میکرو شمع یا ریز شمع micro pile

میکرو شمع  یا ریز شمع    micro pile

0

43

16
تیر 98

مقدمه:

ميكروشمع يك شمع جايگزينيِ حفاري‌شده و تزريق‌شده با قطر كم (به طور معمول كمتر از mm300)، و معمولاً مسلح است. ميكروشمع‌ها مي‌توانند در مقابل بارهاي محوري و جانبي، مقاومت كنند و مي توانند به‌ جاي شمع‌هاي متداول و يا به عنوان يكي از اعضاي سيستم خاك-شمع،بسته به فلسفة طراحي، مورد استفاده قرار گيرند. ميكروشمع‌ها با استفاده از روش‌هايي نصب مي‌گردند كه كمترين مزاحمت را براي سازه‌هاي مجاور، خاك و محيط اطراف داشته باشند. آنها مي‌توانند در محيط‌هايي با دسترسي محدود و در انواع شرايط خاك نصب گردند. همچنين ميكروشمع‌ها مي‌توانند تحت زواياي مختلف، با استفاده از همان تجهيزات مورد استفاده براي نصب ميكروشمع‌هاي قائم، نصب شوند. از آنجا كه شيوه نصب كمترين ارتعاش و صدا را ايجاد مي كند، و با توجه به اينکه ميكروشمع‌ها مي توانند در شرايطي كه ارتفاع سقف محل كار نيز كم است، اجرا گردند، ميكروشمع‌ها به منظور پي‌بندي پي‌ها، و مقاوم‌سازي سازه‌هاي موجود نيز، مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

ظرفيت سازه‌اي ميكروشمع‌ها توسط المانهاي فولادي با ظرفيت بالا تامين مي‌شود. اين المانهاي فولادي نزديك به 50% حجم گمانه را اشغال مي‌كنند. روشهاي مخصوص حفاري و تزريق در نصب ميكروشمع‌ها، باعث مي‌شود كه محصورشدگي محكمي، در ناحية اتصال گروت-زمين بوجود بيايد. گروت، نيروهاي وارده را از طريق اصطكاك، در ناحيه اتصال بين گروت و زمين، از المانهاي مسلح به زمين، انتقال مي دهد.

به دليل اينكه قطر ميكروشمع‌ها كم است و در نتيجه سطح نوك ميكروشمع‌ها كم است، از سهم ظرفيت نوك در ميكروشمع‌ها صرفنظر مي‌شود. مقاومت اتصال گروت-زمين به طور قابل ملاحظه‌اي تحت تأثير نوع زمين، روش تزريق و فشار تزريق قرار مي‌گيرد. نقش روش حفاري نيز قابل اهميت است، اگرچه كمتر مي‌توان كميت آن را مشخص كرد.

 

طبقه‌بندی ميكروشمع‌ها

FHWA (ادارة بزرگراههاي فدرال آمريکا)، يكي از اصلي‌ترين تيم‌هاي تحقيق كه گزارش چگونگي كاربرد و و طراحي ميكروشمع‌ها را توسعه داده است، معيار طبقه بندی جديدی برای ميكروشمع‌ها، ارائه داده است. گزارش ذكرشده سيستم طبقه‌بندي ميكروشمع‌ها را بر اساس دو معيار ارائه مي‌كند: 1) فلسفة طراحي (رفتار) و 2) روش تزريق (ساخت).

فلسفة طراحي، روش بكار گرفته شده براي طراحي ميكروشمع را ديكته مي‌كند. روش تزريق، ظرفيت اتصال گروت-زمين را مشخص مي‌كند، كه كنترل مهمي روي ظرفيت شمع دارد. سيستم طبقه‌بندي از دو قسمت تشكيل شده است: يك عدد كه رفتار ميكروشمع را مشخص مي‌كند (طراحي)، و يك حرف كه روش تزريق را نشان مي‌دهد (ساخت).

 

 طبقه‌بندي نوع ساخت و روش تزريق

روش تزريق به طور كلي تعيين كننده ظرفيت اتصال زمين-گروت است. ظرفيت اتصال زمين-گروت به طور مستقيم با روش تزريق تغيير مي‌كند. قسمت دوم طبقه‌بندي ميكروشمع، بر اساس روش نصب و فشار تزريق استفاده شده در مدت زمان ساخت، از علائم حروف (A تا D ) تشكيل شده است. استفاده از لوله‌گذاري حفاري و ميلگرد تعيين‌كنندة زير‌طبقه‌بندي است. طبقه‌بندي انجام شده در شكل زیر نشان داده شده است و در ادامه مشروح اين طبقه‌بندي ارائه شده است.

  • نوع A: طبقه‌بندي نوع A نشان مي‌دهد كه گروت، فقط تحت هد جاذبه در گمانه قرار مي‌گيرد. ملات ماسه سيمان همانند گروتهاي سيمان خالص، مي توانند استفاده شوند، زيرا ستون گروت تحت فشار نيست. قسمت پايين گمانة شمع ممكن است به منظور افزايش ظرفيت كششي، بزرگتر حفر شود اگرچه اين روش در اين حالت معمول نيست، و معمولا در حالات ديگر مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
  • نوع B: نوع B نشان مي دهد كه گروت سيمان خالص تحت فشار، درون گمانه ريخته مي‌شود. به منظور جلوگيري از شكست هيدروليكيِ زمين اطراف ، فشار تزريق به طور معمول بين Mpa 0/5 تا Mpa 1 محدود مي‌شود.
  • نوع C: نوع C دو مرحلة تزريق را در بر مي‌گيرد: 1) گروت سيمان خالص همانند نوع A تحت هد جاذبه در گمانه قرار مي‌گيرد و 2) قبل از سفت شدن تزريق اوليه (بعد از حدود 15 تا 25 دقيقه)، تزريق مشابهي بدون استفاده از پكر در ناحيةاتصال (ناحية پاييني) و تحت فشار Mpa 1 صورت مي‌گيرد. اين روش به طور معمول در فرانسه استفاده مي‌شود.
  • نوع D: نوع D نيز همانند نوع C دو مرحله تزريق را در بر مي‌گيرد، منتها همراه با اصلاحاتي در مرحلة دوم تزريق، انجام مي‌گيرد. گروت سيمان خالص تحت هد جاذبه همانند انواع A و C و يا تحت فشار مشابه حالت B، درون گمانه قرار مي‌گيرد. بعد از سفت شدن مرحلة تزريق اوليه، گروت اضافي با فشار Mpa 2 تا Mpa 8 به درون گمانه تزريق مي‌شود. در اين حالت در ناحية پاييني ممكن است از پكر استفاده شود. استفاده از اين نوع در سطح جهاني معمول است.

جدول بعدی طبقه بندي انجام شده بر اساس تزريق (ساخت) را با جزئيات توصيف مي‌كند. طبقه‌بنديهايي (اعداد 1 ، 2 و 3)، به منظور نشان دادن اثر لوله‌گذاري و ميلگردها براي هر روش تزريق، در جدول آمده‌اند.

 

- ميکروشمع‌هاي حفرشده و تزريق‌شده- دستورالعمل روش ساخت

در اين راهنما، يک معيار طبقه‌بندي جديد و تا حدودي مشکل براي ميکروشمع‌ها، توسعه يافته است. سيستم طبقه‌بندي بر اساس دو معيار است:

- فلسفه رفتار (طراحي)

- روش تزريق (ساخت)

با استفاده از معيار اول ميکروشمع‌ها در دو نوع تقسيم‌بندي مي شوند، ميكروشمع‌هاي نوع 1 و نوع 2. نوع 1 ميكروشمع‌ها به اجزاء ميکروشمع اتلاق مي‌شود که به طور مستقيم بارگذاري مي‌شوند. بار به طور عمده، به طور سازه‌اي توسط ميلگردهاي فولادي، و به‌صورت ژئوتکنيکي توسط اتصال بين زمين و گروت، در هر ميکروشمع تحمل مي‌شود. نوع 2 ميکروشمع‌ها المانهايي هستند كه بر‌خلاف ميكروشمع‌هاي نوع 1، به صورت داخلي خاك را مسلح مي‌كنند، و به منظور تحمل بارهاي اعمال‌شده، همانند يك تودة مركب مسلح عمل مي‌كنند. بنابراين، ميكروشمع‌هاي نوع 2 به طور معمول به ميزان کمتري در مقايسه با ميکروشمع‌هاي نوع 1، تسليح شده‌اند. به منظور ارزيابي ظرفيت ژئوتکنيکي ميکروشمع‌ها ناشي از بار محوري، جانبي، يا ترکيب بارگذاري، يک روش مناسب تعيين پارامترهاي تماس زمين-گروت و حالت تنش اوليه در زمين بعد از نصب ميکروشمع (به طور عمده به خاطر فشار تزريق)، مورد نياز است. راهنماهاي طراحي ژئوتکنيکي براي يک ميکروشمع منفرد تحت بارگذاري محوري، بر اساس معيارهاي ظرفيت بار نهايي و کنترل جابجايي‌هاي قائم است. به طور مشابه ظرفيت بار نهايي و کنترل جابجايي افقي براي حالت بارگذاري جانبي، به عنوان معيار در نظر‌گرفته مي‌شوند. به عبارت ديگر، روش‌هاي طراحي مورد استفاده، مي‌توانند شامل سه گروه ذيل شوند:

- روش‌هاي تجربي به منظور پيش‌بيني بارنهايي

- مدل‌هاي تماس انتقال بار، براي تخمين جابجايي قائم

- آزمايش‌هاي بارگذاري مخصوص سايت

 

طراحي ميکرو پايل بر اساس آيين نامه FHWA-SA-97-070

بر اساس اين آيين نامه در طراحي ميکرو پايل لازم است طراحي سازه­اي و ژئوتکنيکي ميکرو پايل صورت پذيرد که محاسبات هر يک در ذيل ارائه شده است:

محاسبات بر اساس TYPE 2 انجام شده است.

طراحي سازه­اي ميکروپايل (Micropile Structural Design)

در طرح سازه­اي، ظرفيت باربري المانهاي ميکروپايل مشتمل بر جدار فولادي، آرماتور تسليح و دوغاب سيمان محاسبه مي­شود که اين ظرفيت بايد با ضريب اطمينان مناسبي، بالاتر از بار وارده به ميکروپايل باشد.

 

 

 

طراحي ژئوتکنيکي (Micropile Geotechnical Design)

در طرح ژئوتکنيکي، مقاومت اصطکاکي جداره ريزشمع با خاک اطراف محاسبه مي­گردد که بايد اين مقاومت اصطکاکي با ضريب اطمينان مناسبي، بالاتر از بار وارده باشد تا امکان جدايي ميکروپايل از خاک قبل از وقوع تسليم عوامل مسلح کننده ميسر نگردد.

فرض مي­شود ديواره چاله ميکروپايل از هر طرف 50 ميليمتر بزرگتر از لوله فولادي casing باشد.

با توجه به جنس خاک منطقه براي تزريق اوليه تحت فشار ثقلي و بر اساس جدول 2 خواهيم داشت:

طبق محاسبات انجام شده:

با توجه به ظرفيت باربري ميکرو پايل برابر 30 تن تعداد ميکروپايل‌ها  محاسبه مي­گردد.

 

نویسنده : ک.نیکنام

این مقاله را به اشتراک بگذارید

مطالب مرتبط با این مقاله

دیدگاه ها

ارسال دیدگاه

برای ارسال دیدگاه، ابتدا به حساب کاربری خود وارد شوید
طراحی سایت توسط شرکت پدیده تجارت