عنوان: معیار نشست و ظرفیت باربری در طراحی فونداسیون سازه
کلمات کلیدی: نشست، خاک، کرج، آزمایش
سطح مقاله: مبتدی
در طراحی پی سازه ها دو عامل اهمیت بسیاری دارند:
1. نشست و تغییرشکل خاک زیر پی از حد مجاز بیشتر نشود.
2. خاک زیر پی دچار گسیختگی نشود.
دو عامل فوق با وجود تشابه، دارای ماهیت های مجزا می باشد. در مکانیک خاک کلاسیک در ارزیابی مورد اول رفتار خاک به صورت الاستیک کامل در نظر گرفته می شود و لذا در طول بارگذاری متناسب با مدول الاستیسیته، تغییرشکل اتفاق می افتد. در خصوص مورد دوم، رفتار خاک بصورت پلاستیک کامل در نظر گرفته می شود و با توجه به پارامترهای مقاومتی خاک، میزان باربری خاک قبل از گسیختگی به عنوان ظرفیت باربری خاک معرفی می گردد. مورد اول تابع پارامترهای کشسان خاک بوده و مورد دوم تابع پارامترهای مقاومتی خاک می باشد. در ارزیابی پی سازه ها هر دو عامل بصورت همزمان سنجیده می شود. به عبارت دیگر بایستی نشست خاک (تغییرشکل خاک) از حد مشخصی بیشتر نشود و از طرف دیگر خاک دچار گسیختگی نشود. هر کدام از موارد فوق به تنهایی تضمین کننده سلامت پی نمی باشند. به عنوان مثال پی منفرد سازه ای با نشست 6 سانتیمتر هر چند که خاک دچار گسیختگی نشود، قابل قبول نیست. از طرف دیگر چنانچه خاک با نشست 1 سانتیمتر دچار گسیختگی شود، باز هم قابل قبول نمی باشد.
برای ارزیابی مورد اول که به اختصار عامل نشست عنوان می گردد، پارامترهای کشسانی ارزیابی می شود. متداول ترین عامل جهت تعیین کشسانی پارامتر مدول الاستیسیته می باشد که عموماً در دو حالت مدول الاستیسیته بارگذاری و مدول الاستیسیته باربرداری/ بارگذاری مجدد در محاسبات مربوطه لحاظ می گردد. در منابع مختلف علاوه بر پارامتر مدول الاستیسیته بویژه در شرایط تحکیمی، پارامترهای لاندا و کاپا نیز معرفی می گردد. لاندا مشابه مدول الاستیسیته بارگذاری و کاپا مشابه مدول الاستیسیته در حالت باربرداری/ بارگذاری مجدد می باشد. برای ارزیابی نشست خاک، علاوه بر پارامترهای پایه ای ذکر شده، عموماً بر اساس تئوری تیر بر بستر کشسان به ارزیابی پارامترهای نشست پذیری خاک پرداخته می شود. بر اساس این تئوری که مبنای محاسبات حاضر قرار می گیرد، خاک بصورت یک سری فنر با سختی KS در نظر گرفته شده و سازه روی این فنرها قرار می گیرد. در این تئوری که با فرضیات ساده شده ای از جمله حذف اندرکنش خاک و سازه همراه می باشد، هر چه سختی خاک بیشتر باشد، سختی فنر (KS) بیشتر شده و لذا تغییرشکل خاک کمتر می شود. دقیق ترین روش برای تعیین KS انجام آزمایش بارگذاری صفحه می باشد. هر چند طبق روابطی می توان KS را 1/2 برابر ظرفیت باربری نیز در نظر گرفت و یا با توجه به نوع خاک و جداول تجربی موجود به ارزیابی مقادیر KS با توجه به نوع خاک پرداخت. به هر طریق با تعیین پارامتر KS می توان به ارزیابی پارامترهای تغییرشکل خاک پرداخت.
در مورد دوم که با عنوان عامل ظرفیت باربری معرفی می گردد، خواص مقاومتی خاک همچون چسبندگی و زاویه اصطکاک تعیین کننده است. هر چه پارامترهای مقاومتی خاک بیشتر باشد، ظرفیت باربری آن بیشتر می شود. محاسبه ظرفیت باربری بر اساس روابطی همچون روابط ترزاقی و میرهوف امکان پذیر است. لازم به ذکر است که به منظور تعیین پارامترهای مقاومتی خاک می توان از انجام آزمایشات برش مستقیم و یا سه محوری کمک گرفت.
در استان البرز و شهر کرج، بجز محدوده مهرشر، کیانمهر و نواحی مجاور آن که خاک دارای بافت نامناسب بوده و سطح آب زیر زمینی بالا می باشد، در باقی مناطق وضعیت خاک از نظر پارامترهای مقاومتی و کشسانی مطلوب است. در نواحی گوهردشت، عظیمیه و نواحی شمالی کرج، بستر عموماً درشت دانه و سنگی بوده و در نواحی میانی کرج، خاک درشت دانه با بافتی متراکم غالب است. در محدوده شرقی و غربی استان البرز (کمالشهر، هشتگرد، نظرآباد)، خاک دارای بافت و تراکم مناسب می باشد. عمدتاً نشست های ایجاد شده در محدوده استان البرز بواسطه مشکلات موضعی در محل پروژه از قبیل، وجود خاک های دستی، انباشت نخاله ها، وجود قنات، چاه، آب شستگی و ... بوده است.
توضیحات تکمیلی در خصوص نوع و تیپ خاک در بخش های مختلف کرج در مقاله ای تحت عنوان "نوع و تیپ خاک کرج" در همین سایت ارائه شده است.
مرجع:
1. باولز، ترجمه اردشیر اطیابی، "تحلیل و طراحی پی"، انتشارات جویبار، 1379
2. نتایج گزارشات ژئوتکنیک، آزمایشگاه خاک و بتن کاوش مهار البرز
