طراحی میکروپایل

امتیاز کاربران

ستاره فعالستاره فعالستاره فعالستاره فعالستاره فعال
 

 

3- طراحی

3-1- مقدمه

تا تاریخ آماده سازی گزارشFHWA    ، دو آیین نامه­ی راهنمایی برای طراحی ریزشمع ها در ایالات متحده وجود دارد. اولین راهنما توسط دپارتمان تجاری سرویس اطلاعات تکنیکی ملی امریکا در سال 1997 منتشر شد. این مجموعه دارای 4 جلد است وجلد دوم آن در مورد طراحی است­؛ نام این مجموعه میکروپایل های تزریق شده وحفاری شده است.

دومین مجموعه راهنما (راهنمای طراحی و ساخت میکروپایل ها )توسط اداره­ی بزرگ راه­های امریکا ((FHWA در سال 2000 میلادی منتشر شد. در این بخش اشاره­ای مختصر بر طراحی میکروپایل­ها از نقطه نظر ژئوتکنیکی با استفاده از دو منبع فوق می­کنیم.

3-2- میکروپایل های تزریق شده وحفاری شده

Drilled and Grouted Micropiles-state of practice ;review ;volume 2:Design

     در این گزارش یک ملاک طبقه بندی جدید و باریک بینانه برای ریزشمع­ها توسعه داده شد. سیستم طبقه بندی براساس دو معیار است:

  • فلسفه ی رفتار (طراحی)
  • روش تزریق (ساخت)

      با استفاده از اولین معیار­، ریزشمع ها به دو نوع طبقه بندی می­شوند یعنی نوع اول و نوع دوم. نوع اول ریز شمع ها به المان های ریزشمعی اشاره می کند (منفرد یا گروه) که به طور مستقیم بارگذاری می شوند. بار اساساً از نظر سازه ای توسط تقویت های فولادی و از نظر ژئوتکنیکی توسط ناحیه ی اتصال دوغاب زمین توسط شمع های منفرد تحمل می شود. نوع دوم ریزشمع ها المان­هایی هستند که خاک را محدود می­کنند و از درون خاک را تقویت می­کنند و رفتاری مانند یک خاک مرکب تقویت شده دارند­.کاربرد ریزشمع ها در ایالات متحده بیشتراز نوع اول است.

      برای برآورد ظرفیت ژئو تکنیکی ریزشمع ها تحت بار قائم، جانبی­، یا ترکیب بارگذاری­، تعیین مناسب پارامترهای سطح مشترک دوغاب- زمین و وضعیت اولیه­ی تنش در زمین بعد از نصب ریزشمع (عمدتاً به علت فشار تزریق ) مورد احتیاج است. طراحی ژئوتکنیکی برای ریزشمع­های منفرد تحت بار قائم بر اساس ملاک ظرفیت بار نهایی و کنترل جابجایی قائم است. به طور مشابه­، ظرفیت بار نهایی و کنترل جابجایی افقی­، برای ریزشمع هایی که تحت بار جانبی هستند­، استفاده می­شود. روش­های طراحی از روش­های زیر می­تواند انتخاب شود:

  • روش های تجربی برای پیش بینی بار نهایی
  • مدل های فصل مشترک بار جابجایی برای تخمین تغییر مکان عمودی
  • آزمایش­های بارگذاری در محل

برای طراحی شمع­های منفرد­، آیین نامه­ی طراحی مشخصی برای نوع D , C , B , A ریزشمع ها در ایالات متحده وجود ندارد. برای نوع A ریزشمع ها­، طراحی معمولاً بنابر خصوصیاتی که برای شمع­های حفاری شده با قطر بزرگ قرار داده شده است، صورت می­گیرد. (به عنوان مثالAASHTO   1991 ، Caltrans 1994 ). در ضمن آیین نامه ی انگلستان 8081  (1989) ، در حالی که به کارهایLittlejohn  and Bruce (1977) و آیین نامه  فرانسه (CCTG 1993 ) که توسطBustamante  and Diox (1985) صورت گرفته برای نوع   D , C , B ریزشمع ها به کار گرفته می شود.

به علت غیاب آیین نامه­های طراحی مرتبط با ریزشمع­ها تحت بار جانبی­، طراحی معمولاً بوسیله­ی آزمایش های بار جانبی که از آیین نامه­های حاضر برای شمع­های حفاری شده پیروی می کنند­، استفاده می­شود (به عنوان مثال : 1994 UBC، 1991 BCNYC ، 1992 AASHTO ). برای طراحی مقدماتی­، آیین نامه های طراحی مانند ؛ API (1988) ، CCTG (1993) و Caltrans (1994) که با تحقیقاتی که توسطMatlock   (1970) , Reese (1994) انجام شده است، استفاده خواهد شد.

به طور مشابه ، آیین نامه­های برای طراحی گروه ریزشمع و ریزشمع های مشبک در آمریکا وجود ندارد. مانند مورد  شمع های منفرد ، ملاک طراحی که برای گروه ریزشمع و شمع های مشبک استفاده می شود ، ظرفیت بار نهایی و کنترل تغییر مکان است . ظرفیت بار نهایی و تغییر مکان تحت تاثیر فاصله ی شمع ها ، شرایط خاک و محل  و نوع ریزشمع ها و کلاهک شمع هستند. حائز اهمیت است که ضریب باردهی گروه بستگی بسیار مهمی با تکنیک نصب شمع دارد.

مرجع خوب طراحی که بتواند برای تخمین ظرفیت باربری نهایی گروه ریزشمع و ریزشمع های مشبک استفاده شود وجود ندارد زیرا نتایج آزمایشگاهی و آزمایش های بزرگ مقیاس که توسط محققان مختلف

 (   Lizzi1978 ،   Plumelle1984 ،Maleki 1995) انجام گرفته تاثیر گروه مغایری را نشان می دهد. هر چند یکی از روش های ذکر شده در گزارش AASHTO 1992 ،که کارهای Terzaghi و Peck (1994) را دنبال می کند ، برای شمع های سنتی استفاده شده است. این آیین نامه ظرفیت محوری گروه را کمتر از :

  1. مجموع ظرفیت های نهایی هر شمع منفرد در گروه، یا
  2. ظرفیت بار محوری بلوک خرابی گروه (یک بلوک مستطیلی )،

تخمین می زند.

شیوه های آیین نامه ی CCTG فرانسه (1993)، می تواند به عنوان یک محاسبه ی محتاطانه مقدماتی برای ضریب بازدهی گروه پذیرفته شود.

برای تخمین تغییر مکان عمودی گروه ریزشمع چندین روش پذیرفته شده است :

  1. روابط تجربی که تغییر مکان عمودی گروه شمع را به یک شمع منفرد مربوط می کند (به عنوان مثال ،   Skempton 1953 ،Vesic   1969 ،   Meyerhof1976، Fleming 1985).
  2. شیوه های الاستیک پیوسته که از معادلات Mindlin (1936) استفاده می کند                         (مانند  Butterfield and   Banerjee1971 ،   Rendolph and  Wroth 1979 ،  Poulos ، Davis  1980 ،   Yamashita 1987  ).
  3. مدل های انتقال بار و روش های هیبرید (مانندONeil 1977 ،  Chow 1986 ،Lee 1993 ، Maleki and Frank 1994)
  4. یک مدل واسط برشی که هیچگونه جابجایی شعاعی را نمی پذیرد و توسط Rendolph and Wroth  (1979) ارائه شده است.

برای تخمین ظرفیت جانبی گروه ریزشمع ها ، مشابه ظرفیت گروه محوری ، یکی از روش ها ی زیر که کمتر از مقادیر زیر می باشد، استفاده می شود:

  1. تعداد ریزشمع ها ضربدر ظرفیت باربری جانبی یک شمع منفرد در گروه، یا
  2. ظرفیت باربری جانبی یک بلوک مستطیلی شامل ریزشمع ها و خاک بین آنها

برای محاسبه ی تاثیر گروه بر ظرفیت بار جانبی و خیز شمع آیین نامه های متفاوتی (به عنوان مثال 1992 AASHTO ، 1993 CCTG ، 1990 BOCA) حداقل فاصله ی بین ریزشمع ها را ، مختلف مشخص می کنند. هر چند ، هنگامی که شمع ها نزدیک به هم هستند ، اندرکنش بین آنها باید محتمل فرض شود. ضریب بازدهی گروه ، برای شمع های کنار هم در گزارش بحث شده است.

برای تخمین مقدار بار جانبی – خیز گروه شمع ، یکی از راههای معمول استفاده از منحنی های p-y است (برای مثال Reese 1994، Brown 1987 ، Bogard and Matlock 1983).  Reese (1994) پیشنهاد کردند که خردمندانه ترین روش برای تحلیل تغییر مکان- بار جانبی گروه شمع استفاده از منحنی های p-y برای یک شمع منفرد اصلاح شده با استفاده از ضریب نرمی است تا تاثیرات اندرکنش گروه در نظر گرفته شود.

هیچ راهنمایی در آیین نامه های طراحی برای طراحی ریزشمع های مشبک وجود ندارد (نوع دوم ریزشمع). گسترش ریزشمع ها با ظرفیت بالا باعث شده است تا مفهوم ریزشمع های مشبک ( Lizzi 1982) از لحاظ قیمت،  اقتصادی نباشد ؛ بنابراین در ایالات متحده کمتر استفاده شود.

3-3- راهنمای ساخت و طراحی میکروپایل ها

Micropile Design and Construction Guideline : Implantation Manual

با توجه به بارهای محوری ، جانبی یا ترکیبی از این دو، طراحي ريزشمع ها شامل دو جنبه اساسی می باشد: [1]

  • ارزیابی ظرفیت باربری ژئوتکنیکی ريزشمع، که مستلزم تخمین های مناسب از پارامترهای بین سطحی خاک-دوغاب، و وضعیت تنش در زمین بعد از اجرای ريزشمع ( تاثیر فشار تزریق) می باشد.
  • عملکرد ظرفیت باربری سازه ای و سختی مقطعی از ريزشمع که عمدتاً به مساحت تقویت شده ريزشمع و مقاومت مصالح آن بخش بستگی دارد.

3-3-1- روشهای طراحی "SLD"  و "LFD"

این بخش شامل روش طراحی براساس بار سرویس  SLD  (طراحي براساس تنش مجاز) و روش طراحی براساس ضریب بار  LFD  (طراحي براساس مقاومت طراحي) مي باشد. در حال حاضر مهندسان از هر دو روشSLD  و LFD استفاده می­کنند، اما بیشتر در حال فاصله گرفتن از روش SLD و رفتن بسوی روش LFD و ویرایش های جدید آن، روش بار LRFD و طراحي ضریب مقاومت می­باشند. مهندسان ژئوتکنیکی عمدتاً از روش SLD استفاده می­کنند، اما آنها نیز در مراحل اولیه حرکت بسمت LFD و روشهای LRFD می باشند.

 

برای مشاهده ادامه مقاله دانلود کنید 

pdf

 

LOGOSlid

شرکت فنی مهندسی سورین

شرکت فنی مهندسی سورین با نگاه به چشم انداز متعالی خود و با توجه به ارزشها، ضمن رعایت اصول و استانداردهای علمی ومهندسی وفراترازآن، با در اختیار داشتن مجموعه­ای از متخصصین ژئوتکنیک و سازه، امکان ارائه و انجام هرگونه خدمات مشاوره، طراحی، اجرا ونظارت در بخش­های گودبرداری و پایدارسازی، سازه­های بتنی و سازه­های فولادی ساختمان دارا می باشد.

ارتباط با ما

تــهــران، جردن، بلوار گلشهر، برج آی تک، طبقه ششم، واحد 60

تلـفـکس:

                                                              29 500 220 - 021

                                                              19 500 220 - 021

  + اطلاعات بیشتر

 

 

 

 

whatsapp    Telegram  imo