طراحی سازه نگهبان

طراحی سازه نگهبان در گودبرداری به منظور مهار رانش خاک ناشی از وزن خود و سرباره های احتمالی شامل وزن خاک بالاتر از تراز افقی اطراف گود ، فشار ناشی از سازه های مجاور و سربار ناشی از بهره برداری معابر ، صورت می پذیرد. 

شرکت عمران مدرن ، با توجه به شرایط پروژه شما، مجرب ترین متخصصان مربوطه جهت طراحی سازه نگهبان را معرفی نموده تا در اسرع وقت و با بالاترین کیفیت و مقرون به صرفه ترین قیمت ، پروژه را به انجام برسانند.

همچنین شما می توانید به طور مستقیم با ارائه دهندگان خدمت طراحی سازه نگهبان در ارتباط بوده و یا ضمن برقراری ارتباط با عمران مدرن ، معرفی بهترین ارائه دهنده را به ما بسپارید.

امروزه به سبب نیاز به گودبرداری های عمیق به ویژه در مناطق شهری و گودبرداری در مجاورت ساختمان های فرسوده ، تاریخی و ... بیش از پیش طراحی سازه نگهبان ایمن مورد توجه قرار گرفته است. لذا به منظور جلوگیری از ریزش ترانشه و حفاظت جان و مال افراد در داخل و خارج گود ، اجرا و طراحی سازه نگهبان در دستور کار قرار می گیرد. اما طراحی سازه نگهبان برحسب شرایط پروژه و مشخصات خاک به روش های مختلفی صورت می پذیرد که در ادامه رایج ترین انواع طراحی سازه های نگهبان بیان می گردد.

هزینه طراحی سازه نگهبان 

یکی از عوامل موثر بر روی هزینه طراحی سازه نگهبان ، مساحت پروژه ، عمق گودبرداری و در نهایت روش گودبرداری است. به طوری که طراح برحسب مشخصات سازه ، مشخصات خاک نظیر چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی ، عمق گودبرداری ، میزان سربار و ... روش مناسب جهت مهار گود را تعیین و طراحی می کند.

طراحی سازه نگهبان خرپایی

سازه نگهبان خرپایی یکی از متداولترین روش های طراحی سازه نگهبان در مناطق شهری به سبب قابلیت انعطاف بالای آن است. 

در این روش از طراحی سازه نگهبان ، نیمرخ های فولادی در فواصل معین به دیواره گود ، تکیه داده شده و اعضای مایل با تحمل فشار جانبی ناشی از سربار خاک و انتقال آن به زمین، مانع از ریزش دیواره گود می گردد.

مقاطعی که لازم است در سازه نگهبان خرپایی طراحی گردد شامل عضو قائم ، عضو مایل ، فونداسیون عوض مایل و اعضای افقی و مایل خرپا می باشد.

طراحی سازه نگهبان خرپایی می تواند با استفاده جداولی و برحسب اطلاعاتی نظیر مشخصات خاک ، عمق گودبرداری ، میزان سربار و فواصل خرپاها، مقاطع اعضا و جزئیات اجرای آن را ارائه دهد.

همچنین طراحی سازه نگهبان خرپایی می تواند با استفاده از نرم افزارهای اجزای محدود نظیر Plaxis صورت پذیرد و سختی خمشی و محوری اعضا و تغییرشکل عوارض مجاور گود شبیه سازی گردد.

طراحی سازه نگهبان به روش مهار متقابل

طراحی سازه نگهبان به روش مهار متقابل عمدتا در گودهایی با عرض کم مورد استفاده قرار می گیرد. این روش از طراحی سازه نگهبان ، مشابه سازه نگهبان خرپایی است با این تفاوت که از عضو های مایل استفاده نمی شود.

به طوری که در این روش، در دو طرف گود ، برحسب نظر طراح در فواصلی معادل عمق گود به علاوه ۰.۲۵ تا ۰.۳۵ برابر عمق گود ، (به منظور گیرداری پروفیل ها) چاهک هایی به جهت قرارگیری پروفیل ها، حفر می گردد. 

مقاطعی که در درون چاه های حفر شده قرار می گیرند نیز براساس مشخصات پروژه و مقاومت لازم طراحی می گردند. لازم به ذکر است که طول این پروفیل ها عمدتا به گونه ای طراحی می گردد که انتهای فوقانی آن ها تا اندکی بالاتر از تراز گود ادامه داشته باشد. سپس با طراحی مقاطع خرپایی مهاربندی پروفیل های متقابل تامین می گردد.

طراحی سازه نگهبان به روش مهار متقابل در گودبرداری های با عرض کم دارای سرعت اجرا و هزینه کمتر به نسبت سایر روش های گودبرداری می باشد.

طراحی سازه نگهبان به روش مهار متقابل بر اساس دو روش طراحی ژئوتکنیکی و سازه ‌ای صورت می پذیرد. به طوری که در طراحی سازه ‌ای ، عمدتا با استفاده از نرم افزار SAP ظرفیت باربری المان‌ های خرپایی طراحی و کنترل می گردد.

طراحی ژئوتکنیکی این سازه نگهبان نیز شامل پایدارسازی گوه گسیختگی ، کنترل تغییر مکان سازه‌ های مجاور گود و مطالعات خاک با استفاده از نرم‌افزار های تحلیل حدی و اجزای محدود مانندGeo Studio و Plaxis است.

طراحی سازه نگهبان به روش مهار متقابل در گودبرداری های با عرض کم دارای سرعت اجرا و هزینه کمتر به نسبت سایر روش های گودبرداری می باشد.

طراحی سازه نگهبان نیلینگ

تئوری طراحی سازه نگهبان نیلینگ بر مبنای مسلح و مقاوم نمودن خاک با استفاده از دوختن توده خاک توسط میلگردهای فولادی در فواصل نزدیک می باشد.

موارد مورنیاز که لازم است در طراحی سازه نگهبان نیلینگ لحاظ شده و توسط طراح ارائه گردد، به شرح ذیل می باشد.

• ویژگی های طرح که شامل مشخصات هندسه طرح ، عمق و ابعاد ترانشه ، وضعیت سازه های مجاور گود ، مشخصات مصالح مصرفی شامل مقاومت مشخصه بتن یا شاتکریت مورد استفاده، مشخصات مکانیکی نیل ها، مشخصات خاک شامل تنش چسبندگی ، زاویه اصطکاک داخلی ، مدول الاستیسیته ، ضریب پواسون ، وزن مخصوص خاک و ...
• معیارهای طراحی شامل فهرست منابع و مراجع مورد استفاده
• بارهای وارده شامل بار مرده و زنده و نحوه اعمال نیروهای جانبی شامل باد و زلزله
• نحوه آنالیز ، مبانی طراحی و خروجی نرم افزاری شامل کنترل تنش ها و جابجایی ها، نیروهای داخلی ایجاد شده در المان های سازه ای و توده خاک و کنترل محدوده Plastic zone
• کنترل فاکتور ایمنی و توصیه های فنی شامل گام های حفاری و تمهیدات لازم هنگام تطویل زمانی مراحل کار

در طراحی سازه نگهبان نیلینگ ، میخ‌ ها عمدتا عملکرد کششی دارند به طوری که با افزایش نیروی قائم موجب افزایش مقاومت برشی سطح لغزش در خاک های اصطکاکی شده و موجب کاهش نیروی رانشی سطح لغزش در خاک های اصطکاکی و چسبنده می شود.

همچنین میخ های سازه نگهبان نیلینگ عمدتا به صورت آرماتور های فولادی با قطر ۲۰ تا۴۰ میلی متر و با حد تسلیم ۴۲۰ تا ۵۰۰ نیوتن بر میلی متر مربع طراحی می گردد.

همچنین در طراحی سازه نگهبان نیلینگ ، عمدتا چاله حفاری شده با قطر ۷۶ تا ۱۵۰ میلی متر و فواصل مهار های کششی ۱ تا ۲ در نظر گرفته می شود. 

مهارهای کششی نیز عمدتا معادل ۷۰ تا ۱۰۰ درصد ارتفاع گود طراحی می گردند و با شیب ۱۵ درجه نسبت به افق اجرا می شوند.

طراحی سازه نگهبان نیلینگ موجب افزایش مقاومت برشی توده خاک ، محدود نمودن تغییر مکان های خاک و کاهش نیروی لغزشی در سطح گسیختگی و لغزشی می باشد.

طراحی سازه نگهبان انکراژ

این روش از طراحی سازه نگهبان ، مشابهت های فراوانی با روش نیلینگ دارد و تفاوت اصلی آن در اعمال نیروی پس تنیدگی برای المان تسلیح می باشد. 

به طوری که در سازه نگهبان انکراژ ، خاکبرداری مقطعی ، حفاری گمانه ها، نصب میلگرد تسلیح ، تزریق دوغاب سیمان ، شاتکریت بتن و نصب صفحه سر مهار در دستور کار قرار می گیرد. سپس با گذشت مدت زمان لازم و عمل آوری دوغاب سیمان ، نیروی پس تنیدگی تا مقدار مورد نظر طراح به میلگرد و دوغاب اطراف آن اعمال می گردد.

در روش انکراژ ، مشخصات مکانیکی خاک بر اثر تزریق بتن در درون چاهک ها بهبود می یابد، لذا در این روش از طراحی سازه نگهبان ، علاوه بر کمک گرفتن از خاک اطراف جداره برای مهار رانش خاک ، میزان رانش بر اثر بهبود مشخصات مکانیکی خاک نیز کاهش می یابد.

در طراحی سازه نگهبان انکراژ در مواردی که خاک مجاور گود تحت حریم همسایه یا تاسیسات و معابر شهری باشد، از این روش نمی توان استفاده کرد یا استفاده از آن با محدودیت همراه است.

طراحی سازه نگهبان شمع 

جهت مهارسازی گود با طراحی سازه نگهبان شمع ، در حاشیه محل گودبرداری در فواصل معینی شمع طراحی و اجرا می گردد. جنس شمع های استفاده شده می تواند برحسب نظر طراح و شرایط پروژه متفاوت باشد به گونه ای که انواع شمع فولادی ، چوبی و بتنی پیش ساخته یا درجا مورد استفاده قرار می گیرد.

در طراح سازه نگهبان شمع ، فشار جانبی خاک به صورت تیر های یکسر گیردار با طول گیرداری که عمدتا معادل ۰.۳ ارتفاع شمع است، تحمل می گردد. 

لازم به ذکر است که برحسب شرایط پروژه، شمع ها در امتداد دیواره گود نیز مهاربندی می گردند.

همچنین سرعت اجرای بالا ، قابلیت استفاده به عنوان سازه نگهبان دائم و قابلیت استفاده مجدد از شمع های پیش ساخته از مزایای طراحی سازه نگهبان شمع به شمار می رود.

البته طراحی سازه نگهبان شمع ، معایبی نیز دارد. به عنوان نمونه در بسیاری از پروژه های شهری، به دلیل مشکلات ناشی از شمع کوبی ، صرفا اجرای شمع به صورت درجا امکان پذیر می باشد. همچنین در گودبرداری هایی با ارتفاع زیاد لازم است از شمع ها با مقاطع بزرگتر و در فاصله کمتر استفاده شود که این می تواند اقتصاد پروژه را تحت تاثیر قرار دهد.

طراحی سازه نگهبان به روش سپرکوبی

طراحی سازه نگهبان به روش سپرکوبی به منظور جلوگیری از نفوذ آب به محل انجام پروژه ، جلوگیری از رانش خاک و مهار دیوار های محل گودبرداری در دستور کار قرار می گیرد. اما این روش از طراحی سازه نگهبان ، به نیروی انسانی با تخصص نسبتا بالا و دستگاه های سپر کوبی نیازمند است.

در طراحی سازه نگهبان به روش سپرکوبی ، جنس سپر های استفاده شده در دیواره گود برحسب مشخصات و مقاومت خاک و شرایط محیطی پروژه تعیین می گردد. اما اعضای دیگری نظیر تیرهای پشت بند افقی و قیدهای فشاری قائم که به صورت مرحله ای در هر مرحله از خاکبرداری به سپر های اجراشده متصل می گردد نیز، لازم است طراحی گردد.

عمدتا طراحان سازه نگهبان از سپر های چوبی جهت پایدارسازی موقت دیواره های کم عمق، با طول کم و سربار سبک استفاده می کنند. همچنین در چنین مواردی باید شرایط نفوذ آب مورد بررسی قرار گیرد.

همچنین در طراحی سازه نگهبان به روش سپرکوبی بتنی ، عمدتا سپر های بتن مسلح پیش ساخته که به صورت کام و زبانه به یکدیگر متصل می شوند، جهت پایدارسازی خاکریز رودخانه ها، کانال ها و سازه های آبی مورد استفاده قرار می گیرد.

اما سپر فولادی یکی از رایج ترین انواع سپر های استفاده شده در این نوع از سازه نگهبان است که از مهترین مزایای آن مقاومت قابل توجه، قابلیت استفاده مجدد و امکان افزایش طول با استفاده از جوشکاری و پیچ است.

طراحی سازه نگهبان دیواره دیافراگمی

در این روش از طراحی سازه نگهبان ، با استفاده از دستگاه های حفاری ویژه ، همزمان با حفاری ، محل حفر شده با گل بنتونیت و سیمان پر می گردد تا از ریزش دیواره جلوگیری شود. سپس قفسه آرماتورها در داخل حفره قرار داده شده و بتن ریزی دیوار، در دستور کار قرار می گیرد.

لازم به ذکر است که در این نوع از طراحی سازه نگهبان ، دیوارهای دیافراگمی به صورت پیش ساخته و پس کشیده نیز قابل اجرا می باشد.

سرعت اجرا ، ایمنی بالا و قابلیت استفاده به عنوان دیوار حایل از مزایای این نوع از طراحی سازه نگهبان است. در پروژه های کوچک، هزینه گودبرداری قابل توجه است اما در پروژه های بزرگ هزینه کلی اجرای کار می تواند از روش های ساده تر، کم تر باشد. همچنین در دیوار دیافراگمی ، دستگاه های حفاریی نیازمند نیروهای انسانی با تخصص بالاتر و فضای کاری بیشتر است.

طراحی سازه نگهبان به روش دوخت به پشت

این روش از طراحی سازه نگهبان ، مشابهت زیادی با روش مهارسازی دارد. به طوری که در این روش حفاری به صورت مرحله به مرحله و از بالا به پایین صورت می پذیرد. سپس در هر مرحله به کمک دستگاه های حفاری ویژه ، چاهک هایی افقی یا مایل در بدنه دیواره گود حفر می گردد. در ادامه کابل های پیش تنیده در درون چاهک قرار گرفته و پس از گیردار کردن آن با تزریق بتن ، به کمک جک های ویژه بر روی سطح جداره گود مهار می گردد.

به طوری که در این روش از طراحی سازه نگهبان ، نیروی پیش تنیدگی کابل موجب فشردگی و تراکم خاک شده و رانش ناشی از آن کاهش می یابد. 

لازم به ذکر است که عمق گودبرداری در هر مرحله از خاکبرداری براساس نظر طراح و با توجه به مشخصات خاک و مقاومت کابل ها تعیین می گردد. اما عمدتا این فاصله معادل ۲ تا ۳ متر می باشد.

از آن جایی که در روش دوخت به پشت مشابه روش انکراژ ، از بدنه خاک مجاور دیواره گود استفاده می شود، گاها استفاده از این روش با محدودیت همراه است. همچنین این روش از طراحی سازه نگهبان به سبب این که به صورت مرحله ای اجرا می گردد به نسبت روش های معمول نیازمند صرف زمان بیشتری است.

از طرفی روش دوخت به پشت نیازمند دستگاه های خاص نظیر دستگاه های لازم برای حفر چاهک ، تزریق بتن ، پیش تنیدگی کابل ها و ... می باشد.