راهنمای مبانی طراحی دیوارهای حائل

راهنمای مبانی طراحی دیوارهای حائل

 همانطور که از نامش پیداست  دیوار حائل  دیواری است با کاربرد حفاظتی میان دو سطحی که باهم اختلاف ارتفاع دارند. اگر بخواهیم کلاسیک گونه تر به تعریف دیوار حائل بپردازیم می توانیم بگوییم دیوار حایل دیواری است که برای حفظ و پایداری توده خاک در فصل مشترک یک اختلاف ارتفاع مورد استفاده قرار می‌گیرد. طراحی و آب بندی دیوار حائل با این وظیفه مهم و سنگین مستلزم رعایت نکات بسیار مهمی است و به همین دلیل ما بر آن شدیم تا در این مقاله منحصرا درباره مبانی طراحی دیوار های حائل صحبت نماییم.

 مراحل طراحی  دیوار حائل

هر کاری برای اینکه اصولی انجام شود باید فرموله شده و طبق الگوریتم از پیش تعیین شده ای صورت پذیرد.در طراحی دیوار حائل نیز یک الگوریتم و چندیدن فرمول اساسی وجود دارد که در این مقاله به بیان آنها خواهیم پرداخت.

سرفصل های مورد بررسی در این مقاله:

  • زهکشی
  • محاسبه نیروهای موثر بر طراحی دیوارهای حائل
  • تحلیل و بررسی حالت های مختلف بارگذاری  در طراحی دیوارهای حائل
  • اصول و ضوابط پایداری طراحی دیوارهای حائل                

اولین مرحله در طراحی و اجرای دیوار حائل : زهکشی

طراحی دیوارهای حایل و دیوارهای سیل‌بند در مقابل افزایش فشار حفر‌ه‌ای آب به هر دلیل (چه به علت افزایش تراز آب زیرزمینی و چه به علت زلزله) حساس هستند. به عبارتی دیگر آب بندی دیوار حائل نکته بسیار حائز اهمیتی است که مرحله زهکشی کاملا برای پوشش دادن آن طراحی شده است.

دومین مرحله در طراحی و اجرای دیوار حائل: محاسبه نیروهای موثر بر طراحی دیوارهای حائل

یکی دیگر از مراحل طراحی دیوار حائل که مستلزم آن است تا منحصرا درباره آن صحبت کرد محاسبه نیروهای موثر بر طراحی دیوارهای حایل است.دیوارهای حایل یا سیل بند باید تحت اثر بارهای زیر و یا ترکیبات نامساعدی از آنها مورد طراحی یا محاسبه قرار گیرند.

فاکتور هایی که در این مرحله باید به آنها توجه ویژه داشت به شرح زیر است.

  • بار مرده
  • وزن خاک
  • فشار جانبی خاک
  • فشار آب زیرزمینی
  • فشار برخاست (برکنش)
  • فشار جانبی ناشی از سربار
  • فشار برخورد امواج
  • نیروهای زلزله
  •  فشار یخ

تحلیل و بررسی حالت های مختلف بارگذاری  در طراحی دیوارهای حائل

حالت R1 – بارهای عادی

در حالت R1 بارگذاری به گونه ای انجام می شود که خاک پشت دیوار تا تراز نهایی در نظر گرفته شده برسد و به عبارتی سطح خاک و سطح تراز یکی باشد . اگر سربار وجود داشته باشد، پایداری باید هم با اعمال سربار و هم بدون آن کنترل شود. در صورت وجود هر نوع فشار جانبی یا برخاست (برکنش) به علت فشار آب، خاک پشت دیوار به دو صورت خشک و مستغرق با تراز آب در حالت بهر‌ه‌برداری در نظر گرفته می‌شود.

حالت R2 – بارهای غیر عادی

این حالت بارگذاری تقریبا شبیه حالت R1 است. با این تفاوت که تراز آب در پشت دیوار در بالاترین سطح محتمل منظور می‌شود. بارهای آنی نظیر باد شدید، سربار تجهیزات در حین اجرا و هر نوع سربار موقت در ترکیب بار در   حالت R2 در نظر گرفته می‌شوند.

حالت R3 – بارگذاری زلزله

حالت R3  نیز مشابه  حالت R2 است با این تفاوت که  به علاوه آثار مؤلفه‌های افقی و قائم شتاب زلزله در خاک، آب و دیوار نیز در آن لحاظ شده است. فشار برخاست مشابه حالت R1 است.

راهنمای اصول و ضوابط پایداری طراحی دیوارهای حائل

راهنمایی که در این بخش ارائه می شود یک اصول پایه ای و کلی است و برای تمام روش های بارگذاری دیوار حائل صادق است.

این اصول و ضوابط به شرح زیر است:

1- دیوار حال از نظر پایداری باید به گونه ای باشد که  در مقابل لغزش پایه در داخل هر یک از لایه‌های خاک یا سنگ زیر بستر ایمن باشد.

2- دیوار حایل از نظر استقامت باید به گونه ای باشد که در مقابل واژگونی نسبت به پایه خود ایمن باشد. و همچنین در دیوارهای وزنی این ایمنی باید نسبت به هر تراز افقی داخل دیوار تأمین شود.

3- دیوار حایل باید از نظر ثبات به گونه ای باشد که در مقابل گسیختگی زمین بستر و نشست‌های نامتقارن بیش از حدایمن باشد.

تحلیل پایداری لغزشی

هدف از انجام تحلیل پایداری لغزشی، تعیین ایمنی سازه در مقابل پتانسیل گسیختگی ناشی از تغییر مکان‌های افقی بیش از حد است. ضریب ایمنی در مقابل لغزش را می‌توان با تعیین نسبت نیروهای برشی وارده، به نیروهای برشی مقاوم در امتداد یک سطح گسیختگی فرضی، بررسی نمود. گسیختگی لغزشی وقتی که نسبت نیروهای برشی وارده به نیروهای برشی مقاوم کوچکتر از ۱باشد، منتفی خواهد بود.

تحلیل صفحه گسیختگی

در تعیین مدل تحلیلی صفحه گسیختگی عوامل زیر باید مورد توجه قرار گیرد.

‌شکل سطح گسیختگی بسته به یکنواختی و یکسانی مصالح خاکریز و زیر شالوده متغیر است. سطح گسیختگی را می‌توان به صورت هر نوع ترکیبی از سطوح خمیده و صفحه‌ا‌ی در نظر گرفت، لیکن برای ساد‌ه‌سازی و سهولت، همه سطوح گسیختگی به صورت صفحه‌ای در نظر گرفته می‌شوند.

به جز در حالت‌های بسیار ساده، بیشتر مسائل عملی پایداری لغزش که مهندسین با آن مواجه هستند، از لحاظ استاتیکی نامعین است. برای تبدیل مسئله نامعین فوق به یک مسئله معین استاتیکی، با تقسیم کل سیستم به تعدادی گوه صلب که تعادل لنگر نیروهای موجود بین گوه‌ها در هر امتداد دلخواه برقرار باشد و از نیروهای اصطکاک بین گو‌ه‌ها صرفنظر شود مسئله ساده می‌شود.

در تحلیل لغزش، دیوار (حایل یا سیل‌بند) و خاک در تماس با آن (احاطه کننده) به صورت مجموعه‌ای از گو‌ه‌ها در نظر گرفته می‌شود. سیستم خاک سازه به یک یا چند گوه (یک گوه سازه‌ای و یک یا چند گوه مقاوم) تقسیم ‌می‌شود.

تحلیل صفحه گسیختگی بحرانی

در تحلیل صفحه گسیختگی آب بندی دیوار حائل باید بگوییم که چزء آن دسته از تحلیل هایی است که با استفاده از سعی و خطا می‌توان آن را تعیین نمود.نحوه محاسبه ضریب تاثیر گذار در این تحلیل به شرح زیر است:

 برای ضریب ایمنی مشخص، شیب پایه هر گوه برای حصول حداکثر نیروی محرک در گوه محرک یا حداقل نیروی مقاوم در گوه مقاوم تغییر داده می‌شود. مقدار ضریب ایمنی در نظر گرفته شده، در شیب بحرانی پایه گوه فرضی مؤثر است. ضریب ایمنی آنقدر تغییر می‌یابد تا سطح لغزشی ایجاد شود که تعادل را برقرار می‌نماید.

 صفحه گسیختگی که با این روش به دست می‌آید، صفحه گسیختگی با حداقل ضریب ایمنی است که به آن صفحه گسیختگی بحرانی گویند.

ضریب ایمنی لغزش

این ضریب یکی از مهم ترین ضرایبی است که دقت در تعیین آن بسیار حائز اهمیت است. این ضریب برای تخمین و تعیین پایداری در مقابل لغزش، تحلیل تعادل حدی به کار گرفته می‌شود. این ضریب ایمنی بر پارامترهای مقاومتی مصالح که بر پایداری لغزشی مؤثر هستند اعمال می‌شود. ضریب ایمنی به نحوی اعمال میشود که تعادل نیروهای وارد بر گوه‌های خاک و سازه برقرار باشد. از آنجایی که پارامترهای مقاومتی بر جای سنگ و خاک کاملاً دقیق نیستند، نقش ضریب ایمنی بهبود عدم قطعیت‌های موجود در مقادیر مشخص شده است. به عبارت دیگر ضریب ایمنی نشان دهنده اختلاف بین مقاومت برشی واقعی و مقاومت برشی در نظر گرفته شده برای تحلیل است.

نظرات 0


ارسال نظر:

اگر تصویر خوانا نیست اینجا کلیک کنید
همزمان با تأیید انتشار نظر من، به من اطلاع داده شود.
* نظر هایی كه حاوی توهین است، منتشر نمی شود.
* لطفا از نوشتن نظر های خود به صورت حروف لاتین (فینگلیش) خودداری نمایید.