مقاله تحلیلی: اثر روان گرایی خاک بر فونداسیون شمعی

پی‌های شمعی به‌احتمال‌زیاد روان گرایی و اثرات آن را به شکل‌ها و گونه‌های مختلف تجربه می‌کنند. اثرات روانگرایی بر پی شمعی در ادامه موردبحث قرار می‌گیرد.

روان گرایی پدیده‌ای است که در خاک‌های اشباع و سست مانند سیلت ماسه‌ای و خاک‌های ماسه‌ای رخ می‌دهد. از آزمایش‌هایی مانند آزمایش نفوذ استاندارد و آزمایش نفوذ مخروط برای تعیین این‌که آیا خاک دچار روان گرایی شده یا خیر استفاده می‌شود.

اثر روان گرایی بر پی شمعی

در ادامه اثرات روان گرایی بر پی‌های شمعی به‌تفصیل موردبحث قرار می‌گیرد:

• کمانش شمع‌ها در خاک‌های روان
• پخش جانبی خاک در زمین‌های شیب‌دار

کمانش شمع‌ها در خاک روان

شمع‌ها اعضای بسیار بلندی هستند که برای خاک اطراف خود تکیه‌گاه بسیار عالی محسوب می‌شوند. بااین‌وجود، اگر خاک نرم و بار تکیه‌گاهی زیاد باشد، احتمال کمانش شمع وجود خواهد داشت.

باید بدانید که کمانش پی شمعی معمول نیست و شرایط ذکرشده باید در طراحی شمع مدنظر قرار گیرند تا کمانش را تحمل کنند.

پی شمعی معمولاً بارها را از طریق اصطکاک و ظرفیت پایه منتقل می‌کند. اصطکاک ناشی از تنش افقی اطراف سطح شمع است. تنش افقی مانند عضو فشاری بافاصله‌ی کم‌تر عمل می‌کند و به‌این‌ترتیب یک تکیه‌گاه جانبی ایجاد می‌شود.

وقتی خاک اطراف پی شمعی در اثر زلزله روان شود، احتمال از بین رفتن تکیه‌گاه جانبی بالا می‌رود و متعاقباً اصطکاک جانبی نیز حذف می‌شود. بر اساس توصیه‌های یورو کد-8، مقاومت خاک روان شده باید نادیده گرفته شود.

بنابراین، احتمال کمانش پی شمعی هنگامی‌که بارهای محوری بزرگ را تحمل می‌کند و تکیه‌گاه جانبی را به علت روان گرایی خاک از دست می‌دهد، بسیار زیاد است.

اگر سر شمع در سنگ بستر ثابت شود، انتظار کمانش پی شمعی وجود دارد و بار محوری تحمل شده توسط شمع در مقایسه با بار کمانش اویلر ستون معادل به‌طور چشم‌گیری بزرگ‌تر می‌شود.

بار کمانش اویلر (PE) مطابق با فرمول زیر محاسبه می‌شود:

که در آن:

EI: صلبیت خمشی شمع

Le: طول معادل شمع بر اساس شرایط انتهایی شمع

فرض می‌شود که شمع در برابر کمانش آسیب‌پذیر است مگر اینکه بار طراحی محاسبه‌شده کوچک‌تر از بار اویلر با ضریب پنج باشد.

معادله اویلر ارائه‌شده در بالا را می‌توان برای شرایطی که شمع نقص‌هایی ندارد و بار به‌طور کامل بر مرکز شمع اعمال می‌شود مورداستفاده قرار داد.

در غیر این صورت بار کمانش محاسبه‌شده به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد. به همین دلیل است که از ضریب بزرگی بین بار طراحی شمع و بار کمانش اویلر استفاده می‌شود.

نسبت لاغری که برابر است با طول معادل تقسیم‌بر شعاع چرخش، شاخص دیگری است که توسط آن پتانسیل کمانش شمع تعیین می‌شود.

اگر احتمال روان شدن خاک اطراف شمع وجود داشته باشد، باید از نسبت لاغری برای بررسی امکان کمانش استفاده کرد. اگر نسبت لاغری بزرگ‌تر از 50 باشد، بنابراین امکان کمانش شمع بسیار زیاد است. نسبت لاغری کم‌تر از 50 ایمن است.

پخش جانبی خاک در زمین‌های شیب‌دار

حرکت خاک در جهت رو به پایین بعد از روان شدن خاک به علت لرزش زلزله را پخش جانبی می‌نامند. این پخش جانبی نیروی جانبی قابل‌توجهی را در اثر فشار منفی تولیدشده توسط گوه خاک در وجه بالایی شیب ایجاد می‌کند.

از شمع‌ها برای تثبیت خاک در پایین‌دست و بالادست سدها استفاده می‌شود. این شمع‌ها به‌طورمعمول باید قادر به تحمل نیروهای جانبی قابل‌توجه تولیدشده توسط فشار منفی خاک باشند.

برای شیب‌های کم‌تر از 3 درجه احتمال بالایی وجود دارد که پخش جانبی بعد از روان گرایی خاک اتفاق افتد شود. این بدان دلیل است که خاک روان شده مقاومت برشی مناسبی ندارد.

وضعیت پخش جانبی وقتی‌که لایه‌ خاک روان نشده روی لایه‌ روان شده باشد، بدتر خواهد شد. مخصوصاً وقتی‌که چنین لایه‌هایی باعث شوند که لایه‌ روان شده فشار آب منفذی اضافی را مدت طولانی‌تری در خود نگه دارد.

زمانی که لایه‌ خاک روان نشده بر روی لایه‌ خاک روان شده به‌صورت جانبی حرکت کند، بار جانبی اعمال‌شده بر شمع افزایش خواهد یافت.

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.