حائل های صلب
دراین حائل ها ، تغییر شکل بدنه دیوار در تماس با خاک ناچیز است لذا نیروهای وارده تابع تغییر مکان دیوار هستند. از نظر مصالح مصرفی، این دیوارها عمدتا از مصالح بنایی ، تن وبتن مسلح ساخته می یشوند. از نقطه نظر سیستم استاتیکی و نحوه انتقال نیرو ، دیوارهای صلب به صورت طره ای یا پره دار (پشت بند دار)طرح می گردند. دیوارهای صلب به عنوان المان حائل معمولی در پروژه های راهسازی ، به عنوان دیوار زیر زمین در ساختمان ها و همچنین به عنوان پایه کناری پلها کاربرد دارند؛لذا اجزا تحت اثر انواع بارها قرار می گیرند، که مهمترین آنها فشارهای جانبی خاک است.
فشار خاک
اگر شرایط تنش نقطه M در عمق h از سطح آزاد خاک ، بررسی شوند تنش قائم σv روی سطح افقی متناسب با وزن مخصوص خاک وعمق h قابل محاسبه است . اگر تنش افقی روی یک صفحه قائم در این نقطه بررسی شود (σh) بنا به تعریف ، ضریب فشار خاک در حالت سکون به صورت رابطه زیر تعریف شده است :
k0 =σh/σv
تنش قائم و افقی موجود در نقطه M
اگر مطابق شکل حرکت توده ای از خاک با یک دیوار حائل محدود شود واین دیوار تحت فشار وارده به سمت چپ حرکت کند و یا حول قسمت تحتانی بچرخد ، به طوری که دریک حالت حدی ، تنش های برشی ایجاد شده در خاک ، در امتداد یک سطح ، بر مقاومت برشی خاک غلبه کند و لذا توده خاک در امتداد این سطح بلغزد و سپس به یک حالت تعادل حدی برسد، فشار وارد بر دیوار از طرف خاک را رانش محرک (اکتیو ) گویند.
در خاک های دانه ای ،زاویه تقریبی سطح لغزش با امتداد افقی معادل π/4+π/2 ومقدار رانش محرک از رابطه زیر قابل محاسبه است:
σa= ka+ σv
ka ضریب رانش محرک خاک نامیده می شود.
شرایط حدی در حالت رانش محرک
به طریق مشابه ،اگر حرکت یا چرخش دیوار به سمت خاک باشد و بر خاک فشاور وارد کند،با افزایش فشار وارده وفزونی تنشهای برشی ایجاد شده بر مقاومت خاک در امتداد یک سطح ، که با امتداد افقی زاویه π/4 - π/2 می سازد ، لغزیده و سپس به حالت تعادل خواهد رسید.فشار وارد بر دیوار در این حالت رانش مقاوم ( پاسیو) نامیده شده و از رابطه زیر تعیین می گردد:
σp= kp+ σv
kp ضریب رانش مقاومت خاک نامیده می شود.
شرایط حدی درحالت رانش مقاوم
در طرح المان های حائل بررسی در سه حالت قابل تشخیص است:
- دیوارهایی که حرکت (انتقال ویا دوار ) آنها به حدی ضعیف است که هیچ گونه مقوامت برشی قابل توجهی در توده خاک ایجاد نمی شود. دراین حالت فشار جانبی وارد بر دیوار مشابه فشار حالت سکون است.
- دیوارهایی که ، تحت فشار جانبی خاک ،تغییر مکان یا دوران قابل ملاحظه ای دارند، به طوری که در دو طرف آنها شرایط حدی رانشهای محرک و مقاومت ایجاد می شود.
- دیوارهای واقع در زمینهای ناپایدار که باید جلوی لغزش توده خاک را بگیرند. در این حالت فشار جانبی وارد بر دیوار حالت رانش مقاوم ( وبیش ا ز آن ) نزدیک است .
طرح ومحاسبه دیوارهای حائل صلب
در حالت کلی برای طرح یک دیوار حائل صلب ، ابتدا باید مشخصات مکانیکی ،وزنی و حجمی خاک زیر و اطراف حائل تعیین شود.یکی از مسائل بسیار مهم تخمین ارتفاع ریزش خاک است. که براساس آن باید ارتفاع دیوار حائل مشخص شود. اهمیت این مسئله به ان حد است که نوع دیوار حائل ومقدار مصالح مصرفی در آن بر اساس این کمیت تعیین می گردد. بعد از انتخاب نوع دیوار حائل وتخمین ابعاد آن ، مقدار نیروهای وارد بر دیوار باید ماحسبه شود که مهمترین آنها نیروی جانبی حاصل از خاک است. در محاسبه این نیروها باید ، بر اساس عملکرد و نوع دیوار ، روش محاسبه و فضیات مناسب اختیار گردد. با محاسبه مجموعه نیروها، پایداری دیوار باید از نظر خارجی وداخلی کنترل شود تا ضمن حصول ظرایب اطمینان لازم ، از نظر اقتصادی نیز میزان مصالح مصرفی قابل توجیه است.
محاسبه نیروهای جانبی حاصل از خاک
با توجه به اهمیت این نیروها در طراحی دیوارهای حائل باید در انطباق فرضیات محاسباتی با عملکرد دیوارها و انتخاب روش محاسبه مناسب دقت کافی مبذول گردد. در این حالت ، یکی از نکات عمده میزان تغییر مکان جانبی (یا دوران) دیوار است که مقدار نیروها متناسب با آن محاسبه شود.
دیوارهای ثابت
برخی دیوارهای حائل بخشی از ساختمان های مختلف محسوب می شوند که تحت بارهای وارده عملا ثابت بوده و تغییر مکان نخواهند داشت ، به عنوان مثال دیوار قابهای صلب (یا صندوقه های بتنی) ، دیوار حائل زیر زمین ساختمانهای چند طبقه و دیوارهای ضخیم U شکل ،کانالهای آب نمونه ای از حائلهای نسبتا ثابت اند.
نمونه ای از دیوارهای حائل ثابت
فشار افقی در نقطه ای از خاک در حالت سکون
دیوارهای حائل معمولی
همانطور که در بالا ذکر شد درهر دیوار نیروهای جانبی و تغییر مکان آن مستقیما بهم وابسته هستند. بررسی میزان تغییر مکان واقعی دیوار نسبت به حالت k0 وضعیت نیرو های جانبی از نوع محرک (اکتیو) یا مقاوم (پاسیو) وامکان حصول هریک را مشخص می کند. نمودار زیر تعییرات فشار جانبی را بر حسب مقدار تغییر مکان دیوار نشان می دهد.
نمودار تغییرات فشار جانبی بر حسب تغییر مکان دیوار
بر اساس پیشنهاد برخی محققان ، حالات حدی محرک ومقاوم مربوط به تغییر مکان ها، مطابق روابط زیرهستند، بدین ترتیب حالات فوق از نظر میزان تغییر مکان ، نیروی جانبی و حجم خاک جابجا شده مشابه نیستند.
δa= H/1000
δp= H/1000
منبع :اصول مهندسی پی
.: Weblog Themes By Pichak :.
