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. اینکه 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

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 \( B \) ( \( D < 3B \) ) ساخته می شوند. این پی ها شامل: پی های منفرد، نواری، شبکه ای و گسترده هستند. پی های سطحی ممکن است از جنس مصالح بنایی بتنی یا بتن آرمه 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 ( \( D > 10B \) ). این پی ها شامل انواع شمع ها، دیوارک ها و دیوارهای جداکننده می شوند. پی های عمیق در ساختمان ها معمولاً به وسیله یک سازه میانی که کلاهک یا سرشمع نامیده می شود، بارهای سازه را به زمین منتقل می نمایند.

ج- پی های نیمه عمیق: به پی هایی گفته می شود که در حد فاصل بین پی های سطحی و پی های عمیق قرار دارند. پی های صندوق ای معمولاً 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.

3-3-1-7 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 تسلیح 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) لایه های زمین می شود. این اقدامات شامل بررسی نقشه های زمین شناسی و زمین شناسی مهندسی با مقیاس مناسب، بررسی گزارش لایه های زمین در ساختگاه های مجاور، بازدید از برش ها و مقاطع موجود خاک مورد نظر، انجام مطالعات ژئوفیزیک و ژئوتکنیک با حفر گمانه یا 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، ابستایی 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 لایه بندی پیچیده:

لایه بندی زمینی که لایه های خاک آن منحنی 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 تغییر لایه بندی مشکل باشد، لایه بندی پیچیده است. در سایر شرایط که لایه بندی یکنواخت است، به آن لایه بندی ساده اطلاق 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 2800 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.

1-2-4-1-7 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.

2-2-4-1-7 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 ملاحظات 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 کلیة مشخصات و پارامترها باید بر اساس اطلاعات 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 مرزی 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 0/15 نسبت به مقدار میانگین نتایج تمام آزمایش ها نباشد. در صورتی که در نتایج هر یک از آزمایش ها انحراف بیش از 0/15 نسبت به میانگین مشاهده شود، لازم است آزمایش های اضافی انجام شود تا زمانی که انحراف از نتایج هیچ یک از آزمایش ها نگرید 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 یا 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 ها اقدام شود.

2-7 ملاحظات طراحی و شناسایی ژئوتکنیکی زمین

1-2-7 اهداف شناسایی ژئوتکنیکی

1-1-2-7 گردآوری، انجام بررسی ژئوتکنیکی و اطلاعات داده ها

گردآوری، انجام بررسی ژئوتکنیکی و اطلاعات داده ها باید همواره مبتنی بر ثبت شده بوده و با دقت مورد تفسیر قرار گیرند. این داده ها افزون بر اطلاعات ژئوتکنیکی شامل داده های زمین شناسی عمومی، زمین شناسی مهندسی، زمین ریخت شناسی، آرزه خیزی، هیدرولوژی، هیدرونولوژی و پیشینه ساختگاه می باشند. این شناسایی شامل بررسی لایه 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

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 شرایط زمین (مشخصات ژئوتکنیکی) ... (جابجایی محل سازه، تغییر تعداد طبقات سازه، تغییر ...)، شناسایی ژئوتکنیکی باید متناسب با این تغییرات مورد بررسی مجدد قرار گیرد.

2-2-7 مراحل بررسی های ژئوتکنیکی

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

1. بررسی های مقاومتی
2. بررسی های طراحی
3. 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

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 حین 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.

3-2-7 الزامات بررسی های ژئوتکنیکی

با توجه به نوع بررسی ژئوتکنیکی مدنظر، الزامات متفاوتی مطابق بندهای 1-3-2-7 الی 3-3-2-7 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.

1-3-2-7 الزامات بررسی های مقدماتی

1-1-3-2-7 موارد بررسی و جمع آوری

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)
• آرزه خیزی منطقه

2-1-3-2-7 گزارش بررسی مقدماتی

گزارش بررسی مقدماتی باید شامل موارد ذیل باشد:

• درج نوع بررسی انجام شده (بررسی مقدماتی) در گزارش ارائه شده الزامی می باشد.
• توصیفات، 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.
• تعادله 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 از 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.

4-2-7 ملاحظات طراحی و شناسایی ژئوتکنیکی زمین

1-4-2-7 ملاحظات بارگذاری

1-1-4-2-7 بارها و اثرات

در طراحی ژئوتکنیکی باید علاوه بر بارهای وارد از سازه به پی، به بارها و اثرات ناشی از عوامل زیر توجه داشت:

• وزن خاک، سنگ و آب
• تنش های برجای زمین
• فشارهای هیدرواستاتیک آب های آزاد، فشار آب های زیرزمینی، نیروی جریان آب
• بار حاصل از خاکبرداری 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 فروریزش (رسندگی)، جمع شدگی و تورم خاک
• حرکات و بارهای ناشی از اثر زلزله، ارتعاشات و انفجارها

2-1-4-2-7 نیروهای بسیج شده

برخی از نیروها به تبع تغییرمکان های به وجود آمده در خاک بسیج می شوند. مانند نیروهای 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.

3-1-4-2-7 تحلیل برهم کنش سازه و خاک

در موارد خاص از جمله حساسیت سازه به نشست، ممکن است تحلیل برهم کنش بین سازه و خاک ضروری گردد. در طراحی و ساخت هر سازه باید اثرات مخرب آن بر محیط و سازه های مجاور پیش بینی شده و راهکار مناسب ارائه شود.

2-4-2-7 الزامات بررسی های کنترلی

1-2-4-2-7 کنترل های مضاعف مربوط به خاک و سنگ

• الف- خواص ژئوتکنیکی خاک ها و سنگ هایی که سازه در داخل یا روی آن بنا می شود باید کنترل گردد. احتمال دارد بررسی های اضافی ساختگاه نیز ضروری باشد. نمونه هایی از این سنگ ها را می توان بازبینی و آزمایش کرد و خواص شاخص، مقاومتی و تغییر شکلی آنها را تعیین نمود.
• ب- در صورتیکه بررسی های بیشتری برای تعیین جزئیات خواص زمین یا شرایط خاک برداری و خاکریزی که از نظر طراحی دارای اهمیت است، ضروری گردد باید اقدامات لازم زیرنظر مهندس ذیصلاح انجام گیرد.
• ج- شواهد غیرمستقیم در مورد خواص ژئوتکنیکی زمین، مانند اطلاعات شمع کوبی، باید ثبت و از آنها برای تفسیر شرایط زمین استفاده شود.
• د- چنانچه در حین اجرا با خاک های مسئله دار، خاک های زیرشی، حفره های زیرزمینی، گسلش و بهینه های خردشده که قبلاً دیده نشده مواجه شوند باید مورد توجه قرار گیرد.
• ه- به منظور پایش گودبرداری ها در موارد حساس ممکن است استفاده از ابزارگذاری به منظور رفتارسنجی ضروری گردد. در این مورد برداشت اطلاعات به فواصل زمانی تعیین شده و توام با شرایط جدید محیطی و ژئوتکنیکی ( ناشی از تغییرات فصلی، بارندگی های معتدل یا شدید، وقوع زمین لرزه و غیره) باید انجام پذیرد.

2-2-4-2-7 کنترل های مضاعف مربوط به آب زیرزمینی

در مواردی که شرایط آب زیرزمینی تاثیر مهمی بر روش ساخت یا عملکرد سازه داشته باشد، کنترل ها باید با مشاهده مستقیم انجام شود. در این موارد باید به نکات زیر توجه داشت:

• مشاهده و ثبت سطح آب در گمانه ها و لوله های قائم و نوسان آن در خلال زمان
• ارزیابی هیدروژئولوژیکی ساختگاه شامل عوارضی نظیر سفره های آب آرتزین یا معلق با تغییرات جزرو مدی در ساحل ها
• مشخصه های جریان آب زیرزمینی و رژیم فشار حفره ای را می توان توسط "پیزومتر" به دست آورد، که ترجیحاً باید قبل از شروع عملیات ساختمانی نصب شده باشند. در بعضی موارد ممکن است ضرورت داشته باشد پیزومترها را به فاصله زیادی از ساختگاه به عنوان بخشی از شبکه رفتارسنجی نیز نصب کرد.

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.

3-2-4-2-7 گزارش بررسی های کنترلی

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- رخداد گسیختگی و ناپایداری در حین اجرا
• ج- تجزیه و تحلیل بر اساس مشاهدات جدید و مطالعات دیگر تکمیلی و ارائه پیشنهاد در صورت لزوم.

3-4-2-7 ملاحظات دوام

1-3-4-2-7 ارزیابی شرایط محیطی

در طراحی ژئوتکنیکی، شرایط محیطی داخلی و خارجی باید در مرحله طراحی ارزیابی شده 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.

2-3-4-2-7 ملاحظات دوام مصالح

در طراحی برای دوام مصالح به کاربرده شده در خاک باید به موارد زیر توجه داشت:

• در سازه های ژئوتکنیکی مانند خاک های مسلح و خاک های میکروپایل گذاری 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

1-3-7 هدف

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

2-3-7 تعاریف

1-2-3-7 انواع گودبرداری

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

• گروه اول گودهایی هستند که در کلیۀ شرایط دوران عملکرد، پایداری و تغییرشکل مجاز در آن بدون هیچ گونه حفاظتی تأمین شده باشد.
• گروه دوم گودهایی هستند که در کلیۀ شرایط دوران عملکرد، پایداری و تغییرشکل مجاز در آن با دو مکانیزم مختلف زیر تأمین شده باشد:
  1. با استفاده از بسیج نیروهای داخلی خاک و عناصر مسلح کننده خاک
  2. با استفاده از سازه نگهبان

2-2-3-7 گود موقت و دائم

گودها یا دائمی اند یا موقت. گود موقت گودی 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.

1-2-3-3-7 پایدارسازی موقت

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

2-2-3-3-7 مدت پایدارسازی موقت

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

3-3-7 ملاحظات کلی

الزامات و مبانی در طراحی و اجرای گودها در این مبحث برای گودبرداری های کمتر از 20 متر 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 تغییرشکل ها 0/20 کاهش و ضرایب اطمینان باربری 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 تغییرشکل ها و ناپایداری های زیر در آن به وجود آید:

• برآمدگی و تورم کف گود، که می تواند در شرایطی به جوشش و ناپایداری کف بینجامد.
• تغییرمکان 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 تأثیرگذار باشد و باید کنترل شود.

2-3-3-7 انتخاب و طراحی سیستم های نگهدارنده

در بررسی ناپایداری گودبرداری ها، انتخاب و طراحی سیستم های نگهدار آن ها، موارد زیر باید مورد نظر قرار گرفت:

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

4-3-3-7 روش های پایدارسازی

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

1. الف - ایجاد شیب پایدار
2. ب - میخکوبی یا اجرای میل مهار
3. پ - دیوارهای مهارشده با تیرک از جلو
4. ت - دیوارهای مهارشده با میل مهار از پشت
5. ث - استفاده از سیستم های نگهبان خرپایی
6. ج - استفاده از سیستم شمع ها و دیوارک های طره ای
7. چ - استفاده از سیستم شمع های به هم پیوسته با یا بدون مهار
8. ح - سایر روش ها

5-3-3-7 کنترل گسیختگی ها و تغییرشکل ها

در گودبرداری ها باید گسیختگی ها و تغییرشکل های متداول به شرح زیر کنترل شود:

• الف - ناپایداری دیواره گود
• ب - نشست و تغییرمکان محیط اطراف و ساختمان های مجاور گود
• پ - ریزش
• ت - بالازدگی کف گود بر حسب مورد
• ث - جوشش ماسه از کف گود (در صورت بالا 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

1-3-3-7 ارزیابی خطر گودبرداری

به منظور واگذاری طراحی، اجرا و نظارت گودبرداری و تبیین مسئولیت ها به مرجع ذیصلاح، ارزیابی خطر گودبرداری باید طبق الزامات بندهای 1-6-3-3-7 تا 11-6-3-3-7 صورت گیرد. جهت ارزیابی خطر گود قائم لازم است هر سه شرط تعیین شده برای هر دسته در جدول 1-3-7 برقرار باشد. در صورتی که هر سه شرط مذکور به طور همزمان برقرار نباشد، خطر گود با توجه به 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.

1-6-3-3-7 عمق بحرانی

عمق بحرانی \( h_c \) از رابطه زیر محاسبه می شود.

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

که در آن:

\( h_c \) بر حسب متر، عمقی است که از نظر تئوری، به دلیل وجود چسبندگی در خاک، دیوارۀ 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، \( \gamma \) وزن مخصوص خاک بر حسب کیلونیوتن بر مترمکعب، \( k_a \) ضریب فشار افقی زمین در حالت فعال و \( q \) تنش ناشی از سربار کنارۀ گود بر حسب کیلوپاسکال می باشد. مقادیر منفی \( h_c \) معادل صفر در نظر گرفته شود.

2-6-3-3-7 اثر بار ساختمان مجاور

اگر فاصله ساختمان مجاور از لبه گود کمتر از عمق گود باشد، باید تنش حاصل از کل بار ساختمان (q) در محاسبات پایداری گود در نظر گرفته شود.

3-6-3-3-7 اثر آب

در صورت حضور آب یا رطوبت قابل توجه، به کاهش \( h_c \) با توجه به اثر آب بر خواص خاک در رابطه بالا توجه شود.

1-1-3-3-7 شرایط خطر زیاد یا بسیار زیاد

اگر تراوش آب در گود موجود باشد همواره خطر گود زیاد یا بسیار زیاد است.

اگر خاکی که در آن گودبرداری انجام می شود دستی یا فاقد چسبندگی قابل اعتماد باشد، خطر گود با توجه به معیارهای دیگر زیاد یا بسیار زیاد است.

چنانچه ساختمان موجود در حوزۀ تأثیر ناپایداری گود دارای یکی از مشخصات در بندهای زیر 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 ملکی با بیشتر

2-1-3-3-7 تأسیسات شهری

در صورت وجود تأسیسات شهری عمده (مانند خطوط اصلی آب، گاز و مخابرات) در مجاورت گود، خطر گود زیاد یا بسیار زیاد ارزیابی می شود.

8-1-3-3-7 مسئولیت طراحی

در صورتی که خطر گود مطابق با جدول 1-3-7 معمولی باشد، مسئولیت طراحی گودبرداری بر عهده مهندس طراح ساختمان خواهد بود. البته توصیه می شود کارفرما در کنار مهندس طراح در پایدارسازی گود از یک مهندس ذیصلاح استفاده نماید.

در صورتی که خطر گود مطابق با جدول 1-3-7 زیاد باشد، مسئولیت طراحی گودبرداری باید بر عهده یک شرکت مهندسی ژئوتکنیک ذیصلاح واگذار شود. نظارت بر اجرای عملیات بر عهدة ناظر ذیصلاح 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 ذیصلاح، عملیات پایدارسازی گود توسط پیمانکار ذیصلاح و نظارت بر اجرای عملیات توسط ناظر ذیصلاح 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.

2-3-3-7 تحلیل پایداری و تغییرشکل گود

در صورت وجود بنا در حوزۀ تأثیر ناپایداری گود، طراحی ها باید با در نظر گرفتن تغییرشکل ها انجام پذیرد. در این موارد تنها تأمین پایداری جداره های گود کافی نیست. در این موارد تغییرمکان افقی و قائم مجاز باید با توجه به شرایط و ویژگی های ذکر شده مطابق بند 2-3-3-8 تعیین گردد.

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 تغییرشکل گود و تغییرشکل های القایی زیر ساختمان مجاور توجه ویژه داشت و چنانچه این تغییرشکل 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.

5-7-3-4-7 بار ساختمان های مجاور

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

6-7-3-4-7 بار زلزله در شرایط موقت

برای تحلیل گود در شرایط موقت در نظر گرفتن بار زلزله الزامی نیست.

7-7-3-4-7 بار زلزله و دوام مصالح

در صورتی که گود دائم باشد باید نیروی زلزله لحاظ شود و در انتخاب ضریب اطمینان مناسب، دوام مصالح نیز مورد توجه قرار گیرد.

8-7-3-4-7 ضرایب اطمینان در حضور ساختمان

در صورت وجود ساختمان در حوزه تأثیر ناپایداری، ضرایب اطمینان در جدول 3-3-4-7 باید 1/5 در نظر گرفته شود.

9-7-3-4-7 کاهش ضریب اطمینان در طول زمان

باید توجه داشت که در بسیاری از خاک ها بر حسب شرایط نوع و بافت خاک و کانی های تشکیل دهنده ی آن، امکان کاهش ضریب اطمینان در طول زمان موجود است. در چنین شرایطی ضریب اطمینان باید متناسباً افزایش یابد.

4-3-7 تحلیل تغییرشکل گود و سازه های مجاور

1-4-3-7 تعیین تغییرشکل ها

تغییرشکل گود و سازه های مجاور آن باید از روابط معتبر یا مدل سازی های عددی صحت سنجی شده، به دست آید. باید از صحت پارامترهای ورودی به مدلسازی عددی نیز اطمینان حاصل کرد. تغییرشکل 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.

2-4-3-7 محدودیت تغییرمکان ها

تغییرمکان های افقی و قائم ساختمان مجاور گود اعم از تغییرمکان یکنواخت یا غیریکنواخت باید کمتر از حدود مجاز باشد.

5-3-7 تغییرشکل های مجاز

حدود مجاز تغییرشکل ها و تغییرمکان 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.

6-3-7 زهکشی

چنانچه برای تأمین فضایی جهت انجام مناسب عملیات گودبرداری در محیط آب دار نیاز به زهکشی داشته باشد باید به تغییرشکل های زمین اطراف گود زهکشی شده توجه ویژه مبذول گردد. استفاده از زهکشی به جای آب بندی ساختمان در دوران بهره برداری مستلزم 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.

7-3-7 پایش و کنترل

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.

1-7-3-7 اهداف ابزارگذاری و پایش

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

2-7-3-7 برنامه پایش

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 ذیصلاح 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.

3-7-3-7 نصب ابزار پایش

بخشی از ابزار پایش باید قبل از شروع عملیات گودبرداری نصب و قرائت شوند به همین دلیل لازم است انتخاب مهندس ذیصلاح انجام دهندۀ این امر و تنظیم برنامه پایش قبل از شروع عملیات سامان یابد.

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

طراح گودبرداری مسئولیت تهیه ی برنامه پایش را به عهده دارد.

مسئولیت اجرای روزمرۀ برنامه پایش شامل تأمین نصب، قرائت، پردازش، اعلام خطر به عهدۀ 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.

4-7 پی سطحی

هدف ۱-۴-۷

های منفرد، نواری، گسترده و مرکب است. برخی از این های سطحی نظیر پیالزامات این فصل مربوط به پی

ای نیز بشود. مطالب این فصل های نیمه عمیق مانند پی صندوقهاینمایی از پیالزامات ممکن است شامل گونه

باشد.های بتنی، فوالدی، چوبی و مصالح بنایی میدر خصوص پی

های سطحی ملاحظات طراحی پی ۲-۴-۷

شوند: ها طراحی یا کنترل می شوند، به شرح زیر تقسیم میحاالتی که پی های سطحی معموالً برای آن

می:شوند مواردی که در حالت حدی نهایی کنترل

از دست رفتن پایداری کلی پی -۱ الف

ها باید کنترل شود. پی های واقع در ها و اجزای آنگسیختگی ناشی از فقدان پایداری کلی در کلیه پی

محل :های زیر باید مورد توجه ویژه قرار گیرند

دار، چه به صورت طبیعی و چه به صورت خاکریزی یا خاکبرداری در نزدیکی و یا روی ساختگاه شیب شده

های نگهبان ها با سازهدر نزدیکی گردبرداری ها، مخازن آب یا سواحل دریاها ها، کانالدر نزدیکی رودخانه های مدفون در نزدیکی معادن در حال بهره برداری با سازه در این موارد باید نشان داده شود که پایداری کلی خاک و سازه پی با ضریب اطمینان کافی تأمین است.

(کمبود مقاومت) الف-: گسیختگی خاک ناشی از کمبود ظرفیت باربری

برای آنکه یک پی در برابر گسیختگی ناشی از کمبود ظرفیت باربری ایمنی کافی داشته باشد، باید رابطه زیر

در همه حاالت حدی نهایی و برای کلیه ترکیبات بارگذاری برقرار باشد.

\[F\leq R\]

39

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 با بابد کلیة ضرایب کاهنده یا 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 با بابد 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 نهضته های چند لایه ای است، پارامترهای ژئوتکنیکی هر لابه باید در محاسبه R منظور شود.

الف: “گسیختگی خاک ناشی از لغزش پی”

در پی هایی که بارهای مورب 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:

\[H \leq S + P_p\]

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: نیروی رانشی مقاوم جلوی سازه پی است که در اثر حرکت نسبی پی و زمین می تواند بسیج شود. این نیرو با توجه به ملاحظات الف-۲-۳ تعیین می شود.

40

الف۱-۳: نیروی برشی مقاوم (S) در شرایط زهکشی شده و زهکشی نشده (بلندمدت و کوتاه مدت) به شرح زیر محاسبه می شوند:

الف۱-۳-۱: خاک در شرایط زهکشی شده که در این رابطه \( P' \) مؤلفه قائم بارهای طراحی مؤثر دارد به پی است.

۵. زاویه اصطکاک بین سطح زیرین سازه پی با خاک است. در پی های ساخته شده با بتن درجاً ۶ برابر با زاویه اصطکاک داخلی \( (\phi) \) و در پی های با بتن پیش ساخته معادل \( \frac{۲}{۳} \phi \) است.

در رابطه فوق همانطوری که مشاهده می شود هرگونه چسبندگی مؤثر، \( C \) نادیده گرفته شده است.

الف۱-۳-۲: خاک در شرایط زهکشی نشده در این رابطه \( A' \) مساحت مؤثر سطح زیرین پی و \( C_u \) چسبندگی زهکشی نشده خاک می باشد.

الف۱-۳-۳: 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.

الف۱-۴: گسیختگی سازه ناشی از تغییرمکان پی تغییرمکانهای قائم و افقی نسبی قابل ملاحظه پی ها ممکن است در سازه اثرات نامطلوب و حتی گسیختگی ایجاد کند. باید اثرات این گونه تغییرمکانها بر سازه مطالعه شوند. این مطالعه باید بر اساس الزامات مبحث مقررات ملی ساختمان انجام گیرد.

ب: مواردی که در حالت حدی بهره برداری کنترل می شوند:

ب۱-۱: نشست یکنواخت پی

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

که در این رابطه:

نشست یکنواخت مجاز می باشد که با توجه به جنس خاک، نوع پی و سازه با توجه به الزامات بند \( S_a \) تعیین می.شود ۴-۴-۷

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

نشست غیریکنواخت پی:۳-۲-ب

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 ۴-۴-۷ 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 با 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 گاه سازگار 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 ۱/۱۰ تنش مؤثر رویار برجای خاک باشد یا ژرفای

42

برابر تا۳ ها بین۱ این ژرفا در بیشتر خاک .نش کلّ وارد بر پی باشد % معادل حباب گسترش تنش۱۰

های بهین که زیر باره شود. در پی(بر حسب گسترده بودن یا نواری بودن پی) در نظر گرفته می پهنای پی

.گیرد انجام های خیلی نرم این کاهش نباید سبک قرار دارند می توان این مقدار را کاهش داد. در مورد خاک

سایر شرایط :۵-ب

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

های سطحی ظرفیت باربری پی۴-۲

های زیر بر حسب شرایط پروزه های سطحی می توان از یکی از روشجهت 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

کلیدًضرایب کاهنده و افزایشه را بر حسب شرایط هندسی و شرایط بارگذاری پی با توجه به نوع خاک در .رابطه اختیار شده بر حسب مورد در نظر گرفت

استفاده از آزمونهای برجا توان های برجا همانند نفوذ استاندارد، نفوذ مخروط، پرسپومتر، بارگذاری صفحه و غیره میاز 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 ذیصلاح در این موارد باید اخذ شود

43

۴-۴-۷ مقادیر نشست مجاز

۱-۴-۴-۷ مقادیر مجاز نشست یکنواخت و غیریکنواخت در جدول ۲-۴-۷ و مقادیر مجاز چرخش در جدول ۳-۴-۷ ارائه شده است.

۲-۴-۴-۷ مقادیر مجاز نشست غیریکنواخت نصف مقادیر مجاز نشست یکنواخت می باشد.

جدول ۲-۴-۷ مقادیر نشست مجاز تحت بارگذاری استاتیکی

جدول ۳-۴-۷ مقادیر مجاز چرخش

۵-۴-۷ روش های طراحی پی سطحی

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

44

۱-۵-۴-۷ روش تنش مجاز

ترکیب بار مورد استفاده در این روش ترکیبات مطرح شده در بخش تنش مجاز مبحث ششم -۱-۵-۴-۷ مقررات ملی ساختمان می باشد. ضرایب بار در این روش عمدتاً یک می باشد.

• در خاک های چسبنده فقط ۰/۵۰ بار زنده در محاسبات نشست درازمات اعمال می شود.
• ۱-۵-۴-۷ در صورتی که بار زلزله یا باد در نظر گرفته شود، در محاسبة ظرفیت باربری مجاز خاک از ضریب اطمینان کوچک تری می توان استفاده نمود. به هرحال ضریب اطمینان را بیش از ۳/۲۳ نمی توان کاهش داد.
• ۱-۵-۴-۷ ضریب اطمینان با توجه به نوع گسیختگی باید به صورت مناسب تعریف و مقدار آن نباید از مقادیر جدول ۱-۴-۲ کمتر باشد.

جدول ۱-۴-۲ حداقل ضرایب اطمینان به روش تنش مجاز در شرایط استاتیکی (پی منفر- 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 ۱-۴-۲ مدنظر قرار گیرد.

جدول ۱-۴-۲ وضعیت تنش محاسبه شده زیر پی در مقایسه با ظرفیت باربری

45

در کنترل تنش های زیر پی منفرد اجازه داده می شود تا \(\frac{۱}{۴}\) عرض پی به کشش کار کند. -۸-۱-۵-۴-۷

در پی های انعطاف پذیر چنانچه ظرفیت باربری مجاز از معیار نشست به دست آمده باشد. -۹-۱-۵-۴-۸-۱

نیازی به کنترل نقطه به نقطه تنش نیست و طراحی را می توان بر اساس تنش مؤثر متوسط کمتر از ظرفیت باربری مجاز انجام داد.

روش ضرایب بار و مقاومت ۲-۵-۴-۸-۱

در روش ضرایب بار و مقاومت، ضرایب مورد استفاده برای افزایش بارها باید منطبق با -۱-۲-۵-۴-۸-۱ مبحث ششم مقررات ملی ساختمان باشد.

در نظر گرفته شود. ۳-۴-۸-۱ در این روش طراحی ضرایب کاهش مقاومت باید مطابق جدول ۲-۵-۴-۸-۱

در حالت حدی بهره برداری، ضرایب بار و مقاومت عمدتاً برابر یک می باشد و باید مطابق الزامات محیط ششم مقررات ملی ساختمان در نظر گرفته شود همچنین مقدار نشست محاسبه شده باید از نشست مجاز کمتر باشد.

عمل شود ولی ۳-۴-۸-۱ برای کنترل تنش زیر پی در روش ضرایب بار و مقاومت مشابه جدول ۲-۵-۴-۸-۱

الزم است به جای ظرفیت باربری مجاز از ظرفیت باربری کاهش یافته استفاده شود.

ملاحظات لرزه ای در طراحی پی های سطحی ۳-۵-۴-۸-۱

در طراحی پی هایی که تحت ترکیبات بارگذاری لرزه ای قرار می گیرند، بندهای زیر در تعیین ظرفیت باربری مجاز پی \(R\) الزامی است.

۱-۳-۵-۴-۷: 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.

۲-۳-۵-۶-۷: 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.

۳-۳-۵-۶-۷: احتمال کاهش مقاومت برشی در رس ها در نظر گرفته شود.

۴-۳-۵-۶-۷: 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.

۵-۳-۵-۶-۷: 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 اثرافزایش فشار آب حفره ای در نظر گرفته شود.

۶-۳-۵-۶-۷: در شرایط زلزله ضریب اطمینان ظرفیت باربری و ضرایب بار و مقاومت طبق جداول ۷-۴-۷ و ۸-۴-۷ 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.

جدول ۷-۴-۷ حداقل ضریب اطمینان به روش تنش مجاز در شرایط لرزه ای

47

جدول ۸-۴-۷ ضرایب بار و مقاومت در شرایط لرزه ای برای روش ضرایب بار و مقاومت

های انعطاف پذیر پی-۲-۴-۷

: برای تحلیل پی های انعطاف پذیر نمی توان از توزیع خطی تنش در زیر پی استفاده کرد و باید۱-۲-۴-۷

توزیع تنش را با مدل سازی پی به صورت تیر و دال بر روی بستر الاستیک یا برروی یک سری فتر ارتجاعی .با سختی مناسب به دست آورد

) باید با استفاده از تحلیل نشست و با در نظر گرفتن توزیع تنشKg( : مدول عکس العمل بستر۳-۲-۴-۷

های برجا همانند بارگذاری صفحه و پرسیومتری با اصالحات الزم بایدمناسب تعیین گردد. از آزمایش .استفاده کرد. این مدول در ارزیابی نیروهای داخلی پی نقش تعیین کننده دارد و باید با دقت تعیین شود

) در تمام سطح زیر پی صحیح نمی باشد وKg( : برای پی های گسترده انتخاب مقدار یکنواخت۳-۲-۴-۷

متناسب با نشست رخداده باید تغییر کند. افزایش سختی در لبه ها تا دو برابر توصیه می شود. پهنای نوارهای پهنای پی در همان جهت در نظر گرفته شود. [۱] لبه می تواند حدود

: به جای استفاده از مدول فتری در پی های انعطاف پذیر، بهتر است از مدل سازی محیط متخلخل۴-۲-۴-۷

.استفاده نمود

های سطحی ملاحظات اجرایی پی-۷-۴-۷

.در صورت عدم وجود زیرزمین، عمق قرارگیری پی باید بزرگتر از عمق یخزدگی باشد۱-۷-۴-۷

.در تعیین تراز پی باید موارد زیر رعایت گردند:۲-۷-۴-۷

48

باید در ترازی قرار گیرد که تغییرات فصلی پی را تحت تأثیر قرار ندهد. الف- ب- پی باید بر روی لایه باربر مناسب طبیعی یا خاک بهسازی شده یا متراکم شده اجرا شود. ج- عمق پی در مناطق دارای پتانسیل میل باید به حدی باشد که خاک زیر آن برابر سیلا ب شسته نشود.

۴-۷-۳: برای جلوگیری از تغییرمکانهای افقی نسبی پی ها بر اثر بارهای وارده، به ویژه هنگام زلزله، لازم است پی های مغرد واقع در یک صفحه 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 بهم مقررات ملی ساختمان برای نیروی کششی معادل ده درصد بزرگترین نیروی محوری وارد به ستون های طرفین خود طراحی شوند.

۴-۸-۴: در مواردی که نیاز به استفاده از پی داری 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.

۴-۹-۵: محل پی هایی که در نزدیکی شیب ها ساخته می شوند باید مطابق موارد زیر انتخاب شوند: الف- پی ها باید از لبه شیب در بالا و پایین فاصله مناسبی داشته باشند، این فاصله با کنترل پایداری شیب و تغییرشکلها مشخص می شود. در صورت طراحی مناسب(تأمین پایداری با محدودیت تغییرشکل درحد مجاز) این فاصله می تواند صفر شود.

ب- در صورت قرارگیری پی در بالای شیب، در صورت عدم محاسبه پایداری خطی که با شیب ۲ افقی به ۱ قائم از لبه پی می گذرد باید با سطح شیب برخورد کند. در صورت تأمین پایداری و تعیین تغییرشکلهای پی که کمتر از مقادیر مجاز باشند، نقض مورد ذکر شده اشکالی ندارد.

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

۱-۷-۴-۷: در قرارگیری پی روی بسترهای سنگی باید احتمال برخورد به هر یک از حاالت زیر را بررسی کرد:

• 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

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، می کویی، بلوک و مهار، شمع های فولادی یا بتنی پشت بنددار، مهارشده یا نشده، دیوار برانی، شمع های فولادی یا مهار متقابل، مهارشده از جایا توسط خرید و نظایر آن از انواع سازه های نگهبان انعطاف پذیر هستند که به آنها دیوارهای کثیت 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 پی زیر دیوار
• بررسی پایداری کلی دیوار

51

۱-۲-۳-۵-۷ ۱-۶-۷) بدون در نظر گرفتن مهارها کنترل گردند.

۲-۲-۳-۵-۸ ۱-۶-۷) دیوار مهارشده از جلو می تواند با مهارهای مایل یا متقابل باشد. در دیوار با مهار متقابل با مایل، حالت های حدی علاوه بر موارد فوق باید کمانش مهارها، بالآمدگی کف گود و جوشش ماسه در کف گود نیز بررسی شود.

۲-۲-۳-۵-۹ ۱-۶-۷) حالت های حدی دیوارهای خاک مسلح

برای طراحی دیوارهای خاک مسلح باید حالت های حدی نشان داده در شکل (۲-۵-۷) کنترل شود.

ب) بهبود حالت های حدی دیوارهای خاک مسلح

ب) بهبود حالت های حدی دیوارهای خاک مسلح

ج) تغییر کنترل، اغلب و قسمت سطوح خاک پشت دیوار

ج) کمبود ظرفیت بولواری خاک زنر دیوار

ج) تورژتونی

ج) تعزین

ج) پایه دربی کلی

شکل شماره (۲-۵-۷) حالت های حدی دیوارهای خاک مسلح

53

۴-۵- ملاحظات طراحی و ساخت

در ساخت و طراحی سازه های نگهبان، نکات زیر (در صورت کاربرد) باید مورد توجه قرار ۱-۴-۵-۷ 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
  • دستخوردگی زمین بر اثر شمع کویی یا گماندزی
  • 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 تروایی 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 دیگری های 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 مهارت ها
  • طراحی مقطعی به قدرت هایی سخت برای سیرکویی ها به منظور رسیدن به عمق نفوذ پیش بینی شده بدون از دست رفتن اتصال سیرها به یکدیگر
  • پایداری گماندها یا جداره ترانشه ها در حالت رویار

04

• توجه به نوع مصالح قابل دسترس و وسایل مورد نیاز برای کوپیدن خاکریزی های پشت دیوار و در مجاورت دیوار

۲-۴-۵-۷ 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، آسیاست های احتمالی
• انسانی که منجر به برداشتن خاک در جلوی سازه نگهبان می گردد.
• خاکریزی در پشت سازه نگهبان
• تأثیر سازه ها و سرباره ای آتی (در صورت پیش بینی)
• حرکات زمین بر اثر نشست و آملس

۳-۴-۵-۸ 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.

۴-۴-۵-۹ 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 هیدرونولوژییک ساختگاه سازه نگهبان در مدت زمان عملکرد و بهره برداری در نظر گرفته شود.

55

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 آرترین بررسی نمود.

۵-۵-۷ فشار خاک

۱-۵-۵-۷ 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
• سفرهای 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
• زیری دیوار

۲-۵-۵-۷ تعیین فشار خاک در حالات مختلف

۱-۲-۵-۵-۷ 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 معموالاً در شرایطی که حداکثر حرکت جانبی دیوار نسبت به زمین کمتر از ۵×۱۰۰ برابر ارتفاع آن است، ایجاد می گردد.

51

۲-۲-۵-۶-۷ 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 رانگیز یا کولمپ استفاده نمود.

جدول ۱-۵-۷ تغییرشکل افقی (Ax) مرتبط با فشار محرک و مقاوم خاک برای دیوار به ارتفاع H

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 موتون بند- اکابه محاسبه و این مقادیر در محاسبات پایداری و سازه ای دیوار منظور شود. همچنین نقطه اثر اضافه فشار دینامیکی را می توان بین ۰/۹۶ تا ۰/۴۵ ارتفاع دیوار از پای دیوار در نظر گرفت. هر چه صلیبت 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.

57

فشار آب در شرایط زلزله باید بر اساس نوع خاک و میزان نفوذپذیری در محاسبات در نظر ۳-۴-۲-۵-۵-۷ گرفته شود.

تعیین فشار خاک در پشت دیوار ۵-۲-۵-۵-۷

در دیوارهایی که به دلایل انعطاف پذیری سازه ای \(^۱\) 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 دلایل انعطاف پذیری سازه ای \(^۱\) لغزش افقی یا چرخش، تغییرشکل یا تغییر مکان 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 بندد)، می توان توزیع فشار خاک را با تحلیل های عددی یا روش های تجربی به دست آورد.

در دیوارهای سپری مهارشده با چند تمرک 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 ارزیابی دارد.

استفاده شود. سختی یا نرمی خاک، با توجه به خصوصیات خاک، ارتفاع دیوار و ارتفاع ساختمان بر اساس قضاوت مهندسی انتخاب گردد.

58

جدول ۲-۵-۷ تعیین فشاردینامیکی خاک

فشار جانبی خاک در هنگام زلزله، با دو مولفه در ترکیبات بارگذاری در نظر گرفته می شود. ۲-۵-۶-۸-۹ فشار خاک در حالت استاتیکی + اضافه فشار خاک هنگام زلزله = فشار خاک در هنگام زلزله

طراح می تواند جهت تعیین فشار خاک ناشی از زلزله بر روی دیوار پروژۀ مورد نظر، از ۸-۵-۶-۸-۹ مدل سازی عددی توسط نرم افزارهای معتبر صحت سنجی شده استفاده نماید.

فشار خاک تحت شرایط خاص ۹-۵-۶-۸-۹

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

فشار آب ۹-۵-۶-۸-۹

در تعیین فشار طراحی آب باید سطح آب آزاد یا سطح آب زیرزمینی در نظر گرفته شوند. در ۱۰-۹-۶-۸-۹ شرایطی که تراز آب آزاد یا زیرزمینی متغیر باشد باید بالاترین تراز ممکن در محاسبات فشار آب لحاظ شود.

برای سازه های نگهبان خاک با تراویایی متوسط یا پایین، نظیر سیلت ها و رس ها، در صورت ۲۰-۹-۶-۸-۹ وجود آب فشارهای آب باید با فرض آنکه تراز سفره آب زیرزمینی حداقل در سطح فوقانی لایه ای که

59

تراوایی آن کم است قرار دارد، تعیین شود، مگر آنکه یک شبکه زهکشی مطمئن نصب شده یا از نفوذ آب جلوگیری شده باشد.

۲-۶-۱ در مواردی که تغییرات ناگهانی در سطح سفر آزاد آب ایجاد می شود، هم وضعیت ناپایا که بالفاصله پس از تغییر در سفر آب رخ می دهد، و هم وضعیت پایا باید بررسی شود.

۲-۶-۲ 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 معموالً نباید از فشار هیدروستاتیکی آبی که از سطح زمین شروع می شود کمتر در نظر گرفته شود.

۲-۶-۳ 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.

۲-۶-۴ روش تنش مجاز

در کلیه دیوارها ترکیب بار و ضرایب بارگذاری باید منطبق با مبحث ششم مقررات ملی ساختمان باشد در ترکیب ای بارگذاری در شرایط استاتیکی با حضور وزن خاک، H همان فشار خاک استاتیکی است. در ترکیب ای 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.

۲-۶-۵ حداقل ضرایب اطمینان دیوارهای صلب

مقادیر حداقل ضریب اطمینان برای این گونه دیوارها در طراحی به روش تنش مجاز در جدول ۲-۶-۷ آمده است.

جدول ۳-۵-۷ حداقل ضرایب اطمینان دیوارهای وزنی در طراحی به روش تنش مجاز

در این دیوارها برآیند بار قائم در تراز پی باید درثلث میانی پی باشد یعنی حداکثر خروج از مرکزیت در

باشد (هیچ قسمت از پی به کشش نهغد) خروج از مرکزیت در سایر ترازها B/6تراز کف پی باید مقدار

، بیشتر نشود۰/۲۵ برای دیوارهای وزنی متشکل از قطعات وزنی ناپیوسته (نظیر بلوک بتنی) کافی است از

.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

.استفاده شود املیتان۲

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

می باشد.۳-۵-۷ ضرایب اطمینان مشابه جدول **:واژگونی الف-**

بر فشار جانبی مقاوم جلوی سپر اعمال می شود تا مقدار نیروی مقاوم۲ ضریب اطمینان **:لفق لغزش ب-**

.باشد۴ جلوی سپر کاهش یابد. این مقدار ضریب اطمینان برای خاک های تحکیم یافته باید بزرگتر از

۱/۵ در روش تنش مجاز، طول مورد نیاز نفوذ سپر در خاک، در ضریب **افزایش عمق گیرداری سپر:** **ج-**

.ضریب 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

استفاده شود. اگر میل مهار به شمع متصل باشد، ضریب اطمینان۳ خاک به ترتیب از ضرایب اطمینان

.شمع به کار می رود و اگر به سپر متصل باشد، ضریب اطمینان مشابه سپرها انتخاب می گردد

21

ب- طراحی تیرک های متقابل و مایل باید مطابق با مباحث نهم و دهم مقررات ملی ساختمان برای اجرا بتنی یا فولادی باشد.

۲-۲-۱-۷-۵-۷

ضریب اطمینان در برابر بالا زدگی کف بالا زدگی کف گرد باید کنترل شود و ترجیحاً \( \frac{YH}{c} < ۶ \) باشد.

۲-۱-۷-۵-۷

حداقل ضریب اطمینان دیوارهای خاک مسلح الف) ضریب اطمینان کلی دیوار

ضریب اطمینان مرتبط با پایداری خارجی این دیوارها مشابه ضریب اطمینان دیوارهای صلب (جدول ۳-۵ می باشد. ب) ضریب اطمینان مسلح کننده

ضریب اطمینان مصالح مسلح کننده به دو قسمت تقسیم می شود. یکی مربوط به تنش کششی مجاز مسلح کننده و دیگری در ارتباط با نیروی بیرون کشیدن مهار می باشد:

1. ضریب اطمینان مقاومت کششی مجاز مسلح کننده ها

برای فلزات از ضریب اطمینان ۱/۷ تا ۱/۵ (با توجه به خورندگی محیط) استفاده می شود. برای زیر محاسبه کرد:

\[T_a = T_{ult} \left( \frac{۱}{FS_{id} \times FS_{cr} \times FS_{cd} \times FS_{bd}} \right)\]

= \( FS_{id} \) ضریب اطمینان احتمال آسیب دیگری ناشی از نصب ۱/۵ تا ۱/۱ (با توجه به روش اجرا).

= \( FS_{cr} \) ضریب اطمینان خوش (تا ۱ تا ۳) با توجه به نوع مصالح.

= \( FS_{cd} \) ضریب اطمینان خوردگی یا شیمیایی (حدود ۱ تا ۱/۵ با توجه به محیط).

= \( FS_{bd} \) ضریب اطمینان فساد بیولوژیکی (حدود ۱ تا ۱/۳).

= \( T_a \) مقاومت کششی مجاز.

= \( T_{ult} \) مقاومت کششی نهایی.

باید دقت کرد که ضریب اطمینان های فوق برای اعمال بر مقاومت تضمین شده کارخانه سازنده یا مقاومت اندازه گیری شده تعریف شده است.

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

در طراحی سازه های نگهبان در روش تنش مجاز علاوه بر کنترل ضرایب اطمینان به شرح باال باید

تغییرشکل ها نیز کنترل شوند. در شرایط استاتیکی جهت محاسبه تغییرمکان ایجادشده در سازه های نگهبان و

خاک 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- (۵) تغییرشکل های دیوار باید در شرایط لرزه ای نیز کنترل شود. در شرایط لرزه ای با استفاده از روش هایی

مانند بلوک لغزان نبو مارک یا مدل سازی عددی می توان تغییرشکل های دیوار را محاسبه نمود.

روش ضرایب بار و مقاومت

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 ۸-۵-۷ تا ۶-۵-۷ 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.

ضرایب کاهش مقاومت در دیوارهای صلب

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

23

جدول ۵-۵-۷ ضرایب مقاومت دیوارهای صلب

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

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

ضرایب کاهش مقاومت دیوارهای انعطاف پذیر ۶-۵-۷ جدول

ضرایب مقاومت در شرایط ضرایب مقاومت در شرایط کنترل ها

استاتیکی لرزه ای

۱/۱۵ پایدار کل

۱/۲۵ ۰/۸۵ وانگونی

۱/۲۵ ۱ لغزش

۰/۸۵ ۰/۷۵ دیوار مهار با المان مقاوم

۰/۸ ۰/۸ مقاومت کششی

برای سنگ برای خاک و۱ ۰/۹ برای سنگ برای خاک و۰/۵ ۰/۲۵ مقاومت در برابر بیرون کشش

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

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

64

جدول ۷-۵-۷ ضرایب کاهش مقاومت شیروانی

۷-۶-۸ 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.

جدول ۷-۵-۹ ضرایب کاهش مقاومت در پایداری داخلی دیوارهای خاک مسلح (مسلح کننده ها)

۷-۶-۱۰ مهاربندی

کلینت 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.

65

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 مهرماه 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 بجج و یک کلامک 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.

طراحی مهارها ۲-۸-۵-۷

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

رغ- 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.

66

در مهاربندی هایی که تمام یا قسمتی از آن ها در خارج از زمین ساختگاه قرار می گیرند باید به ۳-۲-۸-۵-۷ احتمال قطع آن ها در طول عمر سازه نگهبان توجه ویژه داشت و تعهدات 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.

آزمایش مهارها ۳-۸-۶-۷

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 رسد 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.

آزمایش باربری و خزش ۱-۳-۸-۶-۷

باید مطابق با جدول ۹-۵-۷ آزمایش باربری مهارها در محل انجام شود.

17

جدول ۹-۵-۷ آزمایش باربری مهارها

در انتهای کلیه آزمایش های فوق آزمایش خزش انجام گیرد.

اگر در آزمایش های فوق، مهاری زیر %۲۰۰ بار طراحی گسیخته شود باید طراحی مجدداً انجام شود.

در صورتی که مهارها به صورت موقت استفاده شوند می توان به جای %۱۵۰ در %۱۲۵ بار طراحی آزمایش ها انجام شود.

آزمون های فوق باید با بارگذاری- باربرداری جهت تعیین عملکرد مهارها انجام شود. هر پله بارگذاری و باربرداری حداقل %۲۵ بار طراحی باشد.

آزمایش خزش باید مطابق با جدول ۱-۵-۷ انجام شود.

68

جدول ۱-۵-۷ آزمایش خزش مهارها

در صورتی که مهارها به صورت موقت استفاده شوند آزمایش ها می تواند به جای %۱۵۰ در بار طراحی انجام شود.

۴-۵-۷ خاکریز پشت دیوار

.باشند میSP و SW،GP ،GW هایبهترین نوع مصالح برای خاکریزی، خاک های مختلفی مناسب استفاده کرد که بتوان از سیستمSC و SM ،GC ،GM هایدر صورتی می توان از خاک استفاده و خاک را همواره در شرایط غیراشباع و رطوبت کم نگه داشت. ها جهت استفاده به عنوان خاکریز مناسب نمی باشند، مگر آنکه تعهدات لازم با نظر انواع دیگر خاک های تثبیت با آهک، سیمان و غیره و تامین زهکشی) دیده شده باشد. مشاور ذیصلاح (مانند روش

زهکشی و آب بندی دیوارها ۱۰-۵-۷

اگر دیوار برای فشار هیدرواستاتیکی آب و پخ طراحی نشده است ضروری است از سیستم ۱-۱۰-۵-۷ زهکش و فیلتر مناسب در پشت دیوار استفاده شود.

دیوارهای زیرزمین باید به صورت آب بندی شده طراحی شوند و فشار احتمالی آب در طراحی ۲-۱۰-۵-۷ لحاظ شود.

6-7 پی های عمیق

۱-6-۷ هدف و دامنه کاربرد
الزامات این فصل مربوط به پی های عمیق یا شمع های فشاری (انکایی یا اصطکاکی)، کششی یا تحت بار جانبی است که به وسیله کوبش، فروریدن با فشار، حفاری یا بدون تزریق به کار گرفته می شوند. هم شمع های متفرد 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.

2-6-7 مبانی طراحی پی های عمیق
گسیختگی ها و تغییر شکل هایی که پی های عمیق معمولاً برای آنها طراحی یا کنترل می شوند به شرح زیر می باشند:

7-6-2-1
بار و مقاومت باید کنترل شوند:
الف- ازدست دادن پایدارای کلی
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 ای شمع در فشار، کشش، خمش، برش یا کمانش
ج- گسیختگی همزمان زمین و شمع

7-6-2-2 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 غیرپذیرفتنی

7-6-2-2-1 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.

7-6-2-2-2 ضمن توجه به عملکرد سازه، باید در نظر داشت که مقادیر مجاز نشست برای شمع تکی مشابه پی منفرد و برای گروه شمع مشابه پی گسترده در نظر گرفته می شود.

بارهای طراحی 7-6-3

ترکیب بارهای وارده 7-6-31

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 7-6-3-2

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، بالاآمدگی، بارگذاری های مجاور، بارگذاری های جانبی، خزش خاک و زمین لرزه 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 7-6-3-2-1 

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 ۲-۲-۳-6-۷

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 ۳-۲-۳-6-۷

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 شیب داری 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 ۴-6-۷

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 ۲-۲-۷ ذکر شده را نیز باید کنترل نماید.

ظرفیت باربری ۱-۴-6-۷

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.

\[R_c \geq F_c\]

(۱-۲-۷)

در این رابطه:

بار فشاری طراحی = \(F_c\)

ظرفیت باربری فشاری شمع = \(R_c\)

روش های تعیین ظرفیت باربری شمع ۱-۱-۴-۲-۷

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 وسیلۀ 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 وسیلۀ 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.

استفاده از روابط تحلیلی ۲-۱-۴-6-۷

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

\[R_c = R_b + R_s\]

(۳-۲-۷)

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:

\[R_b = q_b A_b\]

(۳-۲-۸)

\[R_s = \sum_{i=1}^{n} q_{si} A_{si}\]

(۴-۲-۹)

در این روابط:

ظرفیت باربری نوک شمع = \(q_b\)
مساحت مؤثر سطح قاعده نوک شمع = \(A_b\)
ظرفیت باربری جداره شمع در لایه i = \(q_{si}\)
مساحت مؤثر سطح جانبی شمع در لایه i = \(A_{si}\)

مقادیر \(q_b\) 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.

ظرفیت باربری نوک شمع \(q_b\) -الف

\(q_b = c N^*_c + \bar{q} N^*_q\)

که در آن c چسبندگی خاک در اطراف و زیر نوک شمع و \(\bar{q}\) تنش موثر قائم در تراز نوک شمع است. برای محاسبه \(N^*_c\) و \(N^*_q\) باید از روابط معتبری مانند "یرژانیان"، "جانبو"، "وسیک"، "مایرهاف" (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 بدست آورد:

\(q_b = N_t \cdot S_u\)

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 ۰.۵ m برابر ۹
برای قطر شمع بین ۰.۵ m تا ۱ m برابر ۷
برای قطر شمع بزرگتر از ۱ m برابر ۶

ب- مقاومت باربری جدار شمع در لایه i \(q_{si}\) را می توان از هر یک از روش تنش کل (مانند \(\alpha\)) یا تنش موثر (مانند \(\beta\)) محاسبه نمود.

در روش تنش کل مقدار \(q_{si}\) از فرمول زیر حاصل می گردد:

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.

استفاده از آزمایش بارگذاری استاتیکی ۴-۱-۴-6-۷

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 با "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 نباید کمتر از ۰.۷ باشد.
پ- آزمایش باید بر اساس یک روش معتبر انجام شود.

استفاده از آزمایش دینامیکی ۵-۱-۴-6-۷

الف- نتایج آزمایش های بارگذاری دینامیکی شمع ها می تواند در تعیین ظرفیت باربری مورد استفاده قرار گیرد، مشروط بر آنکه اوّلاً 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.
ب- 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.

تحلیل معادله موج (WEAP) 6-۱-۴-6-۷

در مواردی که ظرفیت باربری نهایی شمع های فشاری متداول با استفاده از تحلیل 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 اصلاح 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 "گراف باربری" و گراف های حاصل از "تحلیل قابلیت کوبش" ارائه گردند.

آزمایش دینامیکی شمع (DLT) ۷-۱-۴-6-۷

نتایج آزمایش های بارگذاری دینامیکی شمع ها می تواند در تعیین ظرفیت باربری مورد استفاده قرار گیرد، مشروط بر آنکه اوّلاً 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.

۸-۱-۴-6-۷ در صورتی که نتایج ظرفیت باربری حاصل از آزمون های بارگذاری شمع با نتایج حاصل از روش های تحلیلی و روش های استفاده مستقیم از نتایج آزمایش های برجا متفاوت باشد باید شمع ها بر اساس آزمون های بارگذاری طراحی گردند.

۹-۱-۴-6-۷ 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 پرس پی متر" متفاوت باشد باید شمع ها بر اساس هر دو معیار و با نظر کارشناس ژئوتکنیک طراحی گردند.

نشست شمع ها ۲-۴-6-۷

۱-۲-۴-6-۷

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

۲-۲-۴-6-۷

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

شمع های تحت بار جانبی ۵-6-۷

۱-۵-6-۷ 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.

\[R_{tr} \geq F_{tr}\]

(۱۱-۱-۷)

در این نامساوی:
\(F_{tr}\) = بار جانبی طراحی
\(R_{tr}\) = مقاومت جانبی شمع

۱-۱-۵-6-۷

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 خمشی شمع 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.

تغییرمکان جانبی ۲-۵-6-۷

۱-2-۵-6-۷

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.

۲-2-۵-6-۷

پاسخ شمع ها تحت بار جانبی به طور کامل غیرخطی است و فقط در صورتی که حداکثر تغییرشکل جانبی شمع کوچک باشد (کمتر از ۱ درصد قطر)، مصالح شمع رفتار خطی داشته باشد و ...

۶-۶-۷ تحلیل و طراحی گروه شمع

۱-۶-۶-۷

تخمین نشست گروه شمع ۱-۲-۶-۶-۷

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.

۲-۲-۶-۶-۷

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.

تحلیل نیروها در گروه شمع ۳-۶-۶-۷

تحلیل نیروها در گروه باید به منظور تعیین سهم نیروها و لنگرهای وارد بر هر شمع در گروه و همچنین توزیع نیرو و لنگر در سرشمع انجام گیرد.

۱-۳-۶-۶-۷

طراح جهت سادگی می تواند سهم باربری خاک زیر سرشمع گسترده را در نظر نگیرد، اما تحلیل دقیق با در نظر گرفتن سهم سرشمع برای طراحی بهینه توصیه می شود.

۲-۳-۶-۶-۷

در تحلیل گروه شمع با لحاظ کردن سهم باربری خاک می توان خاک زیر پی گسترده (سرشمع) را به صورت فنر در نظر گرفت، ولی باید ضرایب اندرکنش بین فنرها لحاظ گردد. خاک اطراف شمع در هر عمق با ۳ فنر (یک قائم و ۲ افقی) تحلیل می شود. در این صورت رفتار فنر قائم زیر نوک شمع (Q-z) و فنرهای قائم اصطکاکی جدار شمع (t-z) و فنرهای افقی در جدار شمع (p-y) و به ویژه مقدار سختی آن ها باید بر اساس اندازه گیری در ساختگاه پروژه با داده های تجربی قابل قبول از سایت های مشابه تعیین گردد.

۳-۳-۶-۶-۷ و ۴-۳-۶-۶-۷

علاوه بر تحلیل های بندهای ۱-۳-۶-۶-۷ و ۲-۳-۶-۶-۷ تحلیل گروه شمع با فرض خاک به صورت محیط پیوسته با استفاده از نرم افزارهای عددی صحت سنجی شده، در ساختمان های با اهمیت زیاد و بسیار زیاد و با تعداد طبقات بیشتر از ۸ و ساختمان های با اهمیت متوسط با تعداد طبقات بیشتر از ۳ طبقه ضروری است.

۷-۶-۷ ضریب اطمینان

۱-۷-۶-۷ روش مقاومت مجاز

از تقسیم بار نهایی (\(Q_{ut}\)) حاصله از هر یک از روش های بند ۱-۴-۲-۷ بر ضریب اطمینان، بار مجاز (\(Q_{allow}\)) حاصل می گردد (رابطه ۱۲-۶-۷). در روش مقاومت مجاز، \(R_c\) و \(R_t\) به ترتیب در شمع تحت بارهای فشاری، کششی و جانبی است.

\[ Q_{allow} = \frac{Q_{ut}}{F.S.} \]

(۱۲-۶-۷)

به طور کلی تصمیم گیری راجع به مقدار ضریب اطمینان (F.S.) بستگی به میزان اطمینان از تعیین باربری نهایی شمع (\(Q_{ut}\)) و همچنین تعیین بارهای وارده به شمع دارد.

ضریب اطمینان شمع دروضعیت استاتیکی نباید از مقادیر جدول ۱-۶-۷ کمتر باشد. همچنین باید توجه داشت که مقدار نشست کل، دوران و اختلاف نشست نباید از مقادیر مجاز بهره برداری بیشتر شود. برای انتخاب ضریب اطمینان در شرایط ویژه می توان به آئین نامه های معتبر دیگر مراجعه کرد.

عدد ضریب اطمینان ۲.۳ مربوط به آزمایش های بارگذاری استاتیکی در جدول ۱-۶-۷ به شرطی قابل استفاده است که شمع تا بار گسیختگی بارگذاری شده باشد.

به شرط انجام آزمایش های بارگذاری، علاوه بر "شمع های آزمایشی" بر روی تعدادی با درصدی از "شمع های اصلی" می توان ضریب اطمینان را تا ۲ کاهش داد. نوع آزمایش، تعداد یا درصد آن و ترکیب آزمایش های مختلف با نظر مشاور ذیصلاح باید مشخص گردد.

جدول ۱-۶-۷ حداقل ضریب اطمینان شمع در شرایط استاتیکی (روش مقاومت مجاز)

۱-۲-۷-۶-۷

اگر از روش شمع های کاهنده نشست (پی- شمع) برای طراحی استفاده شود، نیازی به کنترل ضریب اطمینان ظرفیت باربری شمع های متفرد نیست اما ضریب اطمینان مناسب سرشمع (پی گسترده) باید تامین شده باشد.

۲-۷-۶-۷ روش ضرایب بار و مقاومت

۱-۲-۷-۶-۷ در کلیه شمع ها ترکیب بار و ضرایب بارها منطبق بر مباحث ششم، نهم و دهم مقررات ملی ساختمان (بر حسب مورد) انتخاب می شود. این بارها برای محاسبه نیروهای فشاری، کششی و جانبی وارد بر شمع \(F_c\) و \(F_t\) و \(F_{tr}\) به کار می روند.

۲-۲-۷-۶-۷ با اعمال ضرایب کاهش مقاومت \(\phi\) بر بار نهائی (\(Q_{ut}\)) حاصله از هر یک از روش های بند ۱-۴-۲-۷ مقاومت طراحی (\(R_c , R_t , R_{tr}\)) به ترتیب در شمع تحت بارهای فشاری، کششی و جانبی حاصل می شوند.

۳-۲-۷-۶-۷ ضرایب کاهش مقاومت \(\phi\) در وضعیت استاتیکی با توجه به شرایط طراحی مندرج در جدول (۲-۷-۶-۷) تعیین می گردد.

جدول ۲-۷-۶-۷ ضرایب کاهش مقاومت در شرایط استاتیکی (مقاومت نهائی)

آزمایش های بارگذاری ۸-۶-۷

آزمایش های بارگذاری استاتیکی ۱-۸-۶-۷

۳-۱-۸-۶-۷ آزمایش بارگذاری شمع ها در کشش معمولاً تا حد گسیختگی ادامه داده می شود. برون یابی بار-جابجایی در آزمایش های کششی، مخصوصاً در موارد بارگذاری های کوتاه مدت نباید انجام شود.

۴-۱-۸-۶-۷ راستای نیروهای کششی یا فشاری در آزمایش شمع ها تحت نیروی محوری باید منطبق بر محور طولی آن ها باشد.

آزمایش های بارگذاری دینامیکی ۲-۸-۶-۷

آزمایش دینامیکی شمع (PDA) یا آزمایش دینامیکی با دامنه کرنش بالا طبق استاندارد معتبری که مورد توافق کارفرما و ناظر باشد باید انجام گردد.

۱-۲-۸-۶-۷

چنانچه آزمایش دینامیکی شمع در شرایط کوبش اولیه انجام شود، نتایج برای تعیین عمق مدفون مناسب شمع، ارزیابی تجهیزات و ملحقات کوبش و کنترل سلامت و یکپارچگی شمع مفید است.

۲-۲-۸-۶-۷

برای تعیین ظرفیت باربری باید آزمایش کوبش مجدد به فاصله زمانی مناسب از کوبش اولیه انجام گردد تا اثرات کوبش یا رهایی خاک لحاظ گردد. فاصله زمانی مناسب از کوبش اولیه شمع برای آزمایش کوبش مجدد به شرایط زهکشی خاک بستگی دارد. در خاک های دانه ای حداقل ۲۴ ساعت و در خاک های ریزدانه حداقل یک هفته زمان لازم خواهد بود.

۳-۲-۸-۶-۷

چنانچه فرصت کافی یا امکان کوبش مجدد فراهم نباشد، می توان با روابط تئوریک و بر حسب تجربیات قبلی منطقه اجرا، اثرات کوبش یا رهایی خاک بر افزایش یا کاهش ظرفیت باربری را ارزیابی نمود.

۴-۲-۸-۶-۷

آزمایش کنترل یکپارچگی شمع با دامنه کرنش کم را می توان برای ارزیابی کیفیت شمع های اجرا شده استفاده نمود. به ویژه انجام این آزمایش در کنترل کیفیت شمع های بتنی درجاریز ضروری است. این آزمایش باید طبق استاندارد معتبری که مورد توافق کارفرما و ناظر باشد انجام گردد.

شمع های آزمایشی ۳-۸-۶-۷

۱-۳-۸-۶-۷ در انتخاب نوع و تعداد "شمع های آزمایشی" مورد نیاز برای کنترل و تدقیق طراحی باید موارد مختلفی از جمله شرایط زمین و تغییرات آن در محدوده ساختگاه، تعداد و اهمیت سازه های اجرائی، شواهد و مستندات قبلی موجود برای رفتار شمع های مشابه در ساختگاه های مشابه و تعداد کل و نوع شمع موردنیاز در طرح در نظر گرفته شود.

۲-۳-۸-۶-۷ قبل از برنامه ریزی اجرای شمع های آزمایشی، شرایط زمین و لایه بندی خاک در ساختگاه باید به طور کامل بررسی شده باشد. عمق گمانه های حفاری آزمایش باید به حدی باشد که نسبت به شرایط در اطراف نوک شمع اطمینان کافی حاصل گردد. این بررسی ها باید تا عمق حداقل ۳ برابر قطر شمع زیر نوک شمع ادامه یابد، مگر آنکه در عمقی کمتر به سنگ سالم یا خاک سخت برخورد شود.

۳-۳-۸-۶-۷ جهت انجام آزمایش بارگذاری، محل آن باید در جایی پیش بینی شود که خاک دارای شرایط عمومی محل باشد و باید اثر تغییرات شرایط زمین در پارامترهای خاک مربوط به تعیین ظرفیت باربری شمع در سایر شرایط به نحو مناسبی در نظر گرفته شود.

۴-۳-۸-۶-۷ چنانچه دو یا چند آزمایش بارگذاری انجام می شود، محل های آن ها باید در مکان هایی پیش بینی شود که خاک دارای شرایط عمومی محل باشد و یکی از این آزمایش ها تا حد امکان در محلی که نامناسب ترین شرایط برای خاک پیش بینی می شود، اجرا گردد.

۵-۳-۸-۶-۷ مدت زمان در نظر گرفته شده بین نصب شمع های آزمایشی و انجام آزمایش ها باید به اندازه ای در نظر گرفته شود که شمع مقاومت سازه ای خود را به دست آورده باشد و فشار آب حفره ای اضافی ناشی از اجرای شمع به شرایط پایدار اولیه خود بازگشته باشد.

۶-۳-۸-۶-۷ در صورتی که شمع آزمایشی تحت بارگذاری قرار می گیرد باید حداقل تا ۲ برابر بار طراحی یا حد گسیختگی بارگذاری گردد تا نتایج در تدقیق ظرفیت باربری قابل استفاده باشد.

۷-۳-۸-۶-۷ چنانچه بر روی شمع آزمایشی هم آزمایش بارگذاری دینامیکی و هم آزمایش بارگذاری استاتیکی مدنظر باشد، باید فاصله زمانی دو آزمایش به حدی باشد که تغییرات در خاک و زمین ناشی از عملیات آزمایش اول (مانند تغییرات فشار آب حفره ای و دست خوردگی خاک) حتی الامکان از بین رفته باشد و شرایط خاک به حالت اولیه خود بازگشته باشد.

شمع های اصلی ۴-۸-۶-۷

۱-۴-۸-۶-۷ تعداد یا درصد آزمایش های بارگذاری بر روی "شمع های اصلی" به منظور اطمینان سنجی و کنترل کیفیت باید بر اساس یافته های مشاهده و ثبت شده در زمان ساخت و اجرای شمع ها و با نظر مشاور ذیصلاح تعیین گردد.

۲-۴-۸-۶-۷ در صورتی که شمع های اصلی تحت بارگذاری قرار گیرند حداکثر تا ۱.۵ برابر بار طراحی می توانند بارگذاری شوند.

۳-۴-۸-۶-۷ تعداد کل آزمایش های بارگذاری استاتیکی در مراحل مختلف طراحی، اجرا و پس از اجرا، بسته به شرایط ساختگاه و تعداد کل شمع ها توسط مشاور ژئوتکنیک طرح تعیین می گردد.

۴-۴-۸-۶-۷ جهت تعیین تعداد کل شمع های مورد آزمایش (استاتیکی و دینامیکی) باید الزامات کلیه بندهای زیر با نظر مشاور ژئوتکنیک لحاظ گردد:

حداقل ۱% از کل شمع های اصلی مورد آزمایش استاتیکی و دینامیکی قرار گیرد.
در هر پروژه حداقل ۲ شمع اصلی مورد آزمایش استاتیکی قرار گیرد.
در صورتی که در یک پروژه تعداد شمع های اجراشده کمتر از ۱۰ عدد باشد می توان از انجام آزمایش های استاتیکی صرفنظر نمود.

گزارش آزمایش های بارگذاری ۵-۸-۶-۷

گزارش آزمایش بارگذاری شمع ها باید کلیه آزمایش ها را شامل شود و موارد زیر را، تا حدی که ارتباط پیدا می کند، دربرگیرد:

- توصیف ساختگاه
- شرایط زمین با توجه به بررسی های ژئوتکنیکی به عمل آمده
- نوع شمع
- تشریح تجهیزات و ابزارهای بارگذاری و اندازه گیری عکس العمل ها
- اسناد و شواهد کالیبراسیون ابزارهای اندازه گیری نیروها، جک ها و تغییرمکان ها
- نحوه استقرار شمع های آزمایشی
- نتایج عددی آزمایش ها
- منحنی های نشست– زمان هر مرحله از بارگذاری، در مواردی که از روش بارگذاری گام به گام استفاده می شود.
- منحنی های نیرو– نشست
- در آزمایش های بارگذاری دینامیکی، نوع چکش و ملحقات کوبش، انرژی حاصل از کوبش در ضربات مختلف، تنش های حداکثر فشاری و کششی حاصل از کوبش، ظرفیت باربری نوک و جدار شمع، پارامترهای میرایی و حداکثر تغییرمکان ارتجاعی برای جدار و نوک شمع
- عکس های گرفته شده از شمع و محل آزمایش
- توصیه ها

طراحی سازه ای شمع ۹-۶-۷

۱-۹-۶-۷ طراحی سازه ای شمع ها باید بر اساس ضوابط طراحی شمع های بتنی مندرج در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و شمع های فولادی مندرج در مبحث دهم مقررات ملی انجام شود. در این طراحی باید علاوه بر تنش های ایجاد شده در شمع ها که از طراحی ژئوتکنیکی آن ها حاصل شده است، به موارد زیر نیز توجه گردد:

الف– تنش ایجادشده در شمع ها در جریان ساخت، حمل و نقل و کوبیدن آن ها
ب– منظورکردن رواداری های ساخت مشخص شده برای نوع شمع، نوع بارگذاری و چگونگی عملکرد پی
پ– اثرات مرتبه دوم بارهای محوری فشاری یا اثر کمانش در شمع های لاغر که در داخل آب یا لایه های ضعیف خاک قرار دارند.

۲-۹-۶-۷ در طراحی سازه ای شمع ها باید به اثر زلزله بر روی آن ها توجه داشت. در این رابطه باید علاوه بر اثر زلزله که از سازه اصلی به آن ها منتقل می شود، اثر ناشی از تغییرشکل های خاک محیط اطراف به واسطه عبور امواج لرزه ای را در محاسبات منظور نمود. در تعیین اثرات ناشی از خاک محیط اطراف، موارد زیر باید مورد توجه قرار گیرند:

۱-۲-۹-۶-۷

تحلیل شمع و تعیین نیروهای داخلی در آن باید بر اساس مدل های گسسته یا پیوسته ای باشد که در آن خصوصیات زیر، حتی به طور تقریبی، رعایت شده باشد:

الف- سختی جانبی شمع
ب- کاهش عکس العمل خاک در طول شمع در اثر بارگذاری های متناوب و میزان کرنش ایجادشده در خاک
پ- اثر اندرکنش شمع با شمع که اصطلاحاً اثر دینامیکی "گروه شمع" نامیده می شود.
ت- شرایط انتهایی شمع و میزان انعطاف پذیری اتصال به سرشمع

۲-۲-۹-۶-۷

کاهش مقاومت جانبی لایه های خاکی که در معرض روانگرایی یا کاهش مقاومت هستند.

ملاحظات ساخت و اجرای شمع ۱۰-۶-۷

۱-۱۰-۶-۷ در اجرای شمع یا پی های عمیق باید پلان وضعیت استقرار شمع ها، که در آن اطلاعات زیر آورده شده باشد، تهیه گردد:

الف- نوع شمع و مشخصات فنی آن شامل مصالح، روش اجرا و ابزارهای لازم
ب- محل هر شمع، رواداری های موقعیت هندسی و میزان کوبش بودن آن
پ- تعداد شمع ها، طول و مشخصات مقطع عرضی آن ها
ت- نحوه اتصال شمع های چند قطعه ای به یکدیگر
ث- ظرفیت باربری مورد نیاز شمع
ج- تراز نوک و سر شمع
چ- توالی اجرای شمع ها در یک گروه
ح- موانع شناخته شده برای استقرار شمع ها
خ- هر گونه محدودیت در عملیات اجرای شمع

۲-۱۰-۶-۷ چگونگی استقرار همه شمع ها باید به دقت کنترل و تمامی داده ها در محل ساختگاه ثبت و ضبط شوند. داده های مربوط به هر شمع باید توسط ناظر و سازنده شمع تأیید و نگهداری شوند.

۳-۱۰-۶-۷ اطلاعات ثبت شده در هنگام اجرا باید بعد از تکمیل عملیات اجرایی شمع ها به همراه سایر مدارک مربوط به ساخت نگهداری شوند.

۴-۱۰-۶-۷ در مواردی که مشاهدات یا بازرسی اطلاعات نشان دهنده عدم اعتماد به کیفیت اجرای شمع ها باشد، باید بررسی تکمیلی به منظور تعیین مشخصات شمع های اجراشده و اینکه آیا نیاز به تعمیرات خاص برای بهبود وضعیت آن ها هست یا نه، انجام شود. این بررسی ها شامل کوبش مجدد، آزمایش دینامیکی شمع یا آزمایش تعیین یکپارچگی شمع با دامنه کم، آزمایش های محلی تکمیلی مکانیک خاک در اطراف شمع های مشکوک و آزمایش های بارگذاری استاتیکی می باشد.

۵-۱۰-۶-۷ برای ارزیابی کیفیت شمع های درجاریزی که ممکن است دارای نقایص جدی در بدنه شمع باشند یا اینکه در حین ساخت مشکلات خاصی مانند تاخیر در بتن ریزی (احتمال ریزش خاک جدار) یا مشکلاتی حین بیرون کشیدن غلاف مشاهده شده باشد، باید آزمایش های دینامیکی شمع با دامنه کم (یا آزمایش تعیین یکپارچگی) انجام شود. نقایصی چون مقاومت کم بتن و ضخامت کم پوشش میلگردها که بر عملکرد درازمدت شمع اثر می گذارند، اغلب به وسیله آزمایش دینامیکی دامنه کم کشف نمی شوند. در این موارد لازم است از آزمایش های دیگری مانند امواج صوتی عرضی یا مغزه گیری استفاده شود.

ملاحظات شمع ها در خاک های مستعد روانگرایی و گسترش جانبی ۱۱-۶-۷

۱-۱۱-۶-۷ در خاک های مستعد روانگرایی با توجه به افزایش فشار آب حفره ای، مقاومت و استحکام خاک کاهش یافته و همچنین در اثر حرکت زمین لنگرهای خمشی و نیروهای برشی زیادی در شمع ایجاد خواهد شد. بنابراین اولاً ظرفیت باربری جدار شمع که در لایه هایی با قابلیت روانگرایی قرار می گیرند نباید در محاسبات ظرفیت باربری لحاظ گردد، ثانیاً در صورت بروز گسترش جانبی لنگرها و نیروهای برشی ایجادشده بر روی شمع ناشی از گسترش جانبی زمین باید در نظر گرفته شود.

۲-۱۱-۶-۷ در خاک های مستعد روانگرایی به جهت از دست دادن مقاومت خاک اطراف جداره شمع، در شمع های با نسبت لاغری بالا، اثرات لاغری شمع باید در نظر گرفته شود.

۳-۱۱-۶-۷ در خاک های مستعد روانگرایی جهت مقابله با اثرات لاغری شمع و با توجه به افزایش مقدار P-Δ، مقایسه فنی و اقتصادی بین گزینه های استفاده از گروه شمع و بهسازی خاک صورت پذیرد.

۴-۱۱-۶-۷ جهت در نظرگرفتن تاثیر گسترش جانبی بر روی شمع ها، نیروهای وارد بر واحد سطح اعضای سازه ای مانند شکل ۱-۶-۷ در خاک روانگرانشده و روانگراشده باید در نظر گرفته شوند. این نیروها از روابط ۱۳-۶-۷ و ۱۴-۶-۷ به دست می آید:

\(q_{NL} = C_{NL} K_p \gamma_{NL} \cdot \lambda \quad (0 \leq x \leq H_{NL})\) (۱۳-۶-۷)

\(q_L = C_L (\gamma_{NL} \cdot H_{NL} + \gamma_L (x - H_{NL})) \quad (H_{NL} \leq x \leq H_{NL} + H_L)\) (۱۴-۶-۷)

به عبارت دیگر در لایه غیر روانگرا زمین که دچار حرکت شده، فشار جانبی وارد بر شمع همان فشار مقاوم \(K_p \gamma_{NL} \cdot \lambda\) بوده که در ضریب \(C_{NL}\)، مطابق جدول ۳-۶-۷ بر حسب شاخص روانگرایی \(P_L\)، ضرب می شود. همچنین در لایه روانگرا شده که دچار گسترش جانبی شده، فشار جانبی با ضرب اندازه فشار قائم در ضریب اصلاح \(C_L\) که برابر ۰.۳ در نظر گرفته می شود، به دست می آید.

\(H_L\): ضخامت لایه روانگرا شده
\(H_{NL}\): ضخامت لایه روانگرا نشده می باشد.

شکل شماره ۱-۶-۷: نیروهای وارد بر سطوح اعضای سازه ای

جدول ۳-۶-۷ ضرایب \(C_{NL}\)

7-7 زنوتکنیک لرزه ای

دامنه کاربرد 1-7-7

ملاحظات مربوط به مسائل زنوتکنیک لرزه ای و الزامات مربوطه در این فصل ارائه شده اند. این فصل شامل مباحث مربوط به ملاحظات لرزه ای شامل تعیین زلزله طرح و اثرات ساختگاهی، روانگرایی و مخاطرات مرتبط با آن، زمین لغزش و مخاطره گسلش سطحی می شود

زلزله طرح و اثرات ساختگاهی 2-7-7

ای روش آیین نامه1-2-7-7

های پایه و طیف های مربوط به انواع مختلف زمین ها بر اساس طبقه بندی مبحث ششم برایاستفاده از شتاب هایی که مشمول این مبحث می شوند، الزامی است. نحوۀ اعمال اثرات ساختگاهی با در نظر گرفتنساختمان تأثیر لایه های سطحی طبق روش های ذکر شده در صحف ششم و استاندارد2000 الزامی است

مطالعات ویژه زلزله طرح 2-2-7-7

ها طبق شرایط مندرج در استاندارد2800 پایله مطالعات خالص برآوردبرای برخی از ساختمان مخاطره پذیری زلزله و محاسبات طیف ویژه طراحی و ارائه تاریخچه زمانی شتاب طراحی ساختگاه به عنوان "زلزله طرح" به شرح زیر انجام:گیرد

تحلیل مخاطره پذیری 1-2-2-7-7

برای انجام برآورد مخاطره پذیری زلزله از روش متعارف "تحلیل احتمالی مخاطره پذیری" می تواند استفاده شود. در این نوع تحلیل پارامترهای حرکت زمین در سنگ بستر لرزه ای محاسبه می شوند. منظور از پارامترهای حرکت زمین "مقادیر مربوط به شتاب، سرعت، جابجایی ونیز سایر پارامترهای طیفی و زمانی" زمین ،لرزه است. پارامترهای حرکت زمین در یک ساختگاه براساس موقعیت ساختگاه نسبت به منابع لرزه را توان لرزه زایی و مکانیزم گسیختگی منابع لرزه را محاسبه و پیشنهاد می شود. این مطالعه باید توسط مهندس ذیصلاح این موضوع و با در نظر گرفتن نکات زیر و در پنج مرحله کلی انجام شود

الف) شناسایی و مشخص نمودن تمامی منابع لرزه زا که قادر به تولید زمین لرزه موثر بر ساختگاه مورد مطالعه هستند

ب) ارائه رابطه دوره بازگشت زلزله ها و انتخاب پارامترهای لرزه خیزی مناسب برای هر منبع لرزه زا با استفاده از کاتالوگ زلزله های منطقه یا روش های مناسب دیگر، در صورت نبود یا نقصان داده های کاتالوگ

پ) انتخاب روابط کاهشی مناسب

ت) تعیین مخاطره پذیری زلزله در محل سایت بر حسب پارامترهای زلزله طرح که در قالب منحنی مخاطره شود زلزله و با محاسبه احتمال رخداد پارامتر حرکتی مورد نظر ارائه می

،ای (بر اساس پارامترهای حرکتی و طیف طرح ویژه ساختگاه، به دست آمده در رقوم سنگ بستر لرزه های تاریخچه زمانی شتاب قابل ارائه اند. برای محاسبه پارامترهای حرکت قوی زلزله طرح و نیزنگاشت افزارهای معتبر استفاده کرد ارائه نگاشت های مناسب برای آن می توان از نرم

تحلیل اثر ساختگاه 3-2-7-7

ها حرکت ناشی از زلزله از سنگ بستر لرزه ای وارد لایه های سطحی رسوبی شده و با عبور از آن به پی سازه گیرند. الزامی که مشخصات لایه های سطحی بر حرکت ناشی از زلزله در تراز بی می گذارد از اهمیت زیادی برخوردار بوده و باید در تعیین پارامترها، طیف پاسخ و تاریخچه زمانی حرکت زمین در نظر گرفته شوند. اثر ساختگاه به دلیل وجود عوامل زیر موجود می آید

های (نهشته های) نرم رسوبی بر روی لایه های سخت رسوبی یا سنگی قرارگیری لایه توپوگرافی سطحی

توپوگرافی عمقی لایه های رسوبی و سنگ بستر لرزه ای

تاثیر لایه های رسوبی سطحی 1-3-2-7-7

صورت تأثیر لایه های سطحی رسوبی بر پارامترهای حرکتی زلزله عبوری از مهمترین نمود اثر ساختگاه به این لایه ها است. در صورتی که لایه های رسوبی سطحی افقی یا تقریبا افقی باشند و هیچ گونه توپوگرافی سطحی و عمقی قابل ملاحظه ای در ساختگاه وجود نداشته باشد می توان از تحلیل های یک بعدی دینامیکی به روش خطی معادل برای تعیین مشخصات زلزله در سطح خاک استفاده کرد. در خصوص ساختگاه های با هندسه محرز دیا سعیدی در زمین و نیز در خصوص سازه های مهم بنا به تشخیص طراح سازه باید از روش های دیا سعیدی غیرخطی استفاده کرد. در صورتی که لایه های سطحی اشباع باشند باید از تحلیل های مناسبی که تغییرات تنش مؤثر در آن ها قابل مدل سازی است استفاده شود.

ملاحظات زیر برای انجام تحلیل های دینامیکی اثر ساختگاه باید در نظر گرفته شوند:

در شناسایی های ژنوتکنیکی علاوه بر تعیین مشخصات متعارف لایه های خاک، سرعت موج برشی، مدول برشی حداکثر Gmax و منحنی های تغییرات غیر خطی D-γ و G/Gmax-γ برای انجام تحلیل های دینامیکی یک بعدی به روش خطی معادل تعیین گردند.

در خصوص ساختگان ها توصیه می شود که تعیین پارامترهای دینامیکی خاک ها با تهیه نمونه های ۱0-۲ دست نخورده و با انجام آزمایش های دینامیکی مناسب با اندازه گیری در محدوده کرنش های برشی از انجام گیرد. برای پوشش دادن این محدوده از کرنش ها باید حتی الامکان از آزمایش های المان ۱0-۲ الی خمشی، ستون تشدید و سه محوری دینامیکی استفاده شود.

زلزله ورودی برای تحلیل، بسته به اینکه در برونزدگی سنگی یا در رقوم عمقی سنگ بستر لرزه ای شده باشد با روش متناسب در تحلیل اعمال شود. این زلزله ورودی می تواند مربوط به زلزله های طبیعی رخ داده باشد یا با استفاده از روش های ریاضی به صورت شتاب نگاشت مصنوعی تهیه شود.

تاریخچه زمانی شتاب برای تحلیل دینامیکی ساختگاه باید متناسب با مشخصات لرزه ای منطقه انتخاب شوند. این نگاشت ها باید با توجه به پارامترهای حرکتی زلزله ساختگاه با روش مناسبی مقیاس شوند.

نتایج به دست آمده با توجه به میزان اهمیت ساختگاه و سازه موردنظر و با ملاحظه میزان عدم قطعیت در محاسبات، در قالب پارامترهای حرکتی از جمله شتاب حداکثر و نیز طیف های پاسخ حرکت در سطح زمین برای استفاده در طراحی لرزه ای سازه های رویی ارائه شوند. همچنین در صورت نیاز برای سازه های با اهمیت بالا تعداد کافی نگاشت تاریخچه زمانی شتاب باید با روش مناسبی ارائه شوند.

تاثیر توپوگرافی سطحی 2-3-2-7-7

یکی دیگراز مصادیق مهم اثر ساختگاه تاثیر توپوگرافی سطحی زمین بر پارامترهای حرکت زمین است و چنانچه سازه مورد طراحی بر روی بلندی یا در دامنه یک شیب قرار داشته باشد باید به این موضوع توجه درجه بوده و سازه در متن زاویه شیب دامنه بیش از15 ویژه مبدول شود. چنانچه ارتفاع شیب بیش از30 فوقانی شیب قرار داشته باشد حرکت زمین دچار بزرگنمایی می شود و ضرایب پیشنهادی در1/3 برای منظور کردن بزرگنمایی باید مورد استفاده قرار گیرند. استفاده از نرم افزارهای1000 اسنادندارد مناسب که تأثیر توپوگرافی را مدل می سازند توصیه می شود.

در خصوص سازه های با اهمیت بالا استفاده از تحلیل دینامیکی دیا سه بعدی متناسب با در نظر گرفتن اثرات همزمان توپوگرافی ولایه های رسوبی توصیه می گردد.

تاثیر توپوگرافی عمقی 3-3-2-7-7

توپوگرافی سنگ بستر لرزه ای می تواند بر پارامترهای حرکت زمین تأثیر بگذارد. دره های تنگ برشده از نوشته های نرم خاص و نیز قسمت هایی از حوضه یا تشنگ زمین شناسی که سنگ بستر لرزه ای به صورت بیرون زدگی از رسوب سربر می آورد (گوشه یا لبه حوضه)، نمونه های شاخصی از وجوه اثرات توپوگرافی عمقی است. چنانچه سازه های تحت طراحی در چنین نقاطی قرار داشته باشند برای تحلیل دینامیکی اثرات ساختگاهی ضروری است از تحلیل های دیا سه بعدی با در نظر گرفتن اثرات همزمان توپوگرافی ولایه های رسوبی استفاده شود و بکارگیری تحلیل های یک بعدی مجاز نیست.

روانگرایی 3-7-7

روانگرایی به ناپایداری لایه های خاک اشباع در اثر کاهش تنش سوئر و در نتیجه کاهش مقاومت برشی اطالق می گردد که در اثر افزایش فشار آب حفره ای ناشی از تغییرشکل برشی حاصل از زلزله ایجاد می شود. این پدیده به عنوان یک مخاطره ژنوتکنیکی زلزله به حساب می آید که می تواند آثار و عوارض مختلفی ایجاد نماید باعث آسیب به سازه ها و ابنیه گردد.

" پتانسیل روانگرایی " و " ارزیابی اثرات یا عوارض ناشی از روانگرایی " دو موضوع مورد بررسی اصلی در خصوص روانگرایی است. آثار ناشی از روانگرایی عموما به صورت موارد زیر بروز می کنند:

نشست عمومی زمین

کاهش ظرفیت باربری پی ها و نشست و کچ شدگی ساختمان و فرورفتن پی و ساختمان در داخل لایه های خاک

غوطه وری و بالازدن سازه های مدفون

گسترش جانبی

ناپایداری و تغییرشکل شیروانی ها

افزایش فشار جانبی بر دیوارهای نگهبان خاک

جوشش ماسه

در طراحی سازه ها باید به تاثیر عوارض ناشی از روانگرایی توجه جدی مبذول گردد.

ارزیابی پتانسیل روانگرایی 1-3-7-7

به طور کلی ارزیابی پتانسیل روانگرایی با روش تنش تناوبی انجام می شود. برای ارزیابی ابتدا بدون انجام محاسبات بررسی اولیه ای صورت می گیرد و چنانچه امکان بروز روانگرایی در این مرحله متقنی نشود ارزیابی در مرحله دوم و با انجام محاسبات ادامه بعدا می کند.

مرحله اول ارزیابی 1-1-3-7-7

خاک هایی که مستعد روانگرایی هستند معمولاً در رده خاک های غیرچسبنده دسته بن دی می شوند. از نظر قابلیت روانگرایی خاکها را می توان به ترتیب به ماسه های تمیز، ماسه های سیائی با خواص خمیری کم، سیلت های غیرپلاستیک و شن ها محدود کرد. خاک های چسبنده عمدتاً در معرض خطر روانگرایی نیستند. با این حال در مواردی که با وجود خاک های چسبنده رسی، خاک مستعد روانگرایی می باشد باید همه معیارهای زیر برآورده شوند:

درصد وزنی خاک ریزدانه در اندازه رس (کوچکتر از 0/10)، از 1/15 کمتر باشد.

حد روانی خاک (LL) کمتر از 2/35 باشد.

درصد رطوبت خاک مورد بررسی بیشتر از 0/9، حد روانی خاک مورد بررسی باشد (ALL) بوده.

خاک های در معرض روانگرایی علاوه بر شرط فوق شامل موارد زیر می باشند:

سطح آب زیرزمینی کمتر از 10 متر از سطح زمین یا از رقوم کف پی های سطحی باشد.

عمق لایه مستعد روانگرایی کمتر از 20 متر از سطح زمین یا از رقوم کف پی های سطحی باشد.

درصد ریزدانه کمتر از 0/ با اندیس پلاستیسیته ریزدانه خاک کمتر از 15 باشد (FC<=3/35) درصد ریزدانه کمتر از (.)Pk(15)

باشد D10<=1 mm و D50<=10 mm

تخمین تراز آب زیرزمینی با توجه به امکان نوسان آن براساس بیشینه متوسط باا تراز آب احتمالی در شرایط جوی بحرانی بلندمدت باید انجام گیرد. در خصوص پی های عمیق پیشنهاد می شود عمق مورد بررسی در شمعهای انکایی تا 6متر زیر پایین ترین وقوع نوک شمع ها انجام گیرد.در حالت گروه شمع بار حسب تعداد و نحوه قرارگیری شمعها عمق مورد بررسی باید تعیین گردد.

مرحله دوم ارزیابی 2-1-3-7-7

با هام CRR با نسبت مقاومت تداوی خاک CSR در این مرحله نسبت تنش تداوی ناشی از زلزله مقایسه می شوند. نسبت تنش تداوی ناشی از زلزله و نسبت مقاومت تداوی با استفاده از روابط ارائه شده درمراجع معتبر قابل محاسبه هستند.

انجام می گیرد. با فرض CRR و _S_ CSR تشخیص وقوع یا عدم وقوع روانگرایی بر اساس مقایسه محتمل است های کمتر از 1 𝐹𝐿 وقوع روانگرایی برای عنوان ضریب اطمینان روانگرایی، به \(𝐹𝐿 = \frac{𝐶𝑅𝑅}{𝐶𝑆𝑅}\) . در این صورت کنترل نشست و سایر عوارض ناشی از روانگرایی باید انجام گیرد.

برای زلزله با بزرگی 5/5انجام می گیرد. چنانچه بزرگای CRR و 𝑆 باید توجه کرد که در روش فوق مقدار باید در یک ضریب مناسب براساس بزرگای زلزله CRR و 𝑆 باشد، مقدار 5/5 زلزله طرح عددی غیر از ضرب شود. همچنین تصحیحات برای در نظر گرفتن اثر تنش سربار و نیز وجود تنش برشی استاتیکی اولیه بر نسبت مقاومت تداوی با اعمال ضرایب مناسب انجام گیرد.

براساس روش فوق برای تصمیم گیری در خصوص روانگرایی در CRR در صورتی که برآورد است استفاده از آزمایش سه محوری .CRR های مهم از دقت کافی برخوردار نباشد برای تعیین دقیق ترساختگاه یا برش ساده تداوی یا دینامیکی بر روی نمونه های دست نخورده توصیه می شود.

تعیین نشست ناشی از روانگرایی 2-3-7-7

شود نشست ایجادشده در حین و بعد از روانگرایی یکی از عوارض مهم روانگرایی است. توصیه می های پیشنهادی معتبر انجام پذیرد.محاسبه نشست با استفاده از کرنش حجمی و روش

گسترش جانبی 3-3-7-7

...ها و ها ی مدفون، خطوط لوله، شمعتواند به سازهگسترش جانبی از عوارض مهم روانگرایی است که می آسیب

در زمینهای مستعد روانگرایی که دارای شیب ملایم بوده یا دارای یک وجه آزاد نظیر زمینهای متهمی به ها یا ساحل دریا باشند، احتمال وقوع گسترش جانبی وجود دارد.کاتالهای زهکش، فهرها و رودخانه

گسترش جانبی می تواند موجب جابجائی های بزرگ در زمین گردد. جهت ارزیابی استعداد و مقدار جابجائی ناشی از گسترش جانبی می توان حداقل از یکی از سه رویکرد تحلیلی، تجربی یا عددی استفاده نمود.

طراحی لرزه ای پی برای مقاومت در برابر گسترش جانبی باید بگونه ای انجام شود کهه جابجایی افقی در بالای پی یا تنش های ناشی از آن از مقادیر مجاز مربوط به هر سازه فراتر نرود. علاوه بر طراحی مقاوم پی ساختمان، طراحی پی باید به گونه ای باشد که ساختمان از نظر کلی نیز ایمن باشد. برای این منظور طراحی لرزه ای سازه و پی مربوطه باید در سه حالت زیر انجام شود و نتایجی که بزرگترین اثر را مشخص می کند در طراحی پی و سازه اعمال شود:

شود گسترش جانبی اتفاق خواهد افتادحالتی که فرض می

حالتی که فرض می شود تنها روانگرایی اتفاق خواهد افتاد.

حالتی که فرض می شود هیچکدام از روانگرایی و گسترش جانی اتفاق نخواهد افتاد. در این صورت بایستی در طراحیها یا از طیف طراحی برای خاک نرم یا از طیف حاصل از مطالعات ویژه ساختگاهی بدون در نظر گرفتن وقوع روانگرایی استفاده نمود.

شود، برای مطالعههای سطحی و عمیق در نظر گرفته میدر حالتی که اثرات گسترش جانبی، در طراحی پی عملکرد لرزه ای پی اثر آن باید بصورت یک فشار افقی منظور گردد. بدیهی است که در این حالت نیازی به اضافه نمودن نیروی اینرسی دینامیکی افقی زلزله ناشی از وزن سازه به نیروهای افقی ناشی از گسترش جانبی برای طراحی بخش های زیرزمینی سازه نمی باشد.

پیشگیری از مخاطرات ناشی از روانگرایی 4-3-7

چنانچه محاسبات مربوط به پتانسیل روانگرایی، نشست ناشی از روانگرایی یا گسترش جانبی و نیز سایر عوارض روانگرایی نشان دهنده وقوع قطعی روانگرایی و نشست غیرمجاز یا گسترش جانبی باشد باید با در نظر گرفتن ملاحظات فنی، اجرایی و اقتصادی روش مناسبی برای پیشگیری یا تقلیل عوارض روانگرایی به کار گرفته شود. طراحی و اجرای روش های پیشگیری باید توسط مهندس ذیصلاح انجام شود.

ناپایداری شیب ها و زمین لغزش 4-2-1

چنانچه ساختمان یا سازه ای در مجاورت یا بر روی شیب قرار گیرد بررسی ناپایداری استاتیکی و لرزه ای شیب باید انجام گیرد. در خصوص ساختمان های با اهمیت کم و متوسط توصیه می شود از روش شبه استاتیکی برای کنترل پایداری لرزه ای شیب ها استفاده شود. در روش شبه استاتیکی نیروهای افقی و قائم وارده بر شیب برآورد شده و به همراه نیروهای استاتیکی ثقلی و نیروهای مقاوم وارده بر شیب برای محاسبه ضرایب اطمینان پایداری مورد استفاده قرار می گیرند. در خصوص سازه های با اهمیت بالا و همچنین در صورت نیاز به محاسبه تغییرشکل های لرزه ای خصوصاً باید از تحلیل های تنش تغییرشکل مناسب استفاده می شود. برای محاسبه نیروهای شبه استاتیکی می توان از روابط 2-7-1 و 3-7-2 استفاده کرد:

\[F_h = k_h.W \tag{2-7-1}\]

\[F_v = k_v.W \tag{2-7-2}\]

\( k_h \) و \( k_v \) به ترتیب ضرایب مولفه های افقی و قائم زلزله هستند که از تقسیم مقادیر شتاب زلزله بر شتاب قبل زمین بدست می آید. در صورتی که شتاب قائم زلزله معلوم نباشد برای تخمین نیروی شبه استاتیکی قائم برای زلزله های میدان دور می توان از رابطه زیر استفاده کرد:

\[F_v = 0.5F_h \tag{4-7-1}\]

مقدار \( k_h \) باید معرف شتاب متوسط وارده بر شیب باشد و معمولاً تابعی از ارتفاع و انعطاف پذیری شیب است. این ضریب معمولاً باید با ضریب اطمینان قابل پذیرش FS\(_a\) متناسب باشد. هر دو مقدار مذکور باید به گونه ای تعیین شوند که میزان جابجایی دائمی مجاز برای شیب (برای آسیب نبیندن سازه رویی) به حداکثر 50 میلی متر محدود شود. بدیهی است محاسبه دقیق میزان جابجایی لرزه ای خصوصاً برای ساختمان های با اهمیت بالا از تحلیل های تنش تغییرشکل بدست می آید. برای ساختمان های متعارف و شیروانی های تا ارتفاع 30 متر مقدار FS=1.1 در نظر گرفته شود. A نسبت شتاب مبنای طرح بر اساس استاندارد 2800 است.

مخاطره گسلش سطحی 50-7

منظور از گسلش سطحی جابجایی بزرگ برشی است که با انتشار گسیختگی ناشی از جابجایی گسل در لایه های رسوبی سطحی ایجاد شده و به سطح زمین رسیده و سازه های رویی را تحت تأثیر قرار می دهد. ضروری است که امکان ایجاد گسلش سطحی در موقعیت ساختگاه پروژه با استفاده از نقشه معتبر محدودة گسلش سطحی گسل ها(در صورت وجود) یا با مطالعه توسط کارشناس مجرب مشخص گردد. و مناسبترین راهکار برای کاهش خسارات و خطرات گسلش سطحی استفاده از کاربری مناسب در محدوده ناحیه گسیختگی است. این محدوده را می توان تا 20 متر از طرفین خط اصلی گسلش سطحی در نظر گرفت. داخل این محدوده باید از کاربری هایی که حداقل ساختوساز در آن انجام می گیرد استفاده شود.