در محاسبه فشار خاک، اثر ناشی از وزن غلتک به حساب آورده شود.

فشار حالت محرک و مقاوم در شرایط دینامیکی ۴-۲-۵-۵-۷

در صورت وجود زلزله، فشار جانبی خاک را می توان از روش های شبه استاتیکی مانند روابط مونونوبه-اوکابه محاسبه و این مقادیر در محاسبات پایداری و سازه ای دیوار منظور شود. همچنین نقطه اثر اضافه فشار دینامیکی را می توان بین ۰/۶ تا ۰/۴۵ ارتفاع دیوار از پای دیوار در نظر گرفت. هر چه صلابت دیوار کمتر باشد مقادیر بزرگتری برای نقطه اثر اختیار می شود.

در شرایط بارگذاری زلزله اضافه فشار مقاوم با اثر مساعد در پایداری دیوار، نادیده گرفته شود.

۳-۴-۲-۵-۵-۷

فشار آب در شرایط زلزله باید بر اساس نوع خاک و میزان نفوذپذیری در محاسبات در نظر گرفته شود.

۵-۲-۵-۵-۷ تعیین فشار خاک در پشت دیوار

در دیوارهایی که به دلیل انعطاف پذیری سازه ای، لغزش افقی یا چرخش، می تواند به اندازه کافی تغییرشکل یا تغییر مکان افقی (طبق جدول ۱-۵-۷) اتفاق افتد، باید از فشار خاک در حالت محرک استفاده شود.

در دیوارهایی که به دلیل انعطاف پذیری سازه ای، لغزش افقی یا چرخش، تغییرشکل یا تغییرمکان افقی رخ داده اما به اندازه کافی جهت بسیج شدن نیروی محرک نباشد باید از فشار خاک در حالت سکون استفاده شود.

در دیوارهای طره ای یا دیوارهای سپری بدون مهار یا مهارشده با یک میل مهار از پشت باید از فشار خاک در حالت محرک با توزیع مثلثی استفاده شود. چنانچه مهارهای پشت زیاد باشد (دیوار پشت بنددار)، می توان توزیع فشار خاک را با تحلیل های عددی یا روش های تجربی به دست آورد.

در دیوارهای سپری مهارشده با چند تیرک افقی یا مایل از جلو، باید از توزیع فشار ذوزنقه ای یا مستطیلی استفاده شود.

در دیوارهای زیرزمین که انتهای آن ها به سقف متصل هستند در شرایط بارگذاری استاتیکی باید از فشار خاک در حالت سکون استفاده شود.

در دیوارهای زیرزمین که انتهای آن ها به سقف متصل هستند در شرایط بارگذاری ارتعاشی باید از جدول ۲-۵-۷ استفاده شود. سختی یا نرمی خاک، با توجه به خصوصیات خاک، ارتفاع دیوار و ارتفاع ساختمان بر اساس قضاوت مهندسی انتخاب گردد.

۷-۵-۲-۵-۵-۷

فشار جانبی خاک در هنگام زلزله، با دو مولفه در ترکیبات بارگذاری در نظر گرفته می شود.

فشار خاک در حالت استاتیکی + اضافه فشار خاک هنگام زلزله = فشار خاک در هنگام زلزله

۸-۵-۲-۵-۵-۷

طراح می تواند جهت تعیین فشار خاک ناشی از زلزله بر روی دیوار پروژه مورد نظر، از مدل سازی عددی توسط نرم افزارهای معتبر صحت سنجی شده استفاده نماید.

فشار خاک تحت شرایط خاص ۹-۵-۲-۵-۵-۷

فشار آب، فشار ریشه گیاهان، فشار ناشی از تورم خاک، فشار ناشی از یخبندان و فشار برکنش نیز در صورت که وجود داشته باشد باید در نظر گرفته شود. همچنین چنانچه احتمال بروز ترک کششی وجود داشته باشد باید در محاسبه فشار مد نظر قرار گیرد.

۶-۵-۷ فشار آب

۱-۶-۵-۷

در تعیین فشار طراحی آب باید سطح آب آزاد یا سطح آب زیرزمینی در نظر گرفته شوند. در شرایطی که تراز آب آزاد یا زیرزمینی متغیر باشد باید بالاترین تراز ممکن در محاسبات فشار آب لحاظ شود.

۲-۶-۵-۷

برای سازه های نگهبان خاک با تراوایی متوسط یا پایین، نظیر سیلت ها و رس ها، در صورت وجود آب فشارهای آب باید با فرض آنکه تراز سفره آب زیرزمینی حداقل در سطح فوقانی لایه ای که تراوایی آن کم است قرار دارد، تعیین شود، مگر آنکه یک شبکه زهکشی مطمئن نصب شده یا از نفوذ آب جلوگیری شده باشد.

۲-۱-۵-۷

در مواردی که تغییرات ناگهانی در سطح سفره آزاد آب ایجاد می شود، هم وضعیت ناپایا که بلافاصله پس از تغییر در سفره آب رخ می دهد، و هم وضعیت پایا باید بررسی شود.

۲-۱-۶-۷

در مواردی که هیچ گونه تمهیدات خاصی برای زهکشی یا جلوگیری از جریان آب پیش بینی نشده باشد، باید اثرات احتمالی ترک های کششی یا ترک های انقباضی پر شده از آب در نظر گرفته شوند. در این موارد، در خاک های چسبنده نگهداری شده، فشار کلی طراحی معمولاً نباید از فشار هیدروستاتیکی آبی که از سطح زمین شروع می شود کمتر در نظر گرفته شود.

۲-۱-۸-۹ روش های طراحی سازه های نگهبان

طراح می تواند هر یک از دو روش تنش مجاز یا روش ضرایب بار و مقاومت را انتخاب کند و جهت طراحی دیوار استفاده نماید.

۲-۱-۱۰-۱۱ روش تنش مجاز

در کلیه دیوارها ترکیب بار و ضرایب بارگذاری باید منطبق با مبحث ششم مقررات ملی ساختمان باشد در ترکیب های بارگذاری در شرایط استاتیکی یا حضور وزن خاک، H همان فشار خاک استاتیکی است. در ترکیب های بارگذاری، مجموع فشار استاتیکی و اضافه فشار دینامیکی خاک به عنوان فشار خاک (H) در نظر گرفته می شود. در زیر حداقل ضرایب اطمینان برای انواع سازه های نگهبان در این روش ارائه شده است.

۲-۱-۱۲-۱۳ حداقل ضرایب اطمینان دیوارهای صلب

مقادیر حداقل ضریب اطمینان برای این گونه دیوارها در طراحی به روش تنش مجاز در جدول ۳-۵-۷ آمده است.

در این دیوارها برآیند بار قائم در تراز پی باید در ثلث میانی پی باشد یعنی حداکثر خروج از مرکزیت در تراز کف پی باید مقدار B/۶ باشد (هیچ قسمت از پی به کشش نرود). خروج از مرکزیت در سایر ترازها بیشتر نشود. برای دیوارهای وزنی متشکل از قطعات وزنی ناپیوسته (نظیر بلوک بتنی) کافی است از ۰/۲۵ بعنی اگر بخش کوچکی از پی به کشش بیفتد مجاز است.

در صورتی که در پایداری در برابر لغزش نیروی مقاوم خاک جلوی دیوار لحاظ گردد باید از ضریب اطمینان ۲ استفاده شود.

حداقل ضرایب اطمینان دیوارهای انعطاف پذیر سپری ۲-۱-۷-۵-۷

در بررسی پایداری دیوار سپری می توان ضرایب اطمینان زیر را استفاده کرد:

واژگونی: ضرایب اطمینان مشابه جدول ۳-۵-۷

لغزش: ضریب اطمینان ۲ بر فشار جانبی مقاوم جلوی سپر اعمال می شود تا مقدار نیروی مقاوم جلوی سپر کاهش یابد. این مقدار ضریب اطمینان برای خاک های تحکیم یافته باید بزرگتر از ۲ باشد.

افزایش عمق گیرداری سپر: در روش تنش مجاز، طول مورد نیاز نفوذ سپر در خاک، در ضریب ۱/۵ ضرب شود.

ضریب اطمینان مهار ۱-۲-۱-۷-۵-۷

در صورتی که دیوار سپری مهارشده باشد، جهت محاسبه باربری مجاز مهارهای تزریقی در سنگ و خاک به ترتیب از ضرایب اطمینان ۳ و ۲ استفاده شود. اگر میل مهار به شمع متصل باشد، ضریب اطمینان شمع به کار می رود و اگر به سپر متصل باشد، ضریب اطمینان مشابه سپرها انتخاب می گردد.

در هر حال ضریب اطمینان مقاومت کششی مسلح کننده ها باید بین ۱/۵ تا ۲/۵ انتخاب شوند.

ب- (۳) ضریب اطمینان بیرون کشیدن مهار مسلح کننده ها برابر ۱/۵ باشد.

ب- (۴) ضریب اطمینان اتصال بین مهار و نمای خاک مسلح برابر ۱/۵ باشد.

۴-۱-۷-۵-۷ کنترل تغییرشکل

الف-

در طراحی سازه های نگهبان در روش تنش مجاز علاوه بر کنترل ضرایب اطمینان به شرح بالا باید تغییرشکل ها نیز کنترل شوند. در شرایط استاتیکی جهت محاسبه تغییرمکان ایجادشده در سازه های نگهبان و خاک ریز پشت دیوار و کنترل سایر شرایط بهره برداری (مانند لرزش ها و نظایر آن) باید تغییرمکان ایجادشده محاسبه و سپس با توجه به تاسیسات و نوع سازه مورد استفاده، تغییرمکان به دست آمده از مقدار مجاز کمتر باشد.

ب-

تغییرشکل های دیوار باید در شرایط لرزه ای نیز کنترل شود. در شرایط لرزه ای با استفاده از روش هایی مانند بلوک لغزان نیومارک یا مدل سازی عددی می توان تغییرشکل های دیوار را محاسبه نمود.

۴-۱-۷-۵-۷ روش ضرایب بار و مقاومت

۱-۲-۷-۵-۷

در کلیه دیوارها، ترکیب بار و ضرایب بارگذاری باید منطبق با مبحث ششم مقررات ملی ساختمان باشد. ضرایب تقلیل مقاومت در انواع سازه های نگهبان در جداول ۵-۵-۷ تا ۸-۵-۷ آمده است.

در ترکیب های بارگذاری در شرایط زلزله، فقط اضافه فشار خاک هنگام زلزله به عنوان بخشی از نیروهای زلزله (E) لحاظ می گردد. در این حالت ترکیب بارگذاری، فشار خاک در شرایط استاتیکی به عنوان بار مرده (D) محسوب می گردد.

در ترکیب های بارگذاری در شرایط استاتیکی با حضور وزن خاک، کافیست فشار خاک در شرایط استاتیکی به عنوان فشار خاک (H) لحاظ گردد.

۴-۱-۷-۵-۷ ضرایب کاهش مقاومت در دیوارهای صلب

در دیوارهای صلب جهت کاهش مقاومت از ضرایب جدول ۵-۵-۷ استفاده می شود.

ضرایب نیروی مقاوم در دیوارهای انعطاف پذیر ۵-۲-۷-۵-۷

در دیوارهای انعطاف پذیر جهت نیروی مقاوم از ضرایب جدول ۶-۵-۷ استفاده می شود.

ضرایب کاهش نیروی مقاوم در خاکریزها و شیروانی ها ۶-۲-۷-۵-۷

در ترانشه ها جهت کاهش نیروی مقاوم از ضرایب جدول ۷-۵-۷ استفاده می شود.

۷-۶-۸-۴ ضرایب کاهش نیروی مقاوم در دیوارهای خاک مسلح

در دیوارهای خاک مسلح جهت بررسی پایداری خارجی از ضرایب ارائه شده در جدول ۵-۵-۷ استفاده شود و جهت کاهش نیروی مقاوم در بررسی مسلح کننده ها از ضرایب جدول ۸-۵-۷ استفاده می شود.

۷-۶-۸-۵-۶ مهاربندی

۱-۸-۵-۷

مهاربندی ها به عناصر سازه ای اطلاق می شوند که برای نگهداری سازه های نگهبان و انتقال نیروی کششی از آن ها به یک تشکیلات باربر خاکی یا سنگی مورد استفاده قرار می گیرند.

مهاربندی ها شامل انواع زیر می باشند:

الف- سیستم های متشکل از یک سر مهاری، یک طول آزاد مهاری و یک طول ثابت مهاری که با عمل تزریق در زمین تثبیت می شوند.

در این مهارها می توان از رزین، سیمان یا بتن جهت تزریق استفاده کرد. در صورتی که از مهارهای رزین دار استفاده شود می توان ۲ ساعت پس از اجراء آزمایش های مربوطه را انجام داد. همچنین تزریق بتن باید در مهارهای با قطر زیاد (بیشتر از ۲۵۰ میلی متر) انجام شود.

ب- سیستم های متشکل از یک سر مهاری، یک طول ثابت مهاری ولی طول آزاد مهاری ندارد. این سیستم به نام مهارهای مادر معروف هستند.

پ- سیستم های متشکل از یک سر مهاری، یک طول آزاد مهاری و یک بلوک بتنی یا صفحه فولادی در انتهای مهار.

ت- سیستم های متشکل از یک مهار بنج و یک کلمپ مهاربندی.

از مهاربندی ها می توان به عنوان عناصر موقتی یا دایمی سازه نگهبان استفاده کرد. مهاربندی هایی که بیشتر از دو سال مورد استفاده قرار می گیرند باید به عنوان مهاربندی های دایمی طراحی شوند.

۲-۸-۵-۷ طراحی مهارها

۱-۲-۸-۶-۷

برای طراحی مهارها در حالات حدی نهایی سازوکار گسیختگی باید تحلیل و بررسی شود:

• الف- شکست سازه ای مهار یا سر مهارها
• ب- اعوجاج یا خوردگی سر مهار
• پ- در مهارهای تزریق شده، گسیختگی در ناحیه بین خاک و مصالح تزریق شده
• ت- در مهارهای تزریق شده، گسیختگی در ناحیه بین میله مهار و مصالح تزریق شده پیرامون آن
• ث- در مهارهایی که با سیستم بار مرده کار می کنند، گسیختگی به جهت عدم مقاومت کافی بار مرده
• ج- از دست دادن باربری مهار به جهت تغییر شکل زیاد، چرخش سر مهار یا خزش

۴-۲-۸-۶-۷

مشخصات کابل های پیش تنیدگی و میلگردهایی که برای مهاربندی به کار گرفته می شوند، باید براساس آیین نامه های سازه ای مربوطه تعیین شوند. طول آزاد مهاربندی ها باید کمتر از ۵ متر انتخاب گردد.

۳-۲-۸-۵-۷

در مهاربندی هایی که تمام یا قسمتی از آن ها در خارج از زمین ساختگاه قرار می گیرند باید به احتمال قطع آن ها در طول عمر سازه نگهبان توجه ویژه داشت و تمهیدات لازم برای چنین شرایطی را پیش بینی کرد.

۴-۲-۸-۶-۷

گریس دار و پوشش مناسب حفظ گردد و اطراف آن با مواد تزریق پر شود.

۵-۲-۸-۶-۷

آزمایش های حین نصب صورت پذیرد.

۳-۸-۶-۷ آزمایش مهارها

پس از نصب مهارها باید از رسیدن میزان باربری آن ها به حد موردنظر اطمینان حاصل شود. برخی از مهارها به میزان باربری مورد نظر می رسند اما پس از مدتی باربری خود را از دست می دهند. لذا برای کنترل کارایی مهارها باید آزمایش های عملکرد، باربری و خزش بر روی آن ها انجام شود.

۱-۳-۸-۶-۷ آزمایش باربری و خزش

باید مطابق با جدول ۱-۵-۷ آزمایش باربری مهارها در محل انجام شود.

در صورتی که مهارها به صورت موقت استفاده شوند آزمایش ها می تواند به جای %۱۲۵ در بار طراحی انجام شود.

۴-۵-۷ خاکریز پشت دیوار

بهترین نوع مصالح برای خاکریزی، خاک های GW، GP، SW، SP باشند.

در صورتی می توان از خاک های GM، GC، SM، SC استفاده کرد که بتوان از سیستم های زهکشی مناسب استفاده و خاک را همواره در شرایط غیراشباع و رطوبت کم نگه داشت.

اغلب دیگر خاک ها جهت استفاده به عنوان خاکریز مناسب نمی باشند، مگر آنکه تمهیدات لازم با نظر مشاور ذیصلاح (مانند روش های تثبیت با آهک، سیمان و غیره و تامین زهکشی) دیده شده باشد.

۱۰-۵-۷ زهکشی و آب بندی دیوارها

۱-۱۰-۵-۷

اگر دیوار برای فشار هیدرواستاتیکی آب طراحی نشده است ضروری است از سیستم زهکش و فیلتر مناسب در پشت دیوار استفاده شود.

۲-۱۰-۵-۷

دیوارهای زیرزمین باید به صورت آب بندی شده طراحی شوند و فشار احتمالی آب در طراحی لحاظ شود.

```html

پی های عمیق

1-7 پی های عمیق

هدف و دامنه کاربرد

1-1-7

الزامات این فصل مربوط به پی های عمیق با شمع های فشاری (انکایی یا اصطکاکی)، کششی یا تحت بار جانبی است که به وسیله کوبش، فروردن یا فشار، حفاری یا بدون تزریق به کار گرفته می شوند. هم شمع های منفرد و هم گروه شمع ها شامل الزامات این فصل هستند. همچنین مطالب عنوان شده در این فصل مربوط به شمع یا پی های عمیق بتنی، فولادی، چوبی یا ترکیبی از آن ها می باشد.

مبانی طراحی پی های عمیق

2-1-7

گسیختگی ها و تغییر شکل هایی که پی های عمیق معمولاً برای آنها طراحی یا کنترل می شوند به شرح زیر می باشند:

1-1-7

گسیختگی های زیر در هر دو روش طراحی به روش تنش مجاز یا طراحی به روش ضرایب بار و مقاومت باید کنترل شوند:

• الف- ازدست دادن پایداری کل
• ب- گسیختگی ناشی از کمبود ظرفیت باربری شمع ها
• پ- گسیختگی ناشی از "زیرفشار" یا مقاومت کششی ناکافی شمع های کششی
• ت- گسیختگی در زمین ناشی از بارگذاری جانبی شمع ها
• ث- گسیختگی سازه شمع در فشار، کشش، خمش، برش یا کمانش
• ج- گسیختگی همزمان زمین و شمع

2-1-7

تغییر شکل های زیر برای شرایط بهره برداری در هر دو روش طراحی باید کنترل شود:

• الف- نشست بیش از حد مجاز در شمع های فشاری
• ب- بیرون کشیدگی بیش از حد مجاز در شمع های کششی
• پ- دوران بیش از حد مجاز
• ت- تغییرشکل جانبی بیش از حد مجاز
• ث- ارتعاش غیرقابل پذیرش

مقادیر حدی مجاز برای هر یک از موارد الف تا ث برای شرایط بهره برداری با توجه به عملکرد سازه و پایداری آن انتخاب می گردد.

ضمن توجه به عملکرد سازه، باید در نظر داشت که مقادیر مجاز نشست برای شمع تکی مشابه پی متفرد و برای گروه شمع مشابه پی گسترده در نظر گرفته می شود.

بارهای طراحی 3-6-7

ترکیب بارهای وارده 1-3-6-7

کلیه ترکیب بارهایی که در طراحی پی های عمیق در نظر گرفته می شوند بر اساس ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان می باشند.

نیروهای تغییرمکان زمین 2-3-6-7

نیروهای مربوط به تغییرمکان زمین در صورت وجود، باید در طراحی لحاظ شوند. زمینی که شمع ها در آن نصب می شود ممکن است با تغییرمکان های ایجاد شده در اثر تحکیم، بالاآمادگی، بارگذاری های مجاور، بارگذاری های جانبی، خزش خاک و زمین لغزش مواجه گردد. این پدیده ها در شمع ها اثراتی مانند نیروی ناشی از "اصطکاک منفی جدار"، "بالازدگی شمع" و "حرکات جانبی" (و در نتیجه نیروهای جانبی) ایجاد می نماید که طبق الزامات بندهای زیر باید در طراحی شمع منظور شود.

اصطکاک منفی جدار 1-2-3-6-7

در یک گروه شمع، حداکثر نیروی اصطکاک منفی جدار با استفاده از تنش ناشی از سربار اطراف گروه شمع که موجب نشست شده و همچنین با منظور کردن تغییرات فشار آب زیرزمینی مربوط به نوسانات سطح آب، تحکیم یا کوبش شمع های مجاور، باید محاسبه گردد.

افزایش نیروی محوری در شمع ناشی از اثر اصطکاک منفی و مقدار حداکثر آن در تراز صفحه خنثی باید در طرح سازه ای شمع لحاظ گردد.

لحاظ کردن نیروی اصطکاک منفی در ظرفیت باربری صرفاً با توجه به مقایسه نشست ایجادشده ناشی از کل نیروها به نشست مجاز انتخاب می گردد.

بالا زدگی شمع 2-2-3-6-7

بالا زدگی شمع می تواند ناشی از باربرداری، حفاری، یخبندان یا فروبردن شمع های مجاور باشد. همچنین می تواند ناشی از افزایش درصد رطوبت زمین در اثر کندن درختان، توقف برداشت از آب زیرزمینی و در نتیجه بالا آمدن سطح آن، جلوگیری از تبخیر (بر اثر ساختمان سازی جدید) و غیره باشد که عمدتاً در خاک های متورم شونده اتفاق می افتد و باید "فشار بالازدنده" و سایر نیروهای اضافه وارده بر شمع در طراحی لحاظ گردند.

حرکات جانبی 3-2-3-6-7

حرکات جانبی زمین موجب اعمال بارهای جانبی بر روی شمع ها می شود. این بارها در مواردی که یک یا ترکیبی از شرایط زیر رخ دهد باید در طراحی لحاظ شوند:

• سربارهای با مقادیر متفاوت بر روی دو وجه مقابل یک شمع اعمال گردد.
• حفاری های با تراز متفاوت بر روی دو وجه مقابل یک شمع انجام شود.
• شمع در جوار یک خاکریز قرار گیرد.
• شمع در زمین شیبدار که خاک آن در حال خزش است اجرا شود.
• وقتی تغییرمکان جانبی زمین و شمع وجود داشته باشد.

در جایی که امکان گسترش جانبی وجود دارد، باید شمع تحت تأثیر نیروهای جانبی ناشی از گسترش جانبی، ایستا بوده و حرکت نکند یا جابجایی آن در حد مجاز باشد.

شمع تحت بار محوری 4-1-7

در این بخش ضوابط طراحی تحت بار محوری (فشاری یا کششی) شامل ضوابط تعیین ظرفیت باربری، کنترل نشست و تغییرمکان ارائه شده است. اما طراح سایر مواردی که در بخش 2-1-7 ذکر شده را نیز باید کنترل نماید.

ظرفیت باربری 1-4-1-7

برای آنکه یک شمع، بارهای فشاری طراحی را با ایمنی مناسبی تحمل نماید، باید نامساوی زیر در همه حالات حدی نهایی و برای کلیه ترکیبات بارگذاری بر قرار باشد.

\[R_c \geq F_c\] (1-1-7)

در این رابطه:

\[F_c = \text{بار فشاری طراحی}\]

\[R_c = \text{ظرفیت باربری فشاری شمع}\]

1-1-4-6-7- روش های تعیین ظرفیت باربری شمع

تعیین ظرفیت باربری شمع ها می تواند بر اساس روش های زیر صورت گیرد:

• الف- استفاده از روابط تحلیلی که اعتبار آن ها در شرایط مشابه به وسیله آزمایش های بارگذاری (استاتیکی یا دینامیکی) به اثبات رسیده باشد.
• ب- روش های مبتنی بر استفاده مستقیم از نتایج آزمایش های برجا (نفوذ استاندارد، نفوذ مخروط...) که اعتبار آن ها در شرایط مشابه به وسیله آزمایش های بارگذاری (استاتیکی یا دینامیکی) به اثبات رسیده باشد.
• پ- نتایج آزمایش های بارگذاری استاتیکی
• ت- نتایج آزمایش های بارگذاری دینامیکی

تبصره: برای تعیین ظرفیت باربری چنانچه فقط از روش های الف و ب استفاده گردد، نتایج به دست آمده ممکن است دقت لازم را نداشته باشد. لذا به منظور اطمینان از ظرفیت باربری شمع استفاده از نتایج آزمایش های بارگذاری (پ و ت) توصیه می شود.

2-1-4-6-7- استفاده از روابط تحلیلی

باربری فشاری \( R_c \) را می توان از رابطه زیر به دست آورد:

\[R_c = R_b + R_s\] (3-6-7)

در رابطه فوق:

\( R_b \) مقاومت نوک شمع و \( R_s \) مقاومت جداره شمع است که مقادیر آن ها را می توان با استفاده از روابط زیر به دست آورد:

\[R_b = q_b A_b\] (3-6-7)

\[R_s = \sum_{i=1}^{n} q_{si} A_{si}\] (4-6-7)

در این روابط:

qb = ظرفیت باربری نوک شمع

Ab = مساحت مؤثر سطح قاعده نوک شمع

qsI = ظرفیت باربری جداره شمع در لایه i

AsI = مساحت مؤثر سطح جانبی شمع در لایه i

مقادیر qb را می توان با استفاده از روابط محاسباتی معتبر و بر اساس پارامترهای حاصل از نتایج مطالعات ژئوتکنیک یا بهره گیری از نتایج آزمایش های برجا به دست آورد.

الف - ظرفیت باربری نوک شمع qb را می توان از رابطه زیر به دست آورد:

\[q_b = cN_c^* + \overline{q} N_q^*\]

که در آن c چسبندگی خاک در اطراف و زیر نوک شمع و \(\overline{q}\) تنش موثر قائم در تراز نوک شمع است. برای محاسبه \(N_q\) باید از روابط معتبری مانند "مایر هوف"، "وسیک"، "جانبو"، "کولهاس" (مخصوص شمع های درجاریز) یا هر روش دیگری که در مراجع معتبر آمده است، استفاده نمود.

مقاومت نوک را در خاک های چسبنده رسی می توان از رابطه زیر به دست آورد:

\[q_b = N_t \cdot S_u\] (1-1-7)

که در آن \(S_u\) حداقل مقاومت برشی زهکشی نشده خاک رس در تراز نوک شمع است. \(N_t\) ضریب ظرفیت باربری است که تابعی از قطر شمع است و به شرح زیر تعیین می شود:

• برای قطر شمع کوچکتر از 0/5 m برابر 9
• برای قطر شمع بین 0/5 m تا 1 m برابر 7
• برای قطر شمع بزرگتر از 1 m برابر 6

ب - مقاومت باربری جدار شمع در لایه i را می توان از هر یک از روش های تنش کل (مانند α یا تنش موثر (مانند β) محاسبه نمود.

در روش تنش کل مقدار qsi از فرمول زیر حاصل می گردد:

\[q_{si} = \alpha \times S_u\]

که در آن Su مقاومت برشی زهکشی نشده و \(\alpha\) ضریبی است که در محدوده 0/5 تا 1 تغییر می کند.

بر اساس روش تنش موثر \(\beta\) مقاومت واحد جداره شمع در خاک های غیرچسبنده و در هر عمق z در طول شمع از رابطه زیر به دست می آید:

\[q_{si} = \beta \sigma_v^t\] (8-6-7)

که در آن \(\beta\) فاکتور مقاومت جدار و \(\sigma_v^t\) تنش قائم مؤثر خاک در کنار شمع در عمق z است. فاکتور مقاومت جداره \(\beta\) به طور کلی در دامنه 1/5 تا 2/2 تغییر می کند.

پ- در انتخاب روابط تحلیلی، برای استفاده در یک پروژه، باید به عوامل زیر توجه شود:

• نوع خاک شامل: دانه بندی، کانی شناسی، شکل ذرات، پیش تحکیمی، قابلیت تراکم یا فشردگی و تراوایی.
• روش اجرای شمع شامل: شمع های درجاریز یا کوبیده شده (کوبشی یا ارتعاشی)، طول، قطر و مصالح شمع.
• نوع آزمایش خاک: شامل شرایط زهکشی، سرعت بارگذاری، میزان دست خوردگی، .....

ت- در محاسبه مقاومت نوک شمع باید به مقاومت ناحیه ای از زمین که بر روی آن تأثیر می گذارد توجه داشت. در این رابطه باید اثرات لایه ضعیف در این ناحیه را که بر روی مقاومت نوک شمع تأثیر قابل ملاحظه دارد، به حساب آورد. در مواردی که لایه ضعیفی در ژرفای کمتر از 3 برابر قطر نوک شمع در زیر آن وجود دارد، باید سازوکار گسیختگی سوراخ کننده را در محاسبات ظرفیت باربری منظور داشت.

استفاده مستقیم از نتایج آزمایش های برجا 4-1-4-6

در روش استفاده مستقیم از نتایج به دست آمده از آزمایش های برجا (مانند نفوذ استاندارد، نفوذ مخروط، ...)، پارامترهای حاصل از آزمایش مستقیم ها در تخمین توان باربری شمع مورد استفاده واقع می شوند که روابط حاصله بیشتر جنبه تجربی دارند. در این خصوص باید به نکات زیر توجه داشت:

• الف- آزمایش باید تا عمق کافی پایین تر از تراز نوک شمع انجام شده باشد.
• ب- چنانچه جدار شمع در لایه های مختلفی قرار دارد، باید آزمایش در نقاط کافی در هر لایه انجام شده باشد.
• پ- هر روش برای نوع بخصوصی از روش اجرای شمع و خاک پیشنهاد شده است و تحلیل ها به شرطی معتبر است که با جزئیات طراحی و اجرائی شمع منطبق باشند.

4-1-4-2- استفاده از آزمایش بارگذاری استاتیکی

در مواردی که آزمایش بارگذاری شمع انجام می شود، ظرفیت باربری طراحی را باید با نتایج این آزمایش تدقیق نمود. در این مورد باید به نکات زیر توجه داشت:

• الف- نتایج آزمایش بارگذاری شمع در یک ساختگاه تنها با شرط اجرا در شرایط یکسان "شمع های آزمایش" و "شمع های اصلی" قابل استفاده است.
• ب- قطر و طول شمع های آزمایشی باید تا حد امکان با قطر شمع های اصلی یکسان باشد. در صورت اختلاف بین قطرهای این دو، نسبت قطر شمع آزمایشی به شمع اصلی باید کمتر از نیم باشد.
• پ- تعیین ظرفیت باربری طراحی از روی منحنی نیرو - نشست باید بر اساس یک روش معتبر انجام شود.

5-1-4-3- استفاده از آزمایش دینامیکی

• الف- نتایج آزمایش های بارگذاری دینامیکی شمع ها می تواند در تعیین ظرفیت باربری مورد استفاده قرار گیرد، مشروط بر آنکه اولاً مطالعه ژئوتکنیک کامل برای ساختگاه انجام شده باشد، ثانیاً نتایج این آزمایش ها با آزمایش های استاتیکی بر روی شمع های مشابه به لحاظ نوع، طول، سطح مقطع و در شرایط خاک مشابه کالیبره شده باشد.
• پ- نتایج آزمایش های دینامیکی همواره باید در ارتباط و مقایسه با یکدیگر مورد استفاده قرارگیرند. این آزمایش ها را می توان به عنوان روشی برای تعیین یکنواختی عملکرد شمع ها به کار گرفت و از آنها برای تشخیص شمع های ضعیف، مسئله دار و آسیب دیده نیز استفاده نمود.

7-1-4-3- تحلیل معادله موج (WEAP)

در مواردی که ظرفیت باربری نهایی شمع های فشاری کوبشی با استفاده از تحلیل های معادله موج تعیین می شود، اعتبار این تحلیل ها باید با توجه به عملکرد قبلی آن ها در آزمایش های بارگذاری استاتیکی روی نمونه شمع های مشابه، با طول و مقطع مشابه، و در شرایط زمین یکسان تأیید شده باشد.

پارامترهای مورد استفاده در تحلیل معادله موج را در مواردی که آزمایش بارگذاری دینامیکی بر روی شمع های آزمایشی انجام شده باشد، می توان مورد تجدید نظر قرار داد و اصالح کرد. در این صورت باید به انجام آزمایش در شرایط کوبش اولیه یا کوبش مجدد توجه داشت.

نتایج تحلیل معادله موج بیشتر برای طراحی شرایط و ابزار کوبش (مانند ظرفیت چکش مورد نیاز، بالشتک چکش و شمع، ....) و همچنین زمان کوبش و قابل کوبش بودن شمع تا عمق مورد نظر استفاده می گردد. در این صورت باید نتایج به صورت "تحلیل قابلیت کوبش" و گراف های حاصل از "ظرفیت باربری" ارائه گردند.

آزمایش دینامیکی شمع (DLT) 7-1-4-6-7

نتایج آزمایش های بارگذاری دینامیکی شمع ها می تواند در تعیین ظرفیت باربری مورد استفاده قرار گیرد مشروط بر آنکه اولاً مطالعه ژئوتکنیک کامل برای ساختگاه انجام شده باشد، ثانیاً نتایج این آزمایش ها با آزمایش های استاتیکی بر روی شمع های مشابه به لحاظ نوع، طول سطح مقطع و در شرایط خاک مشابه کالیبره شده باشد.

نتایج آزمایش های دینامیکی همواره باید در ارتباط و مقایسه با یکدیگر مورد استفاده قرارگیرند. این آزمایش ها را می توان به عنوان روشی برای تعیین یکنواختی عملکرد شمع ها به کار گرفت و از آن ها برای تشخیص شمع های ضعیف، مسئله دار و آسیب دیده نیز استفاده نمود.

8-1-4-6-7

در صورتی که نتایج ظرفیت باربری حاصل از آزمون های بارگذاری شمع با نتایج حاصل از روش های تحلیلی و روش استفاده مستقیم از نتایج آزمایش های برجا متفاوت باشد باید شمع ها بر اساس آزمون های بارگذاری طراحی گردند.

9-1-4-6-7

در صورتی که نتایج ظرفیت باربری حاصل از آزمون های بارگذاری شمع با روش های استفاده مستقیم از نتایج آزمایش های برجای معتبر و مرتبط با شمع مثل "نفوذ مخروطی یا پرسیومتر" متفاوت باشد باید شمع ها بر اساس هر دو معیار و با نظر کارشناس ژئوتکنیک طراحی گردند.

نشست شمع ها 2-4-6-7

1-2-4-6-7

محاسبه نشست شمع ها می تواند هر یک از موارد زیر را شامل شود:

• الف- نشست شمع های منفرد
• ب- نشست اضافی ناشی از عملکرد گروهی شمع ها

2-2-4-6-7

در تحلیل گروه شمع بخصوص در خاک های ریزدانه باید به اثر زمان بر نشست کل مانند تحکیم و خزش خاک توجه داشت.

3-4-1- شمع های کششی

برای آنکه یک شمع، بارهای طراحی را با ایمنی مناسبی در مقابل گسیختگی کششی تحمل نماید، باید نامساوی زیر در همه حالات حدی نهایی و برای کلیه ترکیبات بارگذاری برقرار باشد:

\[R_t \geq F_t\] (9-6-7)

در این نامساوی:

\( F_t \) = بار محوری کششی طراحی

\( R_t \) = باربری کششی شمع

2-3-4-1-

در تعیین ظرفیت باربری شمع های کششی، دو نوع سازوکار گسیختگی باید در نظر گرفته شود.

• الف - بیرون آمدن شمع ها از زمین به صورت منفرد
• ب - بالا آمدن بلوک زمین حاوی گروه شمع

2-3-4-1-

نیروی مقاوم کششی، چه در حالت منفرد و چه در حالت گروهی، با استفاده از رابطه (10-6-7) محاسبه می شود:

\[R_t = W_t + F_s - U_{uplift}\] (10-6-7)

در این رابطه:

\( W_t \) = وزن شمع ها و وزن بلوک خاک (در گروه شمع)

\( F_s \) = مقاومت جانبی جدار شمع و خاک یا مقاومت برشی خاک در مرز بلوک خاک (در گروه شمع)

\( U_{uplift} \) = برآیند نیروهای رو به بالای طراحی ناشی از فشار آب بالارنده در زیر بلوک خاک.

3-4-1-

در تعیین ظرفیت باربری بلوک خاک باید کوچکترین دو مقدار "ظرفیت باربری کششی گروه شمع" و "مجموع ظرفیت باربری کششی شمع" در نظر گرفته شود.

3-4-1-

در بارگذاری های متناوب، باید اثر تکرار بار بر روی کاهش ظرفیت باربری کششی شمع ها در نظر گرفته شود.

3-4-1-

مقاومت اصطکاک جدار کششی شمع های منفرد 0/7 تا 0/8 اصطکاک جدار شمع در حالت فشاری لحاظ شود، مگر آنکه آزمایش بارگذاری استاتیکی کششی انجام شده باشد.

5-1-7 شمع های تحت بار جانبی

1-5-6-1 ظرفیت باربری جانبی

جهت طراحی شمع ها تحت بار جانبی باید نامساوی زیر در همه حالات حدی نهایی و برای کلیه ترکیبات بارگذاری برقرار باشد.

\[R_{tr} \geq F_{tr}\] (11-2-7)

در این نامساوی:

\[F_{tr} = \text{بار جانبی طراحی}\]

\[R_{tr} = \text{مقاومت جانبی شمع}\]

1-1-8-1

در ارزیابی ظرفیت باربری جانبی شمع ها یکی از سازوکارهای گسیختگی زیر باید در نظر گرفته شود:

• الف - در شمع های کوتاه چرخش یا انتقال شمع به عنوان یک جسم صلب
• ب - در شمع های بلند و لاغر گسیختگی خاک همراه با تسلیم موضعی و تغییرمکان خاک جلوی شمع در ناحیه بالای آن
• پ - در هر یک از حالت های الف و ب برای تحلیل ظرفیت شمع می توان از روش های تحلیل تعادل حدی معتبر استفاده نمود.
• ت - در ارزیابی ظرفیت باربری جانبی گروه شمع ها باید اثر گروهی آن ها در نظر گرفته شود.
• ث - در تحلیل شمع های تحت اثر بار جانبی باید احتمال گسیختگی سازه ای شمع در زیر سطح زمین بررسی شود.

2-1-9 تغییرمکان جانبی

1-2-5-1

در ارزیابی تغییرمکان جانبی بالای شمع ها باید سختی زمین، سختی جانبی هر یک از شمع ها، گیرداری شمع ها در سر شمع، اثر گروهی شمع ها و همچنین اثر رفت و برگشت بارها در نظر گرفته شود.

2-2-5-1

پاسخ شمع ها تحت بار جانبی به طور کامل غیرخطی است و فقط در صورتی که حداکثر تغییرشکل جانبی شمع کوچک باشد (کمتر از 1 درصد قطر)، مصالح شمع رفتار خطی داشته باشد و بارگذاری نیز یک طرفه باشد، می توان از روش هایی که از فرض خطی بودن رفتار خاک استفاده می کنند، استفاده نمود.

P-7

از روش منحنی های P-y می توان در تحلیل استفاده نمود، به شرط آنکه از منحنی های مناسب برای خاک های اصطکاکی و چسبنده استفاده گردد.

4-2-5-1-2

در آزمایش بارگذاری جانبی باید مدل تحلیلی برای شرایط آزمایش با تحلیل برگشتی صحت سنجی شود. در گروه شمع با سرشمع صلب و اتصال گیردار، پس از صحت سنجی مدل تحلیلی برای شمع با سر آزاد، باید منحنی نیرو-جابجایی شمع با سر گیردار تحلیل شود.

3-1-7 گروه شمع

در تحلیل میزان بار انتقال یافته به شمع ها باید مشخصات هندسی و مکانیکی کلاهک سرشمع، موقعیت و طول شمع ها، نحوه اتصال سرشمع، سختی شمع ها و مشخصات بارهای وارده مورد توجه قرار گیرد. در این مبحث انواع گروه شمع از نظر تحلیل و طراحی مورد توجه است. در این مبحث گروه شمع به دو حالت "گروه شمع کلاهکی" و "رادیه-شمع" تقسیم شده است. بسته به نوع گروه شمع فرضی در طراحی، اندرکنش خاک و اجزاء مختلف سازه ای مانند شمع ها و سرشمع باید به درستی بررسی شود. موارد مطرح شده در این مبحث در ارتباط با گروه شمع کلاهکی می باشد.

1-1-1-1 ظرفیت باربری گروه شمع

از آنجا که ظرفیت باربری هر شمع در گروه با ظرفیت باربری شمع تکی تفاوت دارد، باید ضریب موسوم به اثر گروهی یا بازدهی گروه در محاسبه ظرفیت باربری گروه شمع در نظر گرفته شود.

ضرایب بازدهی گروه شمع به فاصله و قطر شمع ها، نوع خاک و روش اجرای شمع بستگی دارد. ضریب بازدهی گروه شمع در هر پروژه باید با توجه به شرایط آن پروژه و براساس استفاده از داده ها و روابط تجربی متناسب تعیین گردد.

2-1-1-2 نشست گروه شمع

نشست گروه شمع با توجه به نکات زیر تعیین گردد:

1-2-6-7

تخمین اولیه نشست گروه شمع را می توان با فرض پی گسترده معادل تخمین زد. عمق پی گسترده معادل باید با توجه به نسبت باربری نوک و جدار شمع تعیین گردد.

2-2-6-7

محاسبه نشست نهایی گروه شمع با مدل سازی خاک با فنر (مدل وینکلر) دقت کافی ندارد و باید تحلیل گروه شمع با لحاظ نمودن اندرکنش های مختلف بین شمع و خاک انجام گیرد.

نشست شمع ها، به ویژه گروه شمع را می توان با تحلیل نتایج آزمایش بارگذاری تعیین نمود. اما اگر آزمایش از نوع آهسته و حتی طولانی باشد نمی توان برای محاسبه نشست ناشی از تحکیم، از نتایج آزمایش بارگذاری استفاده نمود.