مقاله تحلیلی: فشار آپلیفت - تاثیرات و راهکارها

فشار آپلیفت که با عنوان آپلیفت هیدرواستاتیک نیز شناخته می شود، یک فشار روبه بالا است که به سازه اعمال می شود. این فشار  ممکن است بسته به محیط اطراف افزایش یابد. این شرایط به دلیل فشار آب حفره ای بزرگتر نسبت به فشار سربار سازه بوجود می آید. 

درصورتی که فشار آپلیفت بزرگتر از نیروی وزن سازه باشد که به سمت پایین وارد می شود، مشکل به وجود می آید. طبق ASCE 7-10 فشار روبه بالای آب باید بصورت فشار هیدرواستاتیک کاملی در نظرگرفته شود که برروی سطح کل اعمال می شود. این بار هیدرواستاتیک به سطح پایین سازه وارد می شود. 

سازه باید به منظور تامین مقاومت بیشتر در برابر نیروهای آپلیفت طراحی مناسبی داشته باشد تا از خطرات ناشی از فشار آب جلوگیری کند. بنابراین فشار آپلیفت باید درطول فاز طراحی لحاظ شود زیرا بهسازی و نگهداری از فونداسیون را نمی توان به سادگی در آینده انجام داد. 

درصورتی که سطح آب زیرزمینی بالاتر از تراز کف فونداسیون باشد، احتمال اعمال نیروی رو به بالای به فونداسیون باید در نظر گرفته شود چراکه یک فشار هیدرولیکی آپلیفت روبه بالا اعمال می شود. فشار آپلیفت نیروی وزن روبه پایین سازه را کاهش داده و در نتیجه پایداری سازه را مختل می کند. 

فشار آپلیفت چگونه باید کنترل شود؟

 وزن زیرسازه باید بزرگتر از فشار آپلیفت باشد تا الزامات آیین نامه ای برآورده شوند. در واقع باید مجموع بار رو به پایین در سطح موردنظر بزرگتر از بار قائم رو به بالا در همان سطح باشد. 

بار روبه پایین باید حداقل %25 نسبت به بار روبه بالای ناشی از بار هیدرواستاتیک بیشتر باشد. از معادله زیر می توان برای کنترل نیروی آپلیفت در زیر سازه استفاده کرد:

  که در آن: ∅ ضریب کاهش جرم است که می تواند برابر با 0.9 درنظر گرفته شود، W جرم سازه و w وزن مخصوص آب است، h ارتفاع آب از سطح آب تا کف فونداسیون است. ضریب ایمنی برابر با ۱ است. 

شکل ۱- فشار آپلیفت در زیرزمین

اثرات فشار آپلیفت

1. وزن موثر سازه را کاهش می دهد. 
2. پایداری سازه را با خطر مواجه می کند. 

شکل ۲- فشار آپلیفت در فونداسیون سد

راهکارهای جلوگیری از فشار آپلیفت

فرآیند زهکشی آب می تواند آب را به خارج از سازه هدایت کند اما در کل طول عمر سازه نمی توان بصورت مداوم این زهکشی را انجام داد زیرا از نظر اقتصادی به صرفه نیست. چندین روش برای جلوگیری از تاثیر فشار آپلیفت وجود دارد: 

۱. گسترش فونداسیون در زمین اطراف 

زمانی که زیرسازه داخل یک گود باز یا بند موقت ساخته شده باشد، دال کف یا فونداسیون گسترده را می توان تا خارج از محیط گسترش داد تا مقاومت آن در برابر آپلیفت افزایش یابد. 

وزن مصالح پرکننده اطراف فونداسیون، وزن سازه را در برابر فشار آپلیفت افزایش می دهد. زمانی که از دیافراگم یا دیوار شمعی سکانتی بعنوان سازه نگهبان دائمی استفاده شود، این روش امکان پذیر نیست. 

۲. افزایش وزن سازه

 وزن ساختمان را می توان با افزایش ابعاد اعضای سازه ای افزایش داد. 

۳. سیستم انکراژ

از انکرهای پیش تنیده می توان بعنوان روش موقت مقابله با نیروهای آپلیفت استفاده کرد. کاربرد دائمی سیستم انکراژ بسته به عملکرد بلندمدت آن در برابر خوردگی با  محدودیت روبرو است.

شکل ۳- تغییرشکل ناشی از فشار آپلیفت در غیاب انکرها

۴. روش شمع گذاری

شمع گذاری کارآمدترین روش برای مقاومت دربرابر فشار آپلیفت است. از انواع مختلف شمع ها برای خنثی کردن فشار آپلیفت بسته به شرایط خاک و لزوم استفاده از آن ها در سایت می توان استفاده کرد. 

بعنوان نمونه می توان از شمع باربر انتهایی، شمع اصطکاکی، شمع ورقه ای، شمع کششی و شمع های متراکم استفاده کرد. جدول 1 انواع مختلف شمع هایی که برای محدود کردن فشار آپلیفت استفاده می شوند را براساس شرایط خاک ارائه می دهد. 

جدول ۱- انواع شمع های انتخابی براساس شرایط خاک به منظور مقاومت دربرابر فشار آپلیفت

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.