No category

مقاله رایگان با موضوع متغیر مستقل

دانلود پایان نامه

ن بیشبارگذاری شود (پک۱۰، ۱۹۶۹). پروسه کاهش تنش مشابهی نیز میتواند در خاکهای درشتدانه زمانی که تحت عوامل خارجی ازجمله ارتعاشات هستند، رخ دهد. به هرحال، دامنه کاهش معمول مشاهده شده ناشی از آرچینگ برای خاکهای درشتدانه از مقادیر ناچیز تا فقط حدود ۱۵ درصد است (اسپانگر و هندی ۱۹۷۳). ازنقطه‌نظر طراحی، کاهش بار مفید طولانی‌مدت به دلیل پدیده قوسی میتواند تنها در خاکهای دانهای پیش‌بینی شود.

شکل ۱-۱: آرچینگ محرک

شکل ۲-۱: تراکمپذیر بودن سازه نسبت خاک

شکل ۳-۱: آرچینگ مقاوم

شکل ۴-۱: تراکمپذیر بودن خاک نسبت سازه

۱-۱-۳- تونل
پوشش تونل۱۱ هرگز در معرض مقدار باری که توسط تنش اولیهی حاکم بر زمین پیش‌بینی‌شده، قرار نمیگیرد. خوشبختانه مقدار تنش اولیه با تغییرشکل زمین که به هنگام حفاری و اغلب پس از نسب و راهاندازی رخ میدهد کاهش مییابد. این کاهش تنش ناشی از تغییر شکل زمین پدیده قوسی را نشان میدهد. ازآنجاکه تغییرشکل زمین متصل است به تغییرشکل پوشش، بنابراین مقدار بار وارده به پوشش بستگی به تغییرشکل خود آن دارد. به این دلیل است که همیشه اندرکنش خاک و سازه و تشکیل مشکل اصلی برای طراحی به‌عنوان بار وارده، متغیر مستقل نیست؛ بنابراین سؤال این نیست که چه فشاری به پوشش تونل اعمال میشود، بلکه مسئلهی اصلی این است که چه رابطهای بین فشار و تغییرشکل وجود دارد.
ترزاقی از تئوری فوق‌الذکر در طراحی تونل استفاده کرد (ترزاقی ۱۹۴۳). ناحیه تنش در خاک بالای تونل مشابه است با ناحیه تنش خاک در بالای نوار تسلیم. ترزاقی فرض کرد که عملکرد خاک مجاور تونل به هنگام ساختن به سمت جوانب تونل میباشد. این، شرایط فشار محرک با سطوحی از ناحیهی تسلیم با سطح شیبدار در حدود ایجاد میکند. ناحیه تسلیم در اطراف تونل و منشور تسلیم در شکل (۱-۵-a) نشان داده شده است. در سطح بام تونل، عرض نوار تسلیم () برای تونلهای مستطیلی برابر است با:
(۱-۱)
اگر بام تونل در عمق D قرار گیرد، تنش قائم در بام برابر است با:
(۱-۲)
شکل (۱-۵-b) نشان دهنده تنش قائم در خاک بالای تونل میباشد.
اگر تونل در عمق بزرگی از سطح زمین قرار گیرد، اثرات آرچینگ نمیتواند از ارتفاع خاص در بالای سقف تونل فراتر رود (همانند در شکل (۱-۶)). شکل (۱-۷-a) موقعیت تونل در یک عمق بزرگ را نشان میدهد. تنش قائم در سقف برابر است با:
(۱-۳)
زمانی که بسیار بزرگ باشد، تنش عمودی به مقدار زیر محدود میشود:
(۱-۴)
اگر تونل در ماسه ساخته شود، مقدار چسبندگی () برابر میباشد؛ بنابراین در جهت اطمینان، در نظر گرفته‌شده و رابطه (۱-۴) به‌صورت زیر سادهسازی میشود:
(۱-۵)
شکل (۱-۷-b) پروفیل تنش قائم در بالای تونل و در عمق زیاد نشان میدهد. اثرات آرچینگ فقط در فاصلهی از بام تونل موجود میباشد (شکل (۱-۷)). هیچ اثر آرچینگی در خارج از این محدوده اتفاق نمیافتد، یعنی هیچ مقاومت برشی در رخ نمیدهد.

شکل ۱-۵: (a) جریان خاک به سمت تونل کمعمق زمانی که تسلیم در توده خاک رخ میدهد. قوس سطح لغزش واقعی، خط سطح لغزش فرض شده، (b) پروفایل تنش قائم در خاک موجود در بالای تونل (ترزاقی ۱۹۴۳)

شکل ۱-۶: تسلیم شدن در خاک به دلیل حرکت رو به پایین در پایه (ab)، منحنی ac و bd: سطح لغزش واقعی، خط ac و bf: سطح لغزش فرض شده (ترزاقی ۱۹۴۳)

شکل ۱-۷: (a) ناحیه تسلیم در خاک زمانی که تونل در عمق بزرگی قرار میگیرد، (b) پروفایل تنش قائم در خاک موجود در بالای تونل (ترزاقی ۱۹۴۳)

۱-۱-۴- شمعهای ردیفی
گاهی برای احداث ابنیهی نگهبان خاک، شمعهای متصل به هم در یک ردیف مثل یک دیوار اجرا میشود. به این دیوار متشکل از شمعهای ردیفی گاهی شمعهای مماسی (Tangent Piles) یا شمعهای سرباز (Soldier Piles) میگویند. اصطلاح شمعهای سرباز به دلیل شباهت قرارگیری این شمعها در یک ردیف مثل سربازان به کار میرود. اصطلاحی مثل شمعهای متناوب (Staggered Piles) و یا دیوار متشکل از شمعهای مماس بههم (Secant Pile Wall) هم رایج است. این نوع شمعها میتوانند متصل یا بافاصله از هم باشند. اگر از شمعهای ردیفی به‌عنوان اسکله و جایگزین سپر فولادی استفاده شود، شمعها باید در تماس باهم باشند؛ و اگر به‌عنوان دیوار نگهبان خاک در خاکهای چسبنده استفاده شود، میتوان آن‌ها را بافاصله از هم اجرا کرد.

شکل ۱-۸: شمعهای ردیفی

شکل ۱-۹: شمعهای مماس به هم
به‌عنوان بخششی از ساخت‌وساز در قسمت جدید راهآهن بین کلن و فرانکفورد، شرکت راهآهن آلمان مطابق شکل (۱-۱۰)، حفاری به عمق ۱۶ متر در طولی حدود ۳۲۰۰ متر را با استفاده از ترکیب دیوار و شمع اجرا نموده است. سوراخ حفر شده برای شمعها بدون حذف خاک صورت گرفته است. در عوض از متهی پیوسته برای مخلوط کردن خاک با آب و سیمان یعنی بتن مخلوط در محل استفاده گردیده است. سپس از شمعها با مقطع یو شکل فولادی دوبل که به درون حفرهها رانده شدهاند، استفاده شده است. این روش ساختن نشان میدهد که یک اتصال قوی بین شمع و خاک اطراف آن وجود دارد که این دستیابی به حداکثر آرچینگ میباشد. برای طراحی کلاسیک فازهای چوبی، اغلب توزیع تنش مثلثی که در شکل (۱-۱۱) نشان داده شده است، فرض میشود. با این حال، پیشنهادات دیگری نیز ارائه شده است.

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   منبع پایان نامه ارشد با موضوع احکام شرعی، رابطه سببیت، فقهای امامیه، حقوق اسلامی

شکل ۱-۱۰: نمایی از شمع دیوارها

شکل ۱-۱۱: (a) توزیع یکنواخت فشار محرک زمین، که به‌طور پیوسته به دیوار اعمال میشود. (b) توزیع مثلثی میباشد که گاهی اوقات به شمع سرباز دیوارها وارد میشود.

۱-۱-۵- دیوار حائل
دیوار حائل، دیواری است که تکیه‌گاه جانبی برای جدارههای قائم و یا نزدیک به قائم خاک را به وجود میآورد. از دیوار حائل در بسیاری از پروژههای ساختمانی نظیر راه‌سازی، پل‌سازی، محوطه‌سازی، ساختمان‌سازی و به‌طورکلی هر جا که احتیاج به تکیه‌گاه جانبی برای جدار قائم خاک‌برداری باشد، استفاده میشود (براجا ام داس، ۲۰۰۱). برحسب مصالح و هندسه مورد استفاده، دیوار حائل دارای انواع زیر است:
۱- دیوار حائل وزنی۱۲: این نوع دیوار از بتن ساده (غیرمسلح) و یا مصالح بنایی بخصوص سنگ با ملات ماسه سیمان ساخته میشوند. پایداری این دیوارها در مقابل فشار جانبی، در درجه اول بستگی به وزن آن‌ها دارد. در کشور ما ایران، به علت وجود بنّاهای سنگ‌کار ماهر و دستمزد مناسب، ساخت دیوارهای حائل با مصالح بنایی سنگی بسیار معمول است. هرچند که استفاده اقتصادی از آن‌ها در محدودهی ارتفاعهای ۴ تا ۵ متر میباشد، لیکن استفاده از آن‌ها در دیوارهای بلند هم مشاهده میشود.

شکل ۱-۱۲: الف) دیوار حائل وزنی، ب) دیوار حائل نیمه وزنی (براجا ام داس، ۲۰۰۳)

۲- دیوار حائل نیمه وزنی۱۳: گاهی مواقع با استفاده از مقدار محدودی میلگرد، از عرض دیوار حائل وزنی مقداری کاسته میشود. این میلگردها در خمش با مصالح بنایی مشارکت میکنند.

شکل ۱-۱۳: دیوار حائل طرهای (براجا ام داس، ۲۰۰۳)
۳- دیوار حائل طرهای۱۴: این دیوارهای حائل از بتن مسلح ساخته میشود و متشکل از دیوار تیغه و دال پایه میباشند. حداکثر ارتفاع اقتصادی این دیوارها ۶ تا ۸ متر است.
۴- دیوار حائل پشت‌بنددار۱۵: این دیوارها مشابه دیوارهای حائل طرهای هستند با این تفاوت که در فواصل منظم دارای پشت‌بندهایی عمود بر دیوار تیغه میباشند. پشت‌بندها، تیغه و پایه را به یکدیگر میدوزند و درنتیجه با ایجاد رفتار دوطرفه از مقدار نیروی برشی و لنگر خمشی در آن‌ها کاسته میشود.

شکل ۱-۱۴: دیوار حائل پشت‌بنددار (براجا ام داس، ۲۰۰۳)

معمولاً وقتی ارتفاع دیوار زیاد می‌شود، دیوار حائل بتن مسلح به‌تنهایی پاسخگوی پایداری نمیباشد، بنابراین به دلیل طول زیاد طره، تغییر شکل رأس دیوار ناشی از فشار محرک خاک افزایش مییابد، درنتیجه از دیوار طرهای پشت‌بنددار استفاده می‌شود. در طراحی دیوار حائل، باید پارامترهای پایه خاک یعنی وزن مخصوص خاک، زاویه اصطکاک داخلی خاک و چسبندگی، هم برای خاک‌ریز پشت دیوار و هم برای خاک زیر پایه دیوار برای طراح معلوم باشد. طراح از پارامترهای مربوط به خاک‌ریز پشت دیوار، فشار جانبی و از پارامترهای مربوط به خاک زیر پایه، ظرفیت باربری مجاز خاک را برای تحمل فشار زیر پایه به دست میآورد (براجا ام داس، ۲۰۰۱).
در طراحی دیوار حائل دو مرحله وجود دارد. ابتدا با معلوم بودن فشار جانبی، پایداری کل سازه کنترل میشود. کنترل پایداری شامل کنترل در واژگونی، لغزش و ظرفیت باربری خاک زیر شالوده میباشد. در مرحله دوم طراحی سازهای اجزای مختلف دیوار در مقابل نیروهای وارده انجام میشود.
یکی از عوامل اصلی در طراحی و ساخت ایمن دیوارهای حائل، شناخت کمی و کیفی فشار وارد به دیوار است. در یک طرح ایمن و اقتصادی لازم است علاوه براثر خاک پشت دیوار، تأثیر نیروهای جانبی و قائم نیز لحاظ گردد.

شکل ۱-۱۵: اندرکنش خاک و سازه هنگام زلزله (سپهر، ۱۳۹۰)

بر همین اساس فشار جانبی خاک روی دیوارهای حائل از بحثهای کلاسیک و مهم در مهندسی ژئوتکنیک است. در ساختمان نیز، برای سازههایی که دارای طبقات زیرزمین میباشند، فشار وارد بر دیوار زیرزمین از طرف خاک مخصوصاً در هنگام زلزله امری غیرقابل‌انکار میباشد (شکل ۱-۱۵). این امر در پلها، راهها، ترانشهها و غیره نیز از اهمیت ویژهای برخوردار است. ازآنجاکه بازتاب یک ساختمان براثر زلزله بستگی به ویژگیهای حرکت زمین دارد، باید سعی شود تا حرکات زمین را که در هنگام زلزله ایجاد میشوند، تعریف کرد. با تعیین حرکات سازه و زمین اطراف آن میتوان اختلاف جابجایی‌ها را تعیین نمود. تغییر شکل سازه و جابجایی‌های خاک اطراف سازه باعث ایجاد تغییر شکلهای جزئی درتوده خاک شده و موجب ایجاد فشار جانبی در خاک میگردد. بنابراین در طراحیها باید اثر اندرکنش خاک و سازه در نظر گرفته شود. این موضوع به‌صورت شماتیک در شکل (۱-۱۵) نشان داده شده است.
کاربرد زیاد سازههای حائل موجب شد که نظریه فشار جانبی خاک جزء اولین گروه از نظریههای ارائه شده در مکانیک خاک کلاسیک باشد. تئوریهای فشار جانبی خاک کولمب۱۶ و رانکین۱۷ جهت تعیین فشار جانبی خاک در دو حالت محرک۱۸ و مقاوم۱۹، ضرایبی را به‌عنوان ضرایب رانش محرک و مقاوم خاک پیشنهاد میکنند که درواقع نسبت تنشهای افقی به قائم در پشت دیوار بوده و به توزیع نیروی رانش در ارتفاع منجر میشود (یزدانی و آزاد، ۱۳۸۶). باوجود قدمت و تجربه فراوان در این امر، هنوز کم و بیش شاهد گزارشهایی از خرابی و گسیختگی سازه حائل و خاک به‌ویژه در مواجهه با نیروهایی که منجر به حرکت و جابجایی دیوار و

دیدگاهتان را بنویسید