دسته‌بندی نشده · آذر ۱, ۱۳۹۹ ۰

۷-۶-۴ شمع تحت بار محوری

در این بخش ضوابط طراحی تحت بار محوری (فشاری یا کششی) شامل ضوابط تعیین ظرفیت باربری، کنترل نشست و تغییر مکان ارائه شده است. اما طراح سایر مواردی که در بخش ۷-۶-۲ذکر شده را نیز باید کنترل نماید.

۷-۶-۴-۱ : ظرفیت باربری

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.

    \[R_{C}\geq F_{C}\]

        (۷-۶-۱)

در این نامساوی:

 Fc= بار فشاری طراحی

 Rc= باربری فشاری شمع

۷-۶-۴-۱-۱ : تعیین ظرفیت باربری شمع ها می تواند بر اساس روش های زیر صورت گیرد:

الف- استفاده از روابط تحلیلی

ب- روش های مبتنی بر استفاده مستقیم از نتایج آزمایش های درجا (نفوذ استاندارد، نفوذ مخروط، …)

پ- نتایج آزمایش های بارگذاری استاتیکی

ت- نتایج آزمایش های بارگذاری دینامیکی

۷-۶-۴-۱-۲ : 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.

۷-۶-۴-۱-۳ : استفاده از روابط تحلیلی

باربری فشاری RC را می توان از رابطه زیر به دست آورد:

     

    \[R_{C}=R_{b}+R_{s}\]

           (۷-۶-۲)

در این رابطه:

Rb

مقاومت جداره شمع است که مقادیر آنها را می توان با استفاده ازRsمقاومت نوک شمع و

روابط زیر به دست آورد:

    \[R_{b}=q_{b}A_{b}\]

                             (۳-۶-۷)

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

    (۴-۶-۷)

در این روابط:

 qb =ظرفیت باربری نوک شمع

 Ab = مساحت مؤثر سطح قاعده نوک شمع

 qsi = ظرفیت باربری جداره شمع در لایه i

 Asi = مساحت مؤثر سطح جانبی شمع در لایه iمقادیر qb وqsi رامی توان با استفاده از روابط محاسباتی معتبر و بر اساس پارامترهای حاصل از نتایج مطالعات ژئوتکنیک یا بهره گیری نتایج ازمایش های در جا بدست اورد.

الف- ظرفیت بار بری نوک شمع qbرا می توان از رابطه زیر بدست اورد.

   

    \[q_{b}=cN_{c}^{*}+\bar{q}N_{q}^{*}\]

                 (۵-۶-۷)

 

 

برای محاسبه Nc* وNq*  باید از روابط معتبری مانند “مایرهوف”، “وسیک”، “جانبو”، “کولهاوی”(مخصوص شمع های درجاریز) یا هر روش دیگری که در مراجع معتبر آمده استفاده نمود.

ب- مقاومت باربری جدار شمع را می توان از روش های تنش کل (مانند روش α) یا تنش موثر(مانند روش β)بر حسب مورد و شرایط محاسبه نمود.

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

نوع خاک شامل: دانه بندی، کانی شناسی، شکل دانه ها، بیش تحکیمی، قابلیت تراکم یا فشردگی و تراوایی

روش اجرای شمع شامل: شمع های درجاریز و یا رانده شده (کوبشی یا ارتعاشی)، طول، قطر و مصالح شمع.

نوع آزمایش خاک: شامل شرایط زهکشی، سرعت بارگذاری، میزان دستخوردگی، ….

ت- در محاسبه مقاومت نوک شمع باید به مقاومت ناحیه ای از زمین که بر روی آن تأثیر می گذارد توجه داشت. در این رابطه باید اثرات لایه ضعیف در این ناحیه را که بر روی مقاومت نوک شمع تأثیر قابل ملاحظه دارد، به حساب آورد. در مواردی که لایه ضعیفی در ژرفای کمتر از ۳ برابر قطر نوک شمع در زیر آن وجود دارد، باید ساز و کار گسیختگی سوراخ کننده را در محاسبات ظرفیت باربری منظور داشت.

۷-۶-۴-۱-۴ : استفاده مستقیم از نتایج آزمایش های درجا

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

الف- آزمایش تا عمق کافی پایینتر از تراز نوک شمع باید انجام شده باشد.

ب- چنانچه جدار شمع در لایه های مختلفی قرار دارد، باید آزمایش در نقاط کافی در هر لایه انجام شده باشد.

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.

۷-۶-۴-۱-۵ : استفاده از آزمایش بارگذاری استاتیکی

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

الف- نتایج آزمایش بارگذاری شمع در یک ساختگاه تنها با شرط اجرای یکسان “شمع های آزمایشی”و “شمع های اصلی” قابل استفاده است.

ب- قطر و طول شمع های آزمایشی باید تا حد امکان با قطر شمع های اصلی یکسان باشد. در صورت اختلاف بین قطرهای این دو، نسبت قطر شمع آزمایشی به شمع اصلی نباید کمتر از نیم باشد.

پ- تعیین ظرفیت باربری طراحی از روی منحنی نیرو – نشست باید بر اساس یک روش معتبر انجام شود.

۷-۶-۴-۱-۶ : استفاده از آزمایش دینامیکی الف- نتایج آزمایش های بارگذاری دینامیک شمع ها می تواند در تعیین ظرفیت باربری مورد استفاده

قرار گیرد، مشروط بر آنکه اولاً مطالعه ژئوتکنیک کامل برای ساختگاه انجام شده باشد، ثانیاً نتایج این آزمایش ها با آزمایش های استاتیک بر روی شمع های مشابه به لحاظ نوع، طول، سطح مقطع و در شرایط خاک مشابه کالیبره شده باشد.

ب- نتایج آزمایش های دینامیک 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.

۷-۶-۴-۲ نشست شمع ها

۷-۶-۴-۲-۱: 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

۷-۶-۴-۲-۲ : در تحلیل گروه شمع در خاکهای ریزدانه باید به اثر زمان بر نشست کل مانند تحکیم و خزش خاک توجه داشت.

۷-۶-۴-۳شمع های کششی

۷-۶-۴-۳-۱ : برای آنکه یک شمع، بارهای طراحی را با ایمنی مناسبی در مقابل گسیختگی کششی تحمل نماید، باید نامساوی زیر در همه حالات حدی نهایی و برای کلیه ترکیبات بارگذاری برقرار باشد:

                     

    \[R_{t}\geq F_{t}\]

                      (۷-۶-۶)  

در این نامساوی:

 Ft = بار محوری کششی طراحی

 Rt =باربری کششی شمع

۷-۶-۴-۳-۲ : در تعیین ظرفیت باربری شمع های کششی، دو نوع ساز و کار گسیختگی باید در نظر گرفته شود:

الف- بیرون آمدن شمع ها از زمین به صورت منفرد

ب- بالا آمدن بلوک زمین حاوی گروه شمع

۷-۶-۴-۳-۳: نیروی مقاوم کششی، چه در حالت منفرد و چه در حالت گروهی، با استفاده از رابطه (۷-۶-۷) محاسبه می شود:

 

    \[R_{t}=W_{t}+F_{s}-U_{uplift}\]

        (۷-۶-۷)  

در این رابطه:

Wt = وزن شمع ها و وزن بلوک خاک (در گروه شمع)

Fs = مقاومت اصطکاک جدار شمع و خاک یا مقاومت برشی خاک در مرز بلوک خاک (در گروه شمع) 

U uplift=برآیند نیروهای رو به بالای طراحی ناشی از فشار آب بالابرنده در زیر بلوک خاک.

۷-۶-۴-۳-۴ : در تعیین ظرفیت باربری بلوک خاک باید کوچکترین دو مقدار “ظرفیت باربری کششی گروه شمع”، و “مجموع ظرفیت باربری کششی شمع ها” در نظر گرفته شود.

۷-۶-۴-۳-۵ : در بارگذاری های متناوب، باید اثر تکرار بار بر روی کاهش ظرفیت باربری کششی شمع ها در نظر گرفته شود.

۷-۶-۴-۳-۶ : مقاومت اصطکاک جدار کششی شمع های منفرد ۰.۷ تا ۰.۸۵ اصطکاک جدار شمع در حالت فشاری لحاظ شود، مگر آنکه آزمایش بارگذاری استاتیکی کششی انجام شده باشد.