دانلود تحقیق روشهای اجرای شالوده های عمیق

  مقدمه

 طراحی شمع ها هم جنبه های هنری دارد و هم جنبه های علمی. هنر طراحی در انتخاب مناسب ترین نوع شمع و روش نصب آن با توجه به شرایط بار گذاری و ساختگاهی است. جنبه های علمی طراحی شمع به پیش بینی و تخمین درست عملکرد شمع مستقر در خاک در حین نصب و بار گذاری دوران بهره برداری کمک می کند. این عملکرد بطور مؤثر بستگی به روش نصب شمع بستگی داشته و به تنهایی نمی تواند توسط خصوصیات فیزیکی شمع و مشخصات خاک دست نخورده پیش بینی شود. دانستن انواع شمع ها و روش های ساخت و نصب شالوده های شمعی مستلزم فهم علمی رفتار آنهاست.

2-2- راهکارهای عملی طراحی شمع ها

1-        اطلاعات لازم و مکفی از شرایط ژئوتکنیکی محل

2-        شناخت دقیق نیروها و لنگرهای وارده از روسازه از نظر نوع، مقدار و جهت و اولویت بندی آنها

3-        شناخت عوامل محیطی از نظر آثار کوتاه مدت و دراز مدت بر مصالح شمع

4-        شناخت وضعیت پیرامون پروژه برای تصمیم گیری در مورد شیوه اجرای شمع

5-        انتخاب نوع شمع

6-        بررسی امکان پذیری ساخت وتولید شمع برای پروژه و محدودیت های ابعادی

7-        برگزیدن روش نصب شامل کوبشی، چکش زدن، در جا ریختن و ...

8-        تعیین عمق مدفون شمع با توجه به شرایط خاک، بارهای موجود و امکانات اجرایی

9-        آرایش شمع های گروهی و تعیین نحوه عملکرد گروه و توجه به نکات مؤثر در طراحی از جمله  تداخل شمع، ضریب کارایی، ...

10-         تعیین توان کاربری شمع(تکی یا گروهی) با استفاده از تحلیل های معتبر استاتیکی

11-         تعیین توان باربری شمع با استفاده از آزمایشات درجا یا آزمایشات دینامیکی و تدقیق توان باربری

12-         دخالت دادن عوامل مؤثر پیرامونی برتوان باربری بدست آمده

13-         کنترل و ارزیابی نشست سیستم شالوده

14-         طراحی سازه ای شمع و کلاهک سه شمع

15-     انجام آزمایشات عملی بار گذاری استاتیکی یا دینامیکی(در صورت لزوم و صلاحدید) به منظور اطمینان از صحت اجرا و عدم آسیب دیدگی شمع ها در حین اجرا

16-         تعیین ضریب اطمینان

3-2- انواع پی های عمیق از نظر اجرایی

چنانکه گفته شد بر اساس استاندارد BS 8004 بریتانیا شمع ها به سه دسته طبقه می شوند:

الف- «شمع های با تغییر مکان بزرگ» که هنگام نصب و رانش درون زمین، تغییر مکان زیادی در خاک ایجاد می کنند. این شمع ها معمولاً دارای مقاطع توپر و یا تو خالی ته بسته می باشند که با شیوه کوبشی یا جک زدن به درون خاک رانده می شوند. شمع های کوبیدنی با تغییر مکان های بزرگ شامل موارد زیر هستند:

-           چوبی با مقاطع دایره ای یا مربعی، یکسره یا با اتصالات وصل شده

-           بتنی پیش ساخته شده با مقاطع تو پر یا توخالی

-           پیش تنیده با مقاطع تو پر یا توخالی

-           لوله فولادی ته بسته

-           جعبه ای فولادی ته بسته

-           لوله ای باریک شونده

-           لوله ای فولادی ته بسته و رانده شده با جک

-           استوانه ای بتنی توپر، پیش ساخته و قطور رانده شده با جک

ب- شمع های«کوبیدنی- ریختنی با تغییر مکان های بزرگ» نیز موارد زیر را شامل می شوند:

-          لوله های فولادی کوبیده شده و بعد از بتن ریزی یا بتدریج بیرون کشیده می شوند.

-          پوسته های بتنی پیش ساخته که با بتن پر می شوند.

-          پوسته های فولادی جدار نازک که داخل خاک کوبیده شده سپس با بتن پر می شوند.

پ- «شمع های با جابجایی کم»

اینگونه شمع ها نیز بصورت کوبشی یا با جک درون زمین نصب می شوند و لیکن دارای سطح مقطع نسبتاً کوچکی هستند. مثالهایی از این نوع عبارتند از مقاطع فولادی H یا  I شکل، لوله ها یا جعبه های فولادی ته باز که در حین نصب، خاک وارد قسمت های حفره ای مقطع می شود. اگر در حین کوبش این شمع ها درون زمین، توده خاک در حوالی نوک شمع تشکیل و قفل شود بطوریکه مانع نفوذ ستون خاک به درون حفرات مقطع شود شمع از نوع با جابجایی زیاد محسوب می شود.

«شمع های با جابجایی کم» شامل انواع زیر هستند:

-          بتنی پیش ساخته با مقاطع لوله ای ته باز کوبشی با ضربه

-          بتنی پیش تنیده با مقاطع لوله ای ته باز کوبشی با ضربه

-                 مقاطع فولادی H شکل

-        مقاطع فلزی لوله ای ته باز کوبشی که در صورت ضرورت خاک وارد شده درون لوله تخلیه می  شوند.

ت- «شمع های بدون جابجایی» یا «شمع های جایگزینی»

برای نصب این نوع شمع ها نخست حفره محل شمع با روش های حفاری مناسب حفاری شده و درون آن بتن ریزی می شود. بتن ممکن است درون غلاف ریخته شود و یا بدون غلاف بتن ریزی انجام شود. غلاف ممکن ست با پیشرفت بتن ریزی بیرون کشیده شود. در بعضی موارد ممکن است شمع های آماده چوبی، بتنی یا فولادی درون حفره قرار داده شود.

«شمع های بدون جابجایی» یا «شمع های جایگزینی» شامل انواع زیر می شوند:

-        حفر چاهک توسط روشهای متد دورانی، چنگک، بالابر هوایی و پر کردن آن بتن(در جاریز)

-        حفر چاهک با روشهای فوق و قرار دادن لوله و پر کردن آن با بتن در صورت لزوم

-        حفر چاهک و قرار دادن قطعات پیش ساخته بتنی درون آن

-        تزریق ملات سیمان یا بتن درون چاهک

-        مقاطع فولادی قرار داده شده درون چاهک

-        حفر چاهک و قرار دادن لوله فولادی بطور همزمان

2-3- سیستم های مورد استفاده در نصب شمع

2-3-1-در شیوه استفاده از سقوط چکش برای نصب، شمع در حین فرو رفتن درون زمین در اثر ضربات چکش، به کمک دستگاه در حالت قائم نگه داشته می شود. اپراتور می تواند به کمک سیستم هیدرولیکی یا کابلی ابزار هدایت کننده را در راستای مورد نظر حرکت دهد. در این شیوه نصب، انتخاب مناسب چکش شمع کوب در عملیات نقش تعیین کننده ای دارد. تعداد ضربات چکش های معمولی که از ارتفاع رها شده و به سر شمع ضربه می زنند، تقریباً 3 تا 12 ضربه در دقیقه است. امروز غالباًاین چکش ها برای نصب سپرها و نیز برای نصب شمع در خاک های رسی خیلی نرم استفاده می شوند.

چکش های هیدرولیکی نوعی دیگر هستند که همراه سایر ملحقات کوبش بصورت گروهی عمل می کنند.

این چکش ها از چکش های پرتابی کمی سنگین ترند ولی ارتفاع پرتاب بسیار کمتری دارند و انرژی کمتری به سر شمع وارد می کنند. چکش های پنوماتیک بعداً استفاده شده و امروزه چکش های هیدرولیکی به وفور مورد استفاده قرار می گیرند. چکش های عمل کننده با سیستم بخار، فشار هوا(پنوماتیک) و یا چکش های هیدرولیکی بصورت یک طرفه عمل کنند(single acting) یا دو طرفه عمل کننده(double acting) وجود دارند. چکش های عمل کننده با سیستم بخار و پنوماتیک در شرایط ساختگاهی نرم آهسته تر کار می کنند و با افزایش مقاومت زمین سرعتشان بیشتر می شود. چکش های هیدرولیکی بر عکس عمل می کنند. چکش های دیزلی بیشترین راندمان را در شرایط ساختگاهی سخت دارند و در خاک های نرم به سختی کار می کنند. معمولاًدر اوایل شمع کوبی این شرایط پیش می آید. اگر ساختگاه مناسب باشد ضربات این چکش ها زیاد است. این چکش ها باعث آلودگی هوا می شوند.

چکش های ارتعاشی به کمک جرم های دوار با خروج از مرکزیت کار می کنند و ضربات قائم بر سر شمع وارد می کنند. فرکانس این چکش ها تا 150 هرتز هم می رسد و می توان فرکانس کارکرد آن را با فرکانس طبیعی شمع ها همسان کرد. این چکش ها برای نصب شمع در خاک های ماسه ای بسیار مناسب بوده و ارتعاشات و سر و صدای کمتری نسبت به چکش های معمولی ایجاد می کنند. در خاک های رسی و یا محتوی قطعات سنگ مؤثر نیست.

2-3-2-شمع های نصب شونده درون حفره خود(Drilled shaft=DS)

تفاوت اساسی بین شمع ها و شافت های نصب شونده درون حفره ایجاد شده آنست که شمع ها عناصر پیش ساخته ای هستند که درون زمین کوبیده می شوند در حالیکه این شافت ها با شیوه نصب در محل اجرا می شوند مراحل اجرای این شافت ها عبارتند از:

-     حفاری محل نصب و ایجاد حفره درون زمین تا عمق مورد نظر برای قرار گیری شافت

-     پر کردن انتهای حفره با بتن

-     قرار دادن قفسه میلگرد درون حفره

-     بتن ریزی حفره

مهندسین و پیمانکاران ممکن است برای این نوع شالوده های عمیق اصطلاحات دیگری استفاده کنند از جمله:

-            پایه(Pier)