۲-۴-۷ ملاحظات طراحی پی‌های سطحی

حالاتی که پی‌های سطحی معمولاً برای آن‌ها طراحی یا کنترل می‌شوند، به شرح زیر تقسیم می‌شوند:

  1. مواردی که در حالت حدی نهایی کنترل می‌شوند:
    الف-۱- از دست رفتن پایداری کلّی پی
    گسیختگی ناشی از فقدان پایداری کلی در کلیه پی‌ها و اجزای آن‌ها باید کنترل شود. پی‌های واقع در محل‌های زیر باید مورد توجه ویژه قرار گیرند:
    - در نزدیکی و یا روی ساختگاه شیب دار، چه به صورت طبیعی و چه به صورت خاکریزی یا خاکبرداری شده
    - در نزدیکی گودبرداری‌ها یا سازه‌های نگهبان

    - در نزدیکی رودخانه‌ها، کانال‌ها، دریاچه‌ها، مخازن آب یا سواحل دریاها

    - در نزدیکی معادن در حال بهره برداری یا سازه‌های مدفون

    در این موارد باید نشان داده شود که پایداری کلی خاک و سازه پی با ضریب اطمینان کافی تأمین است.
    الف-۲: گسیختگی خاک ناشی از کمبود ظرفیت باربری (کمبود مقاومت)
    برای آنکه یک پی در برابر گسیختگی ناشی از کمبود ظرفیت باربری ایمنی کافی داشته باشد، باید رابطه زیر در همه حالات حدی نهایی و برای کلیه ترکیبات بارگذاری برقرار باشد.

    F≤R

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

    R: ظرفیت باربری نهایی خاک زیر سازه پی است. در محاسبۀ R باید کلیه 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 خاک‌های چسبنده به دلیل وجود تغییرات مقاومت برشی خاک در اثر تغییرات فشار آب حفره‌ای و بارهای دینامیکی باید شرایط کوتاه مدت و بلندمدت به طور جداگانه بررسی شوند.

    - در مواردی که یک سازند مقاوم در زیر یک سازند ضعیف قرار دارد، در محاسبه R باید پارامترهای برشی سازند ضعیف بر حسب محل قرارگیری این سازند ضعیف در محاسبات دخالت داده شوند. همچنین اثر مثبت سازند مقاوم بر ظرفیت باربری باید منظور گردد.

    - در مواردی که خاک پی متشکل از نهشته‌های چند لایه‌ای است، پارامترهای ژئوتکنیکی هر لایه باید در محاسبه R منظور شود.
    الف-۳: گسیختگی خاک ناشی از لغزش پی

    در پی‌هایی که بارهای مورب یا افقی بر آن‌ها وارد می‌شود باید لغزش پی بررسی شود. در این پی‌ها، در مواردی که کف زیرین پی افقی است، برای تأمین ایمنی کافی، باید نامساوی زیر برقرار باشد:

    H≤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-۳-۱ محاسبه می شود.

    P p : نیروی رانشی مقاوم جلوی سازه پی است که در اثر حرکت نسبی پی و زمین می تواند بسیج شود. این نیرو باتوجه به ملاحظات الف-۳-۲ تعیین می شود.
    الف-۳-۱: نیروی برشی مقاوم (S) در شرایط زهکشی شده و زهکشی نشده (بلندمدت و کوتاه مدت) به شرح زیر محاسبه می‌شوند:
    الف-۳-۱-۱: خاک در شرایط زهکشی شده
    S= P'tan(δ)
    که در این رابطه 'P: مؤلفه قائم بارهای طراحی مؤثر وارد به پی است.
    δ: زاویه اصطکاک بین سطح زیرین سازه پی با خاک است. در پی های ساخته شده با بتن درجا δ برابر با زاویه اصطکاک داخلی ( ' φ) و در پی های با بتن پیش ساخته معادل 23ϕ\frac{2}{3}\phi'است.
    در رابطۀ فوق همانطوری که مشاهده می شود هرگونه چسبندگی مؤثر، C، نادیده گرفته شده است.
    الف-۳-۱-۲: خاک در شرایط زهکشی نشده
    S = A'.C u
    در این رابطه 'A مساحت مؤثر سطح زیرین پی و C u چسبندگی زهکشی نشده خاک می باشد.
    الف-۳-۲ : نیروی رانشی مقاوم P p با استفاده از ضریب مقاوم خاک K p محاسبه می‌شود 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 دخالت‌های انسانی حذف نمی‌گردد. در غیر اینصورت از آن صرف نظر شود.
    الف- ۴: گسیختگی سازه ناشی از تغییر مکان پی
    تغییر مکانهای قائم و افقی نسبی قابل ملاحظه پی‌ها ممکن است در سازه اثرات نامطلوب و حتی گسیختگی ایجاد کند. باید اثرات این گونه تغییر مکانها بر سازه مطالعه شوند. این مطالعه باید بر اساس الزامات مبحث مقررات ملی ساختمان انجام گیرد.

  2. مواردی که در حالت حدی بهره برداری کنترل می‌شوند:
    ب-۱: نشست یکنواخت پی
    ابعاد پی باید به نحوی تعیین شود که رابطه زیر برقرار باشد:
    S≤S a
    که در این رابطه:
    S a : نشست یکنواخت مجاز می باشد که باتوجه به جنس خاک، نوع پی و سازه باتوجه به الزامات بند ۷-۴-۴ تعیین می شود.
    S: نشست یکنواخت حداکثر تحت بارهای سرویس است که شامل نشست های کوتاه مدت و بلندمدت (نشست تحکمی و خزش) می باشد.
    ب- ۲: نشست غیریکنواخت پی
    ب-۲-۱: نشست‌های غیریکنواخت و دوران‌های نسبی پی‌ها باید با در نظر گرفتن توام توزیع نیروی متفاوت وارده و تغییرات احتمالی مشخصات زیر پی‌های مختلف محاسبه شوند.
    ب-۲-۲: محاسبه نشست غیریکنواخت بدون منظور کردن سختی سازه ممکن است به پیش بینی مقادیر غیر واقعی بینجامد. برای ساختمان‌های با اهمیت زیاد، اندرکنش سازه و خاک باید در تحلیل‌ها منظور شود.
    ب-۲-۳: مقادیر نشست غیریکنواخت مجاز بر حسب نوع پی، نوع خاک و نوع سازه برای حفظ شرایط بهره برداری انتخاب می‌شود. این مقادیر در بند ۷-۴-۴ داده شده‌اند.
    ب-۲-۴: به اثرات ناشی از زهکشی خاک که نشست‌های غیریکنواخت ایجاد می‌کند و همچنین به نشست‌های اضافی در اثر تحکیم خاک باید توجه داشت.
    ب-۲-۵: دوران پی‌ها بر اثر بارهای خارج از محور را می‌توان با در نظر گرفتن توزیع فشار خطی در زیر پی و با محاسبه نشست‌های ایجاد شده در گوشه‌های پی، تعیین نمود.
    ب-۳: در محاسبه نشست‌ها مدل‌های خطی یا غیر خطی رفتار خاک باید با شرایط ساختگاه سازگار باشند.
    ب- ۴: ژرفای لایه‌های 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 معمولاً معادل با عمقی است که تنش قائم اضافی ناشی از بارگذاری پی در آن عمق معادل ۱۰٪ تنش مؤثر روبار برجای خاک باشد یا ژرفای معادل حباب گسترش تنش ۱۰٪ تنش کل وارد بر پی باشد. این ژرفا در بیشتر خاکها بین ۱ تا ۳ برابر پهنای پی (بر حسب گسترده بودن یا نواری بودن پی) در نظر گرفته می‌شود. در پی‌های پهن که زیر بارهای سبک قرار دارند می‌توان این مقدار را کاهش داد. در مورد خاک‌های خیلی نرم این کاهش نباید انجام گیرد.
    ب-۵: سایر شرایط

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


نظرات (0)

برای ثبت نظر، لطفا وارد شوید یا ثبت‌نام کنید.

در حال بارگذاری نظرات...