دانلود پایان نامه شمع در عمران


دانلود پایان نامه شمع در عمران

دانلود پایان نامه شمع در عمران

به نام خدا

فصل اول

مقدمه

شاید به جرات بتوان گفت یک سازه نمی‌تواند قولی باشد مگر آنکه اتصالاتش قوی باشد. اگر چه این بیان شاید اطلاق به اجزای تشکیل دهنده یک سازه بشود لیکن می‌تواند به اتصال سازه و خاکی که آن را تحمل می‌کند نیز تصمیم داده شود. اگر به بناهای قدیمی و تاریخی بنگریم، می‌بینیم که سازندگان بخوبی دریافته بودهند که شالوده‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند و عدم کفایت مقاومت آنها می‌تواند منجر به خرابی ساختمان‌ها شود.

امروزه این اهمیت بیش از پیش عظمت یافته و با توجه به :

الف- توسعه کشورها در زمینه صنایع، حمل و نقل، …. و در نتیجه نیاز به سازه‌های سنگین‌تر و ظریف‌تر .

ب- کمبود زمین مساعد و مرغوب از نظر فنی و مقاومت

پ- افزایش نیازهای طبیعی بشر

ت- وجود دانش فنی در زمینه شناخت حوادث نیز مترقبه از جمله زلزله

و…

لازم است در انتقال بارها به زمین توجه خاص‌تری مبذول شود.

نخستین گام در طرح یک پی عمیق، انتخاب نوع آن بر حسب اهداف معین می‌باشد در این انتخاب مسائل اقتصادی، فنی، اجرایی، محیطی و بطور کلی توجیه پذیری موثر هستند.

هدف این مقاله آشنایی هر چه بیشتر با انواع شمع‌ها و مباحث و مسائل مهم در رابطه با آنها می‌باشد که ممکن است در کمتر کتابی مطرح شده باشند. ضمناً سعی شده از تلاش سایر دانشجویان عمران در این زمینه، استفاده شود و نیز برای پرهیز از تحقیق موازی (تکراری) و هدر رفتن زحمات ایشان، از مقالات منتشر شده در نشریات و فصلنامه‌های معتبر داخلی و نیزاز مقاله‌های خارجی علاوه بر کتاب مهندسی پی: در جمع‌آوری اطلاعات این مقاله استفاده شده است.

1-1- تعریف پی و اهمیت آن

پی عبارت است از سازه زیرین و بخشی از خاک مجاور آن که تحت تاثیر این سازه و بارهای وارد بر آن می‌باشد. وظیفه پی انتقال بارهای بخشهای فوقانی به خاک زیر پی می‌باشد، به خوبی که تنشهای بیش از حد و نیز نشست‌های اضافی ایجاد نگردد.

1-2- انواع پی

پی‌ها براساس عمق و نوع عملکرد طبقه بندی می‌شوند. به طور کلی می‌توان پی را به چهار دسته تقسیم کرد:

الف- پی‌های سطحی

ب- پی‌های نیمه عمیق

پ- پی‌های عمیق

ت- پی‌های ویژه

1-3- تعریف شمع

شمع‌ها عناصر لاغر و ستونی هستند که به صورت قائم و یا کمی مایل هستند که برای انتقال بارها لایه‌های عمیق‌تر و محکم‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند. در شمع‌ها معمولاً 610 (D/B) عمق کف شمع و B عرض مقطع شمع می‌باشد. در مبحث مقررات طی ساختمان،‌هر گاه نسبت عرض به ارتفاع پی کمتر از 6/1 و عمق آن نیز از 3 متر تجاوز کند پی عمیق نامگذاری شده است. مهمترین اجزای پی‌های شمعلی کلاهک شمع و شمع می‌باشند.

مصالح اصلی مورد استفاده در شمع‌ها چوب، فولاد و بتن می‌باشد.

شمع‌های درست شده از این مواد کوبیده شده، حفاری یا با جک به داخل زمین رانده می‌شوند.

1-4- تاریخچه شمع

پی‌های شمعی به عنوان سیستم‌های حامل بار و انتقال دهنده بار در طی سالهای زیادی استفاده شده‌اند. از روزهای ابتدایی تمدن، از زمان تشکیل جوامع، از نقطه نظر؟؟ یا استراتژیک روستاها و شمع‌های کوچک در نزدیکی‌ رودخانه‌ها و دریاچه‌ها مستقر شده‌اند. بنابراین مقاوم‌سازی باربری زمین به وسیله اشکالی از شمع زنی حائز اهمیت بوده است.

در سال 1740 کریستوفر بولهمم1 تجهیزات شمع‌های کوبشی را اختراع کرد که به مکانیزم شمع‌های کوبشی امروزی شباهت داشت. شمع‌های فولادی از 1800 و شمع‌های بتنی از 1900 مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

انقلاب صنعتی تغییرات مهمی را برای سیستم شمع‌های کوبشی در طی اختراع ماشین بخار و دیزل، به وجود آورده است.

اخیراً رشد نیاز به مسکن و ساخت و ساز، مالکان و بنگاههای سازنده را مجبور به بهره‌برداری از زمینهای با خاک‌های دارای شخصه‌های ضعیف کرده است. این امر منجر به توسعه و پیشرفت سیستم‌های شمع کوبشی شده است. امروزه تکنیک‌های پیشرفته بسیاری برای نصب شمع‌ها وجود دارد.

1-5- دوران عمر شمع

هر شمع دارای سه دوره عمر نصب، رهاسازی (تحکیم یا set vp) و بارگذاری دائم است.

1-6- موارد استفاده از شمع

استفاده از شمع در مقایسه با سایر انواع پی باید به دقت بررسی شود. در صورت نیاز به استفاده از شمع باید توجه داشت که طول یا عمق قرارگیری شمع در خاک، سطح مقطع، جنس، روش استقرار و چگونگی عملکرد شمع‌ها از متغیرهای اصلی بوده که با توجه به شرایط و نیازهای پروژه تعیین می‌گردند.

سیستم پی عمیق( شمع) زمانی توصیه می‌گردد که حداقل یکی از شرایط زیر برقرار باشد:

  • لایه‌های سطحی خاک فاقد مقاومت کافی بوده و لایه‌های مقاومت خاک در اعماق پایین‌تر یافت شوند. به عبارت دیگر، حتی اگر از پی‌های گسترده استفاده شود، ظرفیت باربری لازم توسط لایه‌های سطحی تامین نگردد.
  • لایه یا لایه‌های سطحی نشست پذیر، تورم زا،‌فرو ریزش و یا روانگرا باشند یا سازه به نشست غیر متقارن بسیار حساس باشد.
  • علی رغم مقاوم بودن لایه‌های سطحی خاک، شکل (آب شستگی) وجود داشته باشد،‌مانند آب شستگی کناره پایه‌های میانی و یا کوله پلها و سازه‌های مجاورت طی.
  • بارهای متمرکز بزرگی باید از سازه به خاک منتقل شوند بطوریکه تحمل این نیروها توسط پی‌های سطحی حتی به صورت گسترده، امکانپذیر نباشد.
  • سطح آب زیرزمینی درمنطقه بالا است و یا فشار آرتزین در لایه‌های خاک وجود داشته، بطوریکه امکان احداث پی کم عمق وجود نداشته باشد.
  • وجود آب بین سازه و خاک در سازه‌های دریایی.
  • افزایش منحنی خاک زیر پی ماشین آلات برای کنترل دامنه ارتعاشات پی و همچنین کنترل فرکانس طبیعی سیستم.
  • مقاومت در برابر نیروهای کششی یا واژگونی برای پی‌های زیر سطح آب و یا جلوگیری از واژگونی سازه‌های بلند.
  • ایجاد مهار در برابر نیروهای افقی و زلزله‌ یا ضربه‌گیری در اسلکه‌ها.
  • کنترل لغزش و رانش زمین و افزایش پایداری شیب‌ها.
  • مقابله با عواقب آتی حاصل از ساخت و سازها در مجاورت پروژه و یا بناهای موجود.
  • در بعضی موارد،‌شمع‌ها بدون آنکه مستقیماً در انتقال بار نقش داشته باشند موجب افزایش ظرفیت باربری، تراکم و سختی خاک اطراف می‌شوند. به عبارت دیگری کوبیدن تعدادی شمع با فواضل مشخص، مثلاً روی یک شبکه شطرنجی در پلان، به عنوان یک روش اصلاح و تقویت خاک در زمین‌های سست و شل بکارگرفته می‌شود.

1-7- تقسیم‌بندی شمع‌ها

برای تقسیم بندی شمع‌ها می‌توان از دیدگاه‌های متفاوت عمل کرد که در ذیل بطور خلاصه آمده است.

 

Contents

مقدمه. 4

1-1- تعریف پی و اهمیت آن. 5

1-2- انواع پی. 6

1-3- تعریف شمع. 6

1-4- تاریخچه شمع. 7

1-5- دوران عمر شمع. 8

1-6- موارد استفاده از شمع. 8

1-7- تقسیم‌بندی شمع‌ها. 10

1-7-1- تقسیم‌بندی شمع‌ها از نظر نصب. 11

1-7-2- تقسیم بندی شمع‌ها از نظر تعداد. 12

1-7-3- تقسیم‌بندی شمع‌ها از نظر بارگذاری. 13

1-7-4- تقسیم بندی شمع‌هااز نظر شکل و مقاطع. 14

1-7-5- تقسیم بندی شمع‌ها با توجه به انتقال بار و رفتار عملکردی  18

1- شمع‌های انتهاباربر. 18

2- شمع‌های اصطکاکی یا چسبنده. 19

2-الف- شمع‌های چسبنده. 19

2- ب- شمع‌های اصطکاکی. 20

3- ترکیب شمع‌های اصطکاکی و شمع‌های چسبنده. 20

1-7-6-  تقسیم بندی شمع‌ها با توجه به نوع مصالح. 21

الف- شمع‌های چوبی Wood piles. 21

ب- شمع‌های بتنی. 23

ب-1- شمع‌های بتنی پیش ریخته یا شمع‌های بتنی پیش ساخته:. 23

ب-2 – شمع‌های بتنی ریخته شده در محل.. 24

ب- شمع‌های فولادی. 28

ت- شمع‌های مرکب. 29

1-7-7- تقسیم بندی شمع‌ها با توجه به تاثیر آنها برخاک. 30

شمع‌های کوبشی. 30

شمع‌های حفاری شده. 30

شمع‌های کوچک. 32

1-8- مزایا و معایب مصالح مختلف شمع. 32

شمع‌های فولادی (مقطع فولادی نورد شده):. 38

فصل2- روشهای اجرای شالوده‌های عمیق. 40

2-1- مقدمه. 40

2-2- راهکارهای علمی طراحی شمع‌ها.. 40

2-3- انواع پی‌های عمیق از نظر اجرایی. 42

(شمع‌های با جابه جایی کم) شامل انواع زیر هستند:. 44

2-3- سیستم‌های مورد استفاده در نصب شمع. 45

2-3-2- شمع‌های نصب شوند درون حفره خود (Drilled shaft=DS) 47

2-3-3- کیسون‌ها (Caissons) 50

2-3-4- شالوده‌های پوسته‌ای کوبشی و پر شده با بتن. 51

2-4- آسیب پذیری شمع‌ها در حین نصب. 51

2-5- مطالعات موردی مشکلات ایجاد شده در بعضی ساختگاه‌های مسئله ساز در حین اجرا. 53

فصل سوم. 55

مفاهیم پایه: طراحی پی‌های شمعی Design of pile foundations. 55

2- کلاهک شمع. 59

3- پی‌های ستونی Pier foundations. 59

شمع‌های میله باز open shafts. 62

شمع‌های ستونی صندوقی: Caissons. 63

شمع صندوقی:. 63

فصل 4. 69

بار روی شمع. 69

فصل 5. 74

طراحی سازه‌ای شمع و سر شمع. 74

5-1- کلیات. 74

جدول 1- استراتژی طراحی و اجرای پی‌های عمیق. 75

5-2- طراحی سازه‌ای عنصر شمع. 77

5-3- طراحی سازه‌ای سر شمع. 83

فصل 6. 87

بسیج مقاومت در اطراف شمع، ابزار گذاری در شمع. 87

فصل7. 90

ضریب اطمینان. 90

روش‌های تحلیل شمع تحت بار جانبی. 92

چکیده. 92

1- مقدمه. 92

2- طبقه بندی روش‌ها. 94

2-1- شمع و خاک هر دو محیط پیوسته الاستیک. 94

2-2- شمع با رفتار الاستیک و خاک به صورت اجزا محدود. 94

2-3- شمع به صورت صلب و خاک بصورت پلاستیک. 96

2-3-1- برینچ هانسن. 96

2-3-2- روش برومز. 97

2-3-3- روش داویسون و رابینسون (1965). 98

2-4- روش بار مشخصه (CLM).. 99

2-5- روش منحنی‌های p-y. 100

2-6- روش شبه سه بعدی (کوجیمن). 102

3- مدل وینکلر و اصلاح آن. 106

3-1- اصلاح مدل وینکلر. 107

مدل Filnoeko – borodich :.. 108

مدل هیتنی:. 108

4- مقایسه روش p-y و روش سه بعدی اجزا محدود.. 109

5- نتیجه‌گیری. 116

فصل9. 118

شمع تحت بار کششی. 118

فصل10. 121

استفاده از نتایج آزمایش درجا در تعیین توان باربری شمع‌ها. 121

فصل11. 127

1-بررسی دینامیکی ظرفیت شمع- فرمول‌های شمع. 127

آزمایش بارگذاری. 131

نشست شمع منفرد. 133

شمع‌های کششی. 133

مقاومت افقی. 134

2- گروه‌های شمع. 134

ظرفیت باربری گروهی. 134

فاصله شمع. 135

نشست گروه. 136

فصل12. 139

نحوه عملکرد سیستم‌های مورداستفاده در نصب شمع. 139

12-1 مقدمه. 139

12-2 روش‌های کوبیدن شمع‌ها (شمع‌های با جابجایی). 140

12-2-1- چکش‌های افتان. 140

12-2-2- چکش‌های دیزلی. 142

12-2-3- کوبیدن شمع توسط ارتعاش. 143

12-3-1- مته‌های سلسله ممتد (CFA) 143

12-3-2- عریض کردن حفره در اعماق. 145

12-3-3- C.H.D.P. 146

فصل13. 148

فضابندی و چینش شمع‌ها. 148

فصل14. 150

آزمایش بارگذاری شمع‌ها.. 150

14-1-1- CRP (سرعت نفوذ ثابت).. 152

14-1-2- MLT و آزمایش بار ممتد افزایشی.. 154

فصل15. 157

طراحی حالت حدسی. 157

15-1 رسته ژئوتکنیکی 1 (GC1) 158

15-2- رسته ژئوتکنیکی 2. (GC2) 158

15-3 رسته ژئوتکنیکی 3(GC3) 159

15-4 – شرایط طبقه‌بندی شده در آیین نامه یوروکد 7.. 160

فرمت فایل: Word – فقط به صورت متن
تعداد صفحات: 164
حجم: 557 کیلوبایت

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *