تشریح عمق بحرانی گودبرداری و نحوه محاسبه آن

مقدمه

بعلت پیچیدگی های رفتاری خاک و وابستگی پایداری آن به انواع عوامل طبیعی و غیر طبیعی، عملیات گودبرداری در ساختمان یکی از پر مخاطره ترین مراحل ساخت و ساز به شمار می‌رود. بنابراین به منظور جلوگیری از ریزش گود و به طبع آن تحمیل خسارات بعضا جبران ناپذیر، دیواره‌های گود بسته به ارتفاع خاکبرداری و مشخصات خاک باید یا بصورت ایمن خاکبرداری گردد یا به وسیله سازه‌های نگهبان پایدار شود‌. از این رو باید روی مفاهیم مرتبط با این موضوع تامل بیشتری نمود.

در این مقاله به تفسیر و تشریح ارزیابی خطر گود موضوع بند 7-3-3-4 مبحث هفتم “پی و پی سازی” ویرایش 92 پرداخته شده است که مطالعه آن برای مهندسین طراح، ناظر و مجری بشدت توصیه می گردد.

جالب است بدانید مطالب و روابط این مقاله اکثرا در آزمونهای کارشناسی رسمی دادگستری و قوه قضاییه مطرح بوده است.

در مبحث هفتم “پی و پی سازی” ویرایش 92 بند 7-3-3-4 به ارزیابی خطر گود پرداخته شده که در آن رابطه ای بشکل زیر تحت عنوان “عمق بحرانی گود (h_c)” آورده شده است.

در ادامه قصد دارم به فلسفه وجودی این رابطه و کاربرد آن بپردازم.

 

فشار محرک [Active] خاک

بعد از گودبرداری، جداره خاک تمایل به حرکت به داخل گود دارد که علت آن وجود فشار پشت توده خاک است. در این حالت طبق روابط رانکین فشار محرک خاک در ارتفاع صفر برابر صفر و در ارتفاع H برابر γHK_a می باشد.

از طرفی وجود چسبندگی در خاک عامل مفیدی جهت حفظ پایداری خاک است که بصورت کشش ثابتی به مقدار زیر در ارتفاع گود عمل می کند. برآیند این فشارها و کشش ها در ارتفاع خاک بصورت شکل زیر می باشد.

 

پارامترهای اشاره شده بصورت زیر تعریف می شوند:

Ka: ضریب فشار محرک خاک

γ: وزن مخصوص خاک

c: چسبندگی خاک

H: عمق گودبرداری (از زیر فونداسیون ساختمان مجاور حساب می شود)

Z_c: همان h_c است که عمق بحرانی گود نامگذاری شده است

تعیین h_c

در شکل بالا از تشابه مثلثاتی می توان نتیجه گرفت که عمق بحرانی گود برابر رابطه زیر می باشد. اما در رابطه مبحث هفتم عبارت دومی وجود دارد (q/γ) که بیانگر وجود سربار نزدیک جداره گود می باشد و در مقدار عمق بحرانی نقش کاهنده ایفا می کند. یعنی هر چقدر ساختمان مجاور گود مرتفع تر بوده، پارامتر q بزرگتر و متعاقبا عمق بحرانی گود کمتر می شود.

حل مثال

خاکی با وزن مخصوص 17.4 kN/m³ با زاویه اصطکاک φ = 26° و چسبندگی c = 21.2 kN/m3 مد نظر می باشد. اگر در مجاورت محل گودبرداری ساختمان در حال احداث، ساختمانی 4 طبقه با اسکلت وجود داشته باشد که تراز زیر فونداسیون آن 8/2- متر از تراز صفر قرار گرفته است،

الف) عمق بحرانی گود چقدر می باشد؟

ب) با فرض 5 متر عمق خاکبرداری از تراز صفر، گود مورد نظر را ارزیابی خطر نمائید.

حل:

الف)

مطابق جدول 5-1 کتاب اصول مهندسی ژئوتکنیک جلد دوم، ضریب فشار محرک خاک برابر K_a = 0.395 بدست می آید.

مطابق رابطه 7-3-1 مبحث هفتم خواهیم داشت:

ب)

جهت ارزیابی خطر گود، طبق جدول 7-3-1 مبحث هفتم، 3 معیار باید کنترل گردد و بحرانی ترین آن ملاک قرار می گیرد.

• معیار اول:

 h / h_c = (5 – 2.8) / 1.6 = 1.375

نسبت h / h_c بین 0/5 تا 2 قرار می گیرد که گویای خطر گود زیاد است.

• معیار دوم:

عمق گود از تراز صفر برابر 5 متر است که گویای خطر گود معمولی است.

• معیار سوم:

عمق گود از زیر پی همسایه است که برابر

  5 – 2.8 = 2.2m

و گویای خطر گود زیاد است. در کل گود مذکور مطابق جدول 1 دارای خطر گود زیاد است.

 

جدول 1 – جدول 7-3-1 مبحث هفتم (ارزیابی خطر گود با دیوار قائم)

 

نتیجه

در این مقاله نحوه محاسبه عمق گود بحرانی مطابق مبحث هفتم مقررات ملی و به دنبال آن نحوه تعیین خطر گود مطابق جدول 1 آموزش داده شد. همانطوری که ملاحظه گردید هر چقدر عمق بحرانی گود بزرگتر باشد نشانگر بهتر بودن جنس و تراکم خاک از لحاظ پایداری است و مطابق جدول 1 خطر گود را کمتر می شود.

شایان ذکر است پارامترهای c و φ خاک هر چقدر بیشتر باشند، عمق بحرانی خاک بزرگتر می شود.

 

 

همچنین توصیه می شود بخوانید:

 کنترل های لازم جهت پایداری دیوار حائل

شرح انواع بارهای وارد بر دیوار حائل

 اصول گودبرداری و پایدارسازی گود به روش خرپایی

 انواع گسیختگی در فونداسیون و پی تحت بارگذاری