۳-۷-۷ روانگرایی

روانگرایی به ناپایداری لایه‌های خاک اشباع در اثر کاهش تنش مؤثر و در نتیجه کاهش مقاومت برشی اطلاق می‌گردد که در اثر افزایش فشار آب حفره ای ناشی از تغییر شکل برشی حاصل از زلزله ایجاد می‌شود. این پدیده به عنوان یک مخاطره ژئوتکنیکی زلزله به حساب می‌آید که می‌تواند آثار و عوارض مختلفی ایجاد نماید باعث آسیب به سازه‌ها 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 عموماً به صورت موارد زیر بروز می‌کنند:

  • نشست عمومی زمین

  • کاهش ظرفیت باربری پی‌ها و نشست و کج شدگی ساختمان و فرورفتن پی و ساختمان در داخل لایه‌های خاک

  • غوطه وری و بالازدن سازه‌های مدفون

  • گسترش جانبی

  • ناپایداری و تغییر شکل شیروانی‌ها

  • افزایش فشار جانبی بر دیوارهای نگهبان خاک

  • جوشش ماسه
    در طراحی سازه‌ها باید به تأثیر عوارض ناشی از روانگرایی توجه جدی مبذول گردد.

۱-۳-۷-۷ ارزیابی پتانسیل روانگرایی

به طور کلی ارزیابی پتانسیل روانگرایی با روش تنش تناوبی انجام می‌شود. برای ارزیابی ابتدا بدون انجام محاسبات بررسی اولیه‌ای صورت می‌گیرد و چنانچه امکان بروز روانگرایی در این مرحله منتفی نشود ارزیابی در مرحله دوم و با انجام محاسبات ادامه پیدا می‌کند.

۱-۱-۳-۷-۷ مرحله اول ارزیابی

خاک‌هایی که مستعد روانگرایی هستند معمولاً در رده خاک‌های غیر چسبنده دسته بندی می‌شوند. از نظر قابلیت روانگرایی خاکها را می‌توان به ترتیب به ماسه‌های تمیز، ماسه‌های سیلتی با خواص خمیری کم، سیلت‌های غیر پلاستیک و شن‌ها محدود کرد. خاکهای چسبنده عمدتاً در معرض خطر روانگرایی نیستند. با این حال در مواردی که با وجود خاک‌های چسبنده رسی، خاک مستعد روانگرایی می‌باشد باید همه معیارهای زیر بر آورده شوند:

  • درصد وزنی خاک ریز دانه در اندازه رس (کوچک‌تر از ۰/۰۰۵mm)، از ۱۵٪ کمتر باشد.

  • حد روانی خاک (LL) کمتر از ۳۵٪ باشد.

  • درصد رطوبت خاک مورد بررسی بیشتر از ۰/۹ حد روانی خاک مورد بررسی باشد ( w> ۰/۹LL).

خاک‌های در معرض روانگرایی علاوه بر شرط فوق شامل موارد زیر می‌باشند:

  • سطح آب زیرزمینی کمتر از ۱۰ متر از سطح زمین یا از رقوم کف پی‌های سطحی باشد.

  • عمق لایه مستعد روانگرایی کمتر از ۲۰ متر از سطح زمین یا از رقوم کف پی‌های سطحی باشد.

  • درصد ریزدانه کمتر از ۳۵٪ (FC<=%۳۵) یا اندیس پلاستیسیته ریزدانه خاک کمتر از ۱۵٪ باشد .(PI<۱۵%)

  • D ۵۰ <=۱۰mm و D ۱۰ <=۱mm باشد.

تخمین تراز آب زیرزمینی با توجه به امکان نوسان آن بر اساس بیشینه متوسط یا تراز آب احتمالی در شرایط جوی بحرانی بلندمدت باید انجام گیرد. در خصوص پی‌های عمیق پیشنهاد می‌شود عمق مورد بررسی در شمع‌های اتکایی تا 6 متر زیر پایین‌ترین رقوم نوک شمع‌ها انجام گیرد. در حالت گروه شمع بر حسب تعداد و نحوه قرارگیری شمع‌ها عمق مورد بررسی باید تعیین گردد.

۲-۱-۳-۷-۷ مرحله دوم ارزیابی

در این مرحله نسبت تنش تناوبی ناشی از زلزله CSR با نسبت مقاومت تناوبی خاک CRR با هم مقایسه می‌شوند. نسبت تنش تناوبی ناشی از زلزله و نسبت مقاومت تناوبی با استفاده از روابط ارائه شده در مراجع معتبر قابل محاسبه هستند.

تشخیص وقوع یا عدم وقوع روانگرایی بر اساس مقایسه CSR و CRR ۷.۵ انجام می‌گیرد. با فرض FL=CRR7.5CSRF_{L}=\frac{CRR_{7.5}}{CSR} به عنوان ضریب اطمینان روانگرایی، وقوع روانگرایی برای F L ‌های کمتر از ۱ محتمل است. در این صورت کنترل نشست و سایر عوارض ناشی از روانگرایی باید انجام گیرد.

باید توجه کرد که در روش فوق مقدار CRR ۷.۵ برای زلزله با بزرگای ۷/۵ انجام می‌گیرد. چنانچه بزرگای زلزله طرح عددی غیر از ۷/۵ باشد، مقدار CRR ۷.۵ باید در یک ضریب مناسب براساس بزرگای زلزله ضرب شود. همچنین تصحیحات برای در نظر گرفتن اثر تنش سربار و نیز وجود تنش برشی استاتیکی اولیه بر نسبت مقاومت تناوبی با اعمال ضرایب مناسب انجام گیرد.

در صورتی که برآورد CRR براساس روش فوق برای تصمیم گیری در خصوص روانگرایی در ساختگاه‌های مهم از دقت کافی برخوردار نباشد برای تعیین دقیق‌تر CRR، استفاده از آزمایش سه محوری یا برش ساده تناوبی یا دینامیکی بر روی نمونه‌های دست نخورده توصیه می‌شود.

۲-۳-۷-۷ تعیین نشست ناشی از روانگرایی

نشست ایجاد شده در حین و بعد از روانگرایی یکی از عوارض مهم روانگرایی است. توصیه می‌شود محاسبه نشست با استفاده از کرنش حجمی و روش‌های پیشنهادی معتبر انجام پذیرد.

۳-۳-۷-۷ گسترش جانبی

گسترش جانبی از عوارض مهم روانگرایی است که می‌تواند به سازه‌های مدفون، خطوط لوله، شمع‌ها و ... آسیب در زمین‌های مستعد روانگرایی که دارای شیب ملایم بوده یا دارای یک وجه آزاد نظیر زمین‌های منتهی به کانال‌های زهکش، نهرها و رودخانه‌ها یا ساحل دریا باشند، احتمال وقوع گسترش جانبی وجود دارد. گسترش جانبی می‌تواند موجب جابجائی‌های بزرگ در زمین گردد. جهت ارزیابی استعداد و مقدار جابجائی ناشی از گسترش جانبی می‌توان حداقل از یکی از سه رویکرد تحلیلی، تجربی یا عددی استفاده نمود.

طراحی لرزه‌ای پی برای مقاومت در برابر گسترش جانبی باید بگونه‌ای انجام شود که جابجایی افقی در بالای پی یا تنش‌های ناشی از آن از مقادیر مجاز مربوط به هر سازه فراتر نرود. علاوه بر طراحی مقاوم پی ساختمان، طراحی پی باید به گونه‌ای باشد که ساختمان از نظر کلی نیز ایمن باشد. برای این منظور طراحی لرزه‌ای سازه و پی مربوطه باید در سه حالت زیر انجام شود و نتایجی که بزرگترین اثر را مشخص می‌کند در طراحی پی و سازه اعمال شود :

  • حالتی که فرض می‌شود گسترش جانبی اتفاق خواهد افتاد

  • حالتی که فرض می‌شود تنها روانگرایی اتفاق خواهد افتاد.

  • حالتی که فرض می‌شود هیچکدام از روانگرایی و گسترش جانبی 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.

در حالاتی که اثرات گسترش جانبی، در طراحی پی‌های سطحی و عمیق در نظر گرفته می‌شود، برای مطالعه عملکرد لرزه‌ای 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 بخش‌های زیرزمینی سازه نمی‌باشد.

۴-۳-۷-۷ پیشگیری از مخاطرات ناشی از روانگرایی

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 غیر مجاز 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 روشهای پیشگیری باید توسط مهندس ذیصلاح لرزه‌ای انجام شود.


نظرات (0)

برای ثبت نظر، لطفا وارد شوید یا ثبت‌نام کنید.

در حال بارگذاری نظرات...