صفحه اصلی  »  مقالات  »  طراحی سازه های بتنی  »  تنش خاک زیر پی؛ بررسی ترکیب بار کنترل تنش مجاز خاک زیر پی در safe به صورت گام به گام

تنش خاک زیر پی؛ بررسی ترکیب بار کنترل تنش مجاز خاک زیر پی در safe به صورت گام به گام

در کنار کنترل های مهم طراحی فونداسیون، ازجمله کنترل برش دو طرفه  باید به این نکته توجه نمود که هر سازه ای که ساخته می شود، بلا استثنا یا روی زمین قرار دارد؛ یا به وسیله پی یا شمع با زمین در ارتباط است پس باید حتما تنش خاک زیر پی را کنترل کنیم!! اما برای کنترل تنش خاک زیر پی از چه ترکیب باری استفاده می کنیم؟ راه حلی برای کاهش تعداد ترکیبات بار کنترل تنش وجود ندارد؟

در این مقاله جامع به بررسی ترکیب بار تنش خاک زیر پی می پردازیم و سپس به کنترل تنش مجاز خاک در safe به صورت مرحله به مرحله می پردازیم.

 

در این مقاله چه می آموزیم؟

ترکیب بار کنترل تنش خاک زیر پی

همان طور که مشخص است، آخرین مرحله ی انتقال بار، خاک زیر فونداسیون سازه است؛ در واقع بارهای وارده به سازه پس از پیمودن مسیر بار در سازه، در نهایت به زمین منتقل شده و در آن جا مستهلک می گردد. در صورتی که تنش خاک زیر پی تحت ترکیب بارهای طراحی بیش از مقدار مجاز گردد، عملکرد سازه مختل خواهد شد.لذا تامین این مقاومت برای اطمینان از عملکرد مناسب سازه ای امری حیاتی می باشد.

 برای کنترل تنش خاک زیر پی از چه ترکیب باری استفاده می کنیم؟

برای یافتن پاسخ لازم است به مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان، پی و پی سازی ، مراجعه کنیم که در بندهای زیر این موارد توضیح داده شده است:

 

ترکیب بار کنترل تنش خاک زیر پی

 

همان طور که ذکر شده است، برای کنترل تنش مجاز خاک زیر پی لازم است از ترکیبات بار روش تنش مجاز که در مبحث ششم آمده است (ترکیبات بار مادر)، استفاده کنیم. این ترکیبات بار مادر به شرح زیر است:

 

ترکیب بار کنترل تنش مجاز خاک زیر پی بر اساس مبحث ششم مقررات ملی

 

چند نکته در مورد ساخت ترکیبات بار کنترل تنش خاک زیر فونداسیون:

  • در صورتی که طراحی سازه با اعمال اصل 100-30 در ترکیبات بار لرزه ای صورت گرفته باشد، در ترکیبات بار کنترل تنش خاک زیر پی نیز می بایست این قاعده اعمال گردد.
  • اگر نیروی زلزله قائم در ترکیبات بار طراحی سازه اعمال شده باشد، لازم است در ترکیبات بار کنترل تنش خاک زیر پی نیز اعمال گردد. دقت شود که بر اساس بند 3-3-9-2 استاندارد 2800، این زلزله می بایست صرفاً در حالت رو پایین (با علامت مثبت) در ترکیبات بار استفاده شود. (چرا؟)
  • چنانچه سازه درجه نامعینی کافی را دارا نباشد، می بایست ضریب نامعینی سازه ρ=1.2 در ترکیبات بارگذاری طراحی سازه اعمال نمود. همین موضوع در مورد ساخت ترکیبات بارگذاری کنترل تنش خاک نیز حاکم است.

 در چه مواقعی بایستی نیروی زلزله ی قائم (Ev) در ترکیبات بار طراحی اعمال شود؟

بند 3-3-9-1 ویرایش چهارم استاندارد 2800 مواردی که بایستی اعمال نیروی زلزله ی قائم (Ev) در ترکیبات بار طراحی اعمال شود، به شرح زیر بیان کرده است:

  1. بالکن و پیش آمدگی های طره ای
  2. کل سازه ی ساختمان در پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد (A = 0.35)
  3.  تیرهای خاص به همراه ستون و دیوارهای تکیه گاهی آن ها

 

اکنون می توانیم با استفاده از ترکیبات مادر بیان شده، به ساخت ترکیبات بار لازم برای کنترل تنش خاک زیر فونداسیون بپردازیم. این ترکیبات بار را براساس خطر نسبی پهنه می توان به دو دسته ی زیر تقسیم نمود:

1) ترکیب بار کنترل تنش خاک زیر پی برای شهرهای با A < 0.35 (شهرهای در پهنه با خطر نسبی زیاد، متوسط و کم)

 

ترکیب بار کنترل تنش خاک زیر پی برای شهر های با پهنه خطر نسبی زیاد، متوسط و کم

 

2) ترکیب بار کنترل تنش خاک زیر فونداسیون های با A = 0.35 (شهرهای در پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد)

 

ترکیب بار کنترل تنش خاک زیر پی

 

همان طور که دیده می شود، دو حالت الف و ب تنها در ترکیبات شماره 6 و 7 (SOIL6  و SOIL7 ) با هم اختلاف دارند. شاید این سوال را بپرسید که علت این تفاوت چیست؟ و این اعداد از کجا و به چه دلیلی آمده اند؟

همان طور که گفته شد، در مواردی که سازه در پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد (A = 0.35) واقع شده باشد، لازم است نیروی زلزله ی قائم (Ev) به کل سازه اعمال شود. استاندارد 2800 مقدار این نیرو را برابر با Ev=0.6 A I Wp  عنوان می کند. این استاندارد ضریب Wp را را برابر با کل بار مرده ی ساختمان معرفی می کند.

اگر این فرمول را برای یک ساختمان مسکونی در پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد (A=0.35 و I=1) محاسبه کنیم به صورت زیر خواهد بود:

Ev=0.6 A I Wp = 0.6 x 0.35 x 1 x D = 0.21D

پس مقدار نیروی زلزله ی قائم برای ساختمان مذکور 0.21 برابر بار مرده ساختمان 0.21D خواهد شد. در نهایت با اعمال ضرایب موجود در ترکیبات بار مادر می توان علت تفاوت ترکیبات بار شماره 6 و 7 را دو حالت الف و ب را به خوبی درک کرد.

Soil6 : 0.7 (AIWp)=0.7 (AID) = 0.7 (.021D) = 0.147 D

Soil7: 0.525 (AIWp)=0.525 (AID) = 0.525 (.021D) = 0.11025 D

  آیا راه حلی برای کاهش تعداد ترکیبات بار کنترل تنش وجود ندارد؟

همانطور که متوجه شده اید، بسط ترکیبات بار شماره ی 1 تا 8 با اعمال قاعده 100-30 و لحاظ نمودن حالت رفت و برگشتی زلزله (تغییر علامت E در ترکیبات بار) و …، باعث افزایش تعداد ترکیبات بار می شود که گاهاً مهندسین استفاده از ترکیبات بار مادر را به صورت زیر توصیه می کنند:

Soil1: D

Soil2: D+L

Soil3: 0.75 (D + L ± 0.7E)

 چند سوال؟!

  1. این ترکیبات بار از کجا آمده اند؟
  2. علت وجود ضریب 0.75 در ترکیب بار Soil3 چیست؟
  3. آیا با توجه به ضریب 0.7 که برای E که در ترکیب بار Soil3 آمده است، امکان کاهش نیروی زلزله وجود دارد!؟

 برای درک بهتر، جواب سوالات فوق را به همان ترتیب بالا بیان می کنیم:

  1. منبع ورود این ترکیبات بار، ویرایش قدیم مبحث ششم مقررات ملی می باشد. هرچند استفاده از این ترکیبات بارهای پیشنهادی کار را ساده تر می کند، ولی با توجه به تغییرات عمده ی ایجاد شده در ویرایش جدید (1392) مبحث ششم، پذیرفتن این ترکیبات بار غیرقابل قبول است. (هرچند برخی کتب، جزوات و فیلم های آموزشی همچنان استفاده از این ترکیبات بار را قابل قبول می دانند!)
  2. آیین نامه در مواردی که ترکیب بار شامل نیروی باد یا زلزله باشد، این اجازه را به طراح می دهد که حداکثر تنش مجاز را 33% افزایش دهد (مقدار تنش مجاز را 1.33 برابر کند) و ضرایب بارها را در ترکیبات بار مادر برابر واحد در نظر بگیرد یا اینکه حداکثر تنش مجاز را برابر با مقدار واقعی خود در نظر گرفته و ضرایب بارها را در ترکیبات بار مادر ، 25% کاهش دهد (ضرایب بارها را 0.75 برابر کند).اعمال این بند به روش اول در نرم افزار ممکن نبوده و مجبور به استفاده از کاهش ضرایب بار در ترکیب بار زلزله دار هستیم و همانطور که حدس زده اید، این ضریب 0.75 همان  که خود را به این صورت در ترکیب بار مادر نشان می دهد.
  3. همانطور که مطلع هستید در زمان استفاده از ویرایش قدیم مبحث ششم، ویرایش سوم استاندارد 2800 نیز مورد استفاده بود و محاسبه ی زلزله بر اساس ویرایش سوم این استاندارد انجام می شد. با ایجاد تغییرات جدی در ویرایش چهارم (جدید) استاندارد 2800، برای معادل سازی E با ویرایش جدید 2800 بایستی آن را در ضریب 0.7 ضرب کنیم.

کنترل تنش مجاز خاک در SAFE

خاک ها بر اساس مشخصات خود مقدار مشخصی تنش را تحمل می کنند. این مقدار مجاز توسط آزمایشگاه ژئوتکنیک محاسبه و به صورت کتبی گزارش می شود. طراح برای کنترل تنش لازم است پی را در بحرانی ترین حالت بارگذاری، آنالیز کرده و تنش ناشی از آن را با مقدار تنش مجازی که آزمایشگاه در اختیار او قرار داده است، مقایسه کند. بدیهی است نتایج زمانی قابل قبول هستند که تنش ناشی از بارگذاری کمتر از تنش مجاز خاک زیر پی باشد.

در زیر، این مراحل را بصورت گام به گام دنبال می کنیم:

گام اول- ساختن ترکیب بار کنترل تنش مجاز خاک زیر پی در SAFE

برای شروع این کار کنترل تنش خاک، پس از اتمام طراحی سازه در نرم افزار Etabs، مدل را به نرم افزار Safe منتقل خواهیم نمود. پس از Import  کردن سازه در نرم افزار Safe لازم است ترکیبات بار کنترل تنش خاک به صورت زیر ساخته شود:

 

ترکیب بار کنترل تنش خاک زیر پی در SAFE

 

ترکیب بار کنترل تنش خاک زیر پی در SAFE

 

سایر ترکیبات بار کنترل تنش را مانند شکل بالا خواهیم ساخت.

گام دوم- ایجاد یک ترکیب بار پوش (Envelope) و آنالیز پی

پس از اتمام ساخت این ترکیبات بار لازم است پی را آنالیز کرده و تنش خاک را تحت اثر هر یک از ترکیبات کنترل کنیم.

ممکن است کنترل تنش خاک برای تک تک ترکیبات کمی وقت گیر بوده و احتمال بروز خطا را افزایش می دهد. به همین جهت توصیه می شود قبل از آنالیز پی، یه ترکیب بار پوش (Envelope) ساخته و همه ی ترکیبات بار ساخته شده در مرحله ی قبل را در داخل این ترکیب بار پوش قرار دهیم. حسن این روش آن است که خود نرم افزار از میان ترکیبات بار قرار گرفته در داخل ترکیب بار پوش، بحرانی ترین حالت آن را انتخاب و معرفی می کند. در نتیجه نیازی به کنترل تنش برای تک تک ترکیبات بار نمی باشد.

مسیر ساخت ترکیب بار پوش در نرم افزار مشابه مرحله قبل می باشد و صرفاً در پنجره باز شده ی زیر، عبارت مقابل Combination Type را به Envelope تغییر خواهیم داد. همین طور دقت شود که ضریب ترکیب بارهای Soil برابر واحد باشد.

ایجاد ترکیب بار پوش (Envelope) برای کنترل تنش مجاز خاک زیر پی

 

اکنون که ترکیب بار پوش کنترل تنش خاک معرفی گردید، نوبت به آنالیز پی رسیده است.

گام سوم- مشاهده و کنترل نتایج

پس اتمام آنالیز پی، از مسیر زیر برای مشاهده مقدار تنش ایجاد شده در خاک زیر پی، اقدام خواهیم کرد.

لازم است یادآوری کنیم که مقدار تنش مجاز توسط گزارش ژئوتکنیک به مهندس طراح ابلاغ می گردد و فرض ما بر این است که حداکثر تنش مجاز خاک برابر 1/5 kg/cm2 می باشد.

 

تنش مجاز خاک زیر پی در سیف(مرحله به مرحله کنترل تنش خاک زیر پی در نرم افزار سیف)

 

پس از زدن دکمه Apply ، دیاگرام تنش خاک به صورت زیر ظاهر می گردد. همان طور که از کانتورهای رنگی تنش در شکل زیر نیز مشخص است، مقدار تنش خاک در اکثر قسمت های پی از حداکثر مجاز آن کمتر بوده و قابل قبول قرار است.

صرفاً در قسمت هایی از طول پی به صورت موضعی یا در گوشه های پی مقدار تنش کمی بیشتر از 1.5 kg/cm2 شده است که باتوجه به ابعاد کوچک آن ها، قابل صرف نظر است. در نهایت می توان گفت خاک زیر فونداسیون برای تنش های وارده از سوی سازه جوابگوست.

 

کانتور رنگی تنش مجاز خاک زیر پی(مرحله به مرحله تنش مجاز خاک زیر پی)

 یک ترفند ساده

در مواردی که کانتورهای تنش تنوع رنگی بیشتری دارد (محدوده تغییرات تنش در سطح پی گسترده است) و تعیین مقدار تنش به صورت کلی توسط چشم دشوار است، می توان با حرکت دادن نشانگر موس روی پی، مقدار تنش را که در کنار نشانگر موس و همچنین در نوار پایین پنجره ی نمایش داده می شود، قرائت کرد.

 

نمایش تنش مجاز خاک زیر پی در SAFE

 

 

خلاصه و نتیجه گیری

  • تمام سازه هایی که ساخته می شوند، از زمین به عنوان تکیه گاه استفاده می کنند. یکی از ویژگی های مهم یک تکیه گاه، قابل اطمینان بودن آن است.
  • خاک زیر تکیه گاه باید در مقابل تنش های وارده از سازه تحت بارگذاری های مختلف، استقامت خود را حفظ کرده و دچار گسیختگی نشود. کنترل این امر توسط مهندس طراح برای اطیمنان از عملکرد مناسب سازه ضروری است.
  • انتخاب ترکیبات بار مادر برای کنترل تنش خاک زیر پی و بسط آن ها مهم ترین قسمت کار است که در این یادداشت به آن ها پرداخته شد.
  • هر چند ساخت ترکیبات بار برای کنترل تنش در نرم افزار کمی وقت گیر است ولی روند کنترل آن توسط نرم افزار بسیار ساده است.

منابع

  1. مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1392
  2. مبحث هفتم مقررات ملی ویرایش 1392
  3. FEMA P-751: Chapter 5: Foundation Analysis and Design
  4. Soil pressure- Added by Mike Abell, last edited by Mike Abell on Aug 22, 2012 – by wikiCsi
خرید لينک هاي دانلود

دانلود رایگان اعضای ویژه

دانلود رایگان این آموزش و ده ها آموزش تخصصی دیگر به ازای پرداخت فقط 29 هزار تومان (+ اطلاعات بیشتر)

خرید با اعتبار سایت به ازای پرداخت فقط 1 هزار تومان

دانلود و ذخیره فقط همین آموزش ( + عضو شوید و یا وارد شوید !)

دانلود سریع و بدون نیاز به عضویت به ازای پرداخت فقط 1 هزار تومان

مقالات مشابه
پیش از همه باخبر شوید!

تعداد علاقه‌مندانی که تاکنون عضو خبرنامه ما شده‌اند: 11,561 نفر

تفاوت اصلی خبرنامه ایمیلی سبزسازه با سایر خبرنامه ها نوآورانه و بروز بودن آن است ، ما تنها تازه ترین های آموزشی ، تخفیف ها و جشنواره ها و ... مورد علاقه شما را هر هفته به ایمیل تان ارسال می کنیم

نگران نباشید، ما هم مثل شما از ایمیل های تبلیغاتی متنفریم ، خاطر شما را نخواهیم آزرد!

تولید کنندگان آموزش
ارسال نظرات
نظرات کاربران
  1. علی فرج نسبت

    با درود و خسته نباشید
    بنده کارشناس ارشد سازه با ۱۳ سال سابقه کار در پروژه های صنعتی کشور واقعا به نوبه خودم از زحمات دوستان محترم که همچین مطالب مهمی رو با تصاویر واضح و به زبان ساده در اختیار جامعه مهندسی گذاشتن صمیمانه تشکر می کنم و یه خداقوتی خدمتون عرض می کنم . بنده هم در آرشیو خودم مطالبی دارم شاید بتواند در امر آموزش قابل استفاده باشد . بنده تا حد توان مایل به همکاری با دوستان بزرگوار هستم و در امر آموزش و ترویج مطالب روز دنیا تلاش خود را خواهم نمود .
    با تشکر

    پاسخ دهید

  2. S_BARIDEH

    ممنون از مطالب به روز و پر محتوای شما

    پاسخ دهید

  3. حسین احمدی

    باسلام وتشکراززحماتتون لطفا درموردپکیج صفرتاصدمحاسبات سازه اطلاع رسانی بفرمایید با تشکر

    پاسخ دهید

  4. پشتیبانی سبزسازه

    با سلام و احترام از لینک زیر میتونید مشخصات کامل این دوره را مشاهده کنید.سپاس
    https://sabzsaze.com/product/toremohasebat/

    پاسخ دهید

  5. faramad

    عالی بود.ممنون

    پاسخ دهید

  6. بهنام نجفی

    سلام و خسته نباشید دارم
    تو زمینه طراحی سازه با ایتبس و سیف پکیج آموزشی تو برنامه دارید؟

    پاسخ دهید

  7. علی زارع

    سلام مهندس جان، بله در حال آماده سازی پکیج صفر تا صد محاسبات سازه هستیم. ان شاا.. در ماه های آتی منتشر خواهد شد.

    پاسخ دهید

  8. سعید

    سلام خسته نباشید واقعا فقط ای کاش قابلیت دانلود رو به این مقالات اضافه میکردید تا بهتر بشه استفاده کرد. باز هم از زحمات شما صمیمانه تشکر میکنم.

    پاسخ دهید

  9. پشتیبانی سبزسازه

    با سلام. مقالات جدید معمولا با کمی تاخیر pdf آنها قرار خواهد گرفت تا ایرادات نگارشی و نکات تکمیلی علی الخصوص درخواست های مخاطبین به مقاله اضافه شود. سایر مقالات pdf آنها گذاشته شده است.
    ممنون از توجه شما

    پاسخ دهید

  10. علی

    با سلام
    مقالات شما واقعا عالی هستند اگر بشه همه رو بصورت PDF هم قرار بدید واقعا لطف بزرگی کردید به کاربران
    با تشکر

    پاسخ دهید

  11. esmbakhsh

    سلام بسیار عالی ازنظر ارائه مطالب ونحوه توضیح
    ممنون

    پاسخ دهید

  12. پشتیبانی سبزسازه

    سلام مهندس عزیز
    متشکرم از دیدگاه ارزشمند شما

    پاسخ دهید

  13. ناصر معراجی

    با سلام و خسته نباشید خدمت سبزسازه ای های عزیز.
    مثل اینکه ترکیبات بارگذاری برای دو حالت شهرهای در پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد (حالت ب) و حالت الف به اشتباه مشابه هم نوشته شده. لطفا اگه زحمتی نیست تصحیح کنید.

    پاسخ دهید

  14. پشتیبانی سبزسازه

    سلام جناب مهندس معراجی بزرگوار
    مقاله اصلاح شد، ممنون از توجهتون

    پاسخ دهید

  15. behruz

    سبز سازه ی عزیزم
    مثل همیشه عالی

    پاسخ دهید

  16. پشتیبانی سبزسازه

    مهندس بهروز عزیز!
    خوشحالیم که مقالات ما برایتان مفید بوده!
    ممنون از انرژی مثبت و پیام فوق العاده تان!

    پاسخ دهید

تخفیف 25% همه دوره ها
30% تخفیف ایتبس فولادی
30% تخفیف سوله
30% تخفیف تکلا استراکچرز
تخفیف 10% همه دوره ها
دانلود رایگان نشست رهبران
تخفیف 45% دوره متره
امروز خوش شانس نبودی
تخفیف 90% قدم اول طراحی سازه
تخفیف 20% ایتبس بتنی
70% تخفیف کنترل های سازه ای
500.000 تومان تخفیف تور طلایی
نزدیک نوروز شانست رو امتحان کن!
ایمیلت رو بزن و گردونه رو برچرخون، شاید یک تخفیف بزرگ برنده شدی!
قواعد بازی:
  • شما یک بار می تونید بازی کنید!
  • فریب دهنده ها رد صلاحیت خواهند شد!
  • جایزه به ایمیل شما ارسال می گردد!

دانلود رایگان 3 ایبوک پر فروش سبزسازه

اطلاعاتتان را وارد کنید و 3 ایبوک ساخت مقاطع مرکب فولادی در ایتبس، طراحی کف ستون در ایتبس و تحلیل و طراحی تیر پیوند را در ایمیلتان دانلود کنید.
برایم ایمیل شود
نگران نباشید ایمیل های مزاحم نمی فرستیم
close-link

فقط کافیست ایمیلتان را وارد کنید

در کمتر از 5 ثانیه اطلاعاتتان را وارد کنید و 3 ایبوک طراحی سازه بتنی در ایتبس را به همراه هدیه ویژه آن در ایمیلتان دریافت کنید
برایم ایمیل شود
نگران نباشید ایمیل های مزاحم نمی فرستیم
close-link
سال نو مبارک! پاسخ و پشتیبانی سوالات و ارسال های پستی از 6 ام فروردین ماه مجددا آغاز خواهد شد.