وبلاگ محمد

اویم شاهانه مجری انواع پروژه های ساختمان سازی ، برج سازی ف ساخت کاج و ساخت ویلا با سبقه ای بسایر درخشان میباشد. در این مقاله برخی از چالش های پیش روی طراحان پایه های ساختمان های بسیار بلند ، عمدتاً از دیدگاه ژئوتکنیک بررسی می شود. برخی از ویژگی های مشخصه چنین ساختمان هایی بررسی می شود اویم شاهانه و سپس گزینه های سیستم های پی ریزی مورد بحث قرار می گیرد. یک فرآیند سه مرحله ای از طراحی و تأیید بنیاد شرح داده خواهد شد و اهمیت خصوصیات مناسب زمین و ارزیابی پارامترهای ژئوتکنیکی تأکید خواهد شد. کاربرد اصول طراحی پی از طریق چهار پروژه نشان داده خواهد شد ، که هر یک از آنها چالش متفاوتی را برای طراحان ایجاد کرده است:

1. 1

   ساختمان La Azteca در مکزیکو سیتی ، مکزیک.

2. 2

   برج خلیفه در دبی.

3. 3

   برج Incheon 151 در اینچئون ، کره جنوبی.

4. 4

   یک برج بلند در جده ، عربستان سعودی.

در دو دهه گذشته افزایش چشمگیری در میزان ساخت و ساز ساختمان های اویم شاهانه "بسیار بلند" بیش از 300 متر ارتفاع داشته است. شکل  1 رشد قابل توجهی در تعداد چنین ساختمانهایی را که ساخته شده اند (تا سال 2010) و یا پیش بینی شده (2015 و بعد از آن) نشان می دهد. تعداد زیادی از این ساختمان ها در خاورمیانه یا چین قرار دارند. اکنون دبی بلندترین ساختمان جهان به نام برج خلیفه را دارد که 828 متر ارتفاع دارد ، در حالی که در جده ، عربستان سعودی ، برج Kingdom در حال ساخت است و در نهایت از 1000 متر ارتفاع خواهد داشت.

عکس. 1

تعداد کل ساختمانهای بیش از 300 متر بلند (بعد از [ 13 ])

تصویر در اندازه کامل

ساختمانهای بسیار بلند بیش از 300 متر ارتفاع ، چالش های اویم شاهانه جدیدی را به مهندسان ایجاد می کند ، خصوصاً در رابطه با طراحی سازه ای و ژئوتکنیکی. بسیاری از روشهای طراحی سنتی با هیچ اطمینان قابل استفاده نیستند زیرا نیاز به برون یابی فراتر از حوزه تجربه قبلی دارند و بر این اساس ، طراحان ساختاری و ژئوتکنیک مجبور به استفاده از روشهای پیچیده تر تحلیل و طراحی می شوند. به طور خاص ، مهندسان ژئوتکنیک که در طراحی پایه های ساختمان های بسیار بلند نقش دارند ، روش های تجربی را پشت سر می گذارند و به طور فزاینده ای از روش های پیشرفته استفاده می کنند.

این مقاله برخی از چالشهای پیش روی طراحان پایه های ساختمانهای بسیار بلند را بررسی می کند ، در درجه اول از نظر ژئوتکنیک. برخی از ویژگی های مشخصه چنین ساختمان هایی بررسی می شود و سپس گزینه های سیستم های پی ریزی مورد بحث قرار می گیرد. روند طراحی و تأیید بنیاد شرح داده خواهد اویم شاهانه ، و سپس استفاده از این اصول از طریق چهار پروژه نشان داده خواهد شد ، که هر یک از آنها چالش متفاوتی را برای طراحان بنیاد ایجاد کرده است:

1. 5

   ساختمان La Azteca در مکزیکو سیتی ، مکزیک.

2. 6

   برج خلیفه در دبی.

3. 7

   برج Incheon 151 در اینچئون ، کره جنوبی.

4. 8

   یک برج بلند در جده ، عربستان سعودی.

تعدادی از خصوصیات ساختمانهای بلند وجود اویم شاهانه دارد که می تواند تأثیر قابل توجهی در طراحی پایه داشته باشد ، از جمله موارد زیر:

• وزن ساختمان و در نتیجه بار عمودی که باید توسط فونداسیون تحمل شود ، قابل توجه است. علاوه بر این ، وزن ساختمان با ارتفاع به صورت غیر خطی افزایش می یابد ، بنابراین باید ظرفیت تحمل نهایی و ته نشینی را با دقت بررسی کرد.

• ساختمانهای بلند مرتبه اغلب توسط اویم شاهانه سازه های تریبون کم ارتفاع احاطه می شوند که تحت بارهای بسیار کمتری قرار می گیرند. بنابراین ، شهرکهای افتراقی بین بخشهای بلند و کم افزایش باید کنترل شوند.

• نیروهای جانبی ناشی از بارگیری باد ، و لحظات متعاقب آن بر روی سیستم پی ، می توانند بسیار زیاد باشند. این گشتاورها می توانند بارهای عمودی بیشتری را به پی ، خصوصاً بر روی شمع های بیرونی درون سیستم پی ، تحمیل کنند. در طراحی سازه ای شمع ها باید این بارهای افزایش یافته را در نظر گرفت که همراه با نیروهای جانبی و گشتاورها عمل می کنند.

• بارها و گشتاورهای جانبی ناشی از باد ماهیتی چرخه ای دارند. بنابراین ، باید به تأثیر بارگذاری عمودی و جانبی چرخه ای بر روی سیستم پایه توجه شود ، زیرا بارگذاری چرخه ای توانایی تخریب ظرفیت پی و افزایش ته نشینی را دارد.

• عمل لرزه ای باعث ایجاد نیروهای جانبی اضافی در سازه و همچنین ایجاد حرکت های جانبی در زمین می شود که از سازه پشتیبانی می کند. بنابراین ، می توان از طریق دو مکانیزم ، نیروها و لحظه های جانبی اضافی را در سیستم پایه ایجاد کرد:

  • نیروهای اینرسی و لحظه های ایجاد شده توسط تحریک جانبی سازه ؛

  • نیروها و لحظات حرکتی ناشی اویم شاهانه از عملکرد حرکات زمینی که در برابر شمع ها ایجاد می شوند ، در شمع های پایه ایجاد می شوند.

• بارهای ناشی از باد و لرزه ای ماهیت پویایی دارند و به همین ترتیب ، پتانسیل آنها برای ایجاد طنین در سازه باید ارزیابی شود. خطر تشدید دینامیکی به عوامل مختلفی از جمله دوره غالب بارگذاری دینامیکی ، دوره طبیعی سازه و سختی و میرایی سیستم پیوند بستگی دارد.

• پاسخ دینامیکی ساختمان های بلند چالش های جالب توجهی در زمینه طراحی سازه و بنیاد ایجاد می کند. به طور خاص ، دوره اساسی ارتعاشات یک سازه بسیار بلند می تواند بسیار زیاد باشد (10 ثانیه یا بیشتر) و منابع بارگیری دینامیکی متداول مانند باد و زمین لرزه دارای دوره غالب بسیار کمتری هستند و به طور کلی سازه را از طریق ساختار بنیادی تحریک نخواهند کرد. حالت ارتعاش با این حال ، برخی از حالت های بالاتر ارتعاش دارای دوره های طبیعی قابل توجهی پایین تر هستند و ممکن است به دلیل باد یا اقدامات لرزه ای هیجان زده شوند. این دوره های بالاتر در درجه اول به ویژگی های ساختاری بستگی دارد اما ممکن است تحت تأثیر ویژگی های پاسخ پایه نیز باشد.

عوامل موثر بر انتخاب پی

عواملی که ممکن است بر نوع پی اویم شاهانه برای حمایت از یک ساختمان بلند تأثیر بگذارد شامل موارد زیر است:

• محل و نوع سازه

• اندازه و توزیع بارها.

• شرایط زمینی

• دسترسی به تجهیزات ساختمانی.

• الزامات ماندگاری

• اثرات نصب بر پایه های مجاور ، سازه ها ، افراد.

• هزینه های نسبی

• شیوه های ساخت و ساز محلی.

گزینه های شالوده عمومی در زیر بحث شده است.

پایه های قایق یا حصیر

اگر توسعه های بلند مرتبه شامل یک زیرزمین چند سطحی باشد ، ممکن است پایه توسعه نزدیک به سنگ صالح یا حتی جاسازی شده در آن بنا شود. یک پایه (حصیر) برای حمایت از کل ساختار ممکن است برای ساختمانهایی با ارتفاع متوسط ​​امکان پذیر باشد. با این حال ، برای ساختمانهای اویم شاهانه بسیار بلند ، چنین پایه کم عمقی ممکن است نتواند مقاومت کافی در برابر بارهای افقی و لحظه ای ایجاد کند.

پایه های قایق / حصیر از نظر اندازه نسبتاً بزرگ هستند. از این رو ظرفیت تحمل عمودی پی به طور کلی عامل کنترل کننده در طراحی نیست. اثرات بارگذاری جانبی و لحظه ای باید در ارزیابی فشار نهایی تحمل گنجانده شود. سفتی خاک برای درک توزیع بار در تشک و ارزیابی لحظه های خمش و قیچی در قایق در طراحی قایق / حصیر مهم است. معمولاً خوب است که برای ارزیابی عملکرد قایق ، به مجموعه ای از حد بالا و پایین از سختی خاک نگاه کنید.

پارامترهای خاک و سنگ برای طراحی باید با توجه به تغییر در شرایط زمین (عمودی و افقی) در منطقه پی نسبتاً گسترده انتخاب شوند. اثر احتمالی فعالیت ساخت و ساز در آینده نیز باید در تخمین ظرفیت تحمل در نظر گرفته شود.

برای قایق هایی که بر روی سنگ بنا شده اند ، ظرفیت تحمل وابستگی زیادی به عواملی مانند شدت و جهت گیری اتصالات ، درجه هوازدگی و سایر نقایص محلی یا کلی دارد. برای یک توده سنگ ضعیف که دارای ناپیوستگی هایی با فاصله بسیار نزدیک یا مواد سنگی بسیار هوازده است ، معمول است که معادلات ظرفیت تحمل متعارف مکانیک خاک را برای طراحی پایه در نظر بگیرید. برای ارزیابی دقیق تر ظرفیت تحمل ، پارامترهای مقاومت ژئوتکنیکی را می توان از آزمایشات میدان در مقیاس بزرگ همراه با یک برنامه آزمون درجا بدست آورد ، که همچنین ویژگی های تغییر شکل زمین را فراهم می کند.

پایه های جبران خسارت

ساختمانهای بلند اغلب دارای یک یا چند زیرزمین برای تهیه پارکینگ اتومبیل و / یا فضای تجاری و خرده فروشی هستند. در چنین مواردی ، ساخت قایق شامل حفاری خاک قبل از ساخت پایه و رویه است. به دلیل کاهش تنش در زمین زمینه ای ناشی از حفاری ، افزایش خالص تنش زمین به دلیل سازه کاهش می یابد و از این رو انتظار می رود که نشست و نشست دیفرانسیل پی نیز کاهش یابد. فونداسیون حاصل از آن را قایق جبران شده یا شناوری می نامند ، و می تواند هنگام ساخت ساختمان بر روی خاک رس نرم یا شن و ماسه سست بسیار مفید باشد ، زیرا سکونتگاه هایی که اتفاق می افتد می توانند به طور قابل توجهی کمتر از فونداسیون در صورت قرار گرفتن پایه یا سطح زمین باشند.

پایه های انباشته

غالباً شرایط زمین در یک مکان برای سیستم پایه کم عمق / حصیر مناسب نیست ، به ویژه برای ساختمانهای بلند مرتبه که بارهای عمودی و جانبی تحمیل شده به پی در آن قابل توجه است. در این شرایط ، لازم است از بارهای ساختمانی روی شمع ها ، یا تک شمع ها یا گروه های شمع ، که به طور کلی در زیر ستون ها و دیوارهای تحمل بار قرار دارند ، حمایت کنید.

یک پایه انباشته شده برای سازه های بلند مرتبه اغلب تعداد زیادی شمع را تشکیل می دهد و بنابراین ، چالش در طراحی گرفتن اثرات متقابل گروه است. کاملاً شناخته شده است که ته نشینی یک گروه شمع به دلیل اثرات گروه می تواند تفاوت قابل توجهی با یک شمع در یک سطح متوسط ​​بار یکسان داشته باشد. همچنین ، بار نهایی که می تواند توسط گروهی از شمع ها پشتیبانی شود ، ممکن است برابر با مجموع بار نهایی باشد که می تواند توسط هر شمع درون گروه حمل شود ، بنابراین باید به کارایی گروه شمع توجه شود.

پایه های قایق انباشته شده

بسیاری از ساختمان های بلند مرتبه اویم شاهانه با دال های ضخیم زیرزمین ساخته شده اند. وقتی از شمع ها در پی استفاده می شود ، به طور کلی فرض بر این است که دال زیرزمین هیچ یک از بارهای پایه را حمل نمی کند. در برخی موارد ، می توان با استفاده از دال زیرزمین ، همراه با شمع ها ، پایه ای بدست آورد که هم ظرفیت تحمل و هم معیارهای ته نشینی را برآورده کند.

زیربنای قایق ریز انباشته یک سیستم ترکیبی است که در آن هر دو شمع و قایق بارهای ساختاری اعمال شده را تقسیم می کنند. در یک پایه شمع مرسوم ، ممکن است با در نظر گرفتن سهم قایق در ظرفیت کلی پایه ، تعداد شمع ها به طور قابل توجهی کاهش یابد. در چنین مواردی ، شمع ها بیشترین سختی پایه را تأمین می کنند در حالی که قایق ذخیره ظرفیت بار را فراهم می کند. در شرایطی که ممکن است از یک پایه کافت به تنهایی استفاده شود ، اما نیازهای طراحی را برآورده نمی کند (به ویژه نیازهای ته نشینی کل و دیفرانسیل) ، ممکن است با افزودن شمع ها ، عملکرد Raft افزایش یابد. در چنین مواردی ، استفاده از تعداد محدودی شمع ، دارای موقعیت استراتژیک ،

مزایای اصلی استفاده از پایه ریفت انباشته شده موارد زیر است:

• از آنجا که نیازی نیست شمع ها برای حمل همه بار طراحی شوند ، امکان صرفه جویی قابل توجهی در هزینه پایه ها وجود دارد.

• شمعها ممکن است از نظر استراتژیک در زیر قایق قرار گیرند تا بتوان اسکانهای دیفرانسیل را کنترل کرد.

• برای بهینه سازی طراحی پی ، می توان از شمع هایی با طول و یا قطر متفاوت در مکان های مختلف استفاده کرد.

• برای بهینه سازی طرح پی ، می توان از ضخامت های مختلف پارچه در مکان های مختلف استفاده کرد.

• شمع ها را می توان برای حمل بار نزدیک به بار ژئوتکنیکی نهایی (یا برابر آن) طراحی کرد ، به شرطی که قایق بتواند نسبت کافی از ظرفیت بار نهایی مورد نیاز را ایجاد کند.

م mostثرترین کاربرد قایق های انباشته اویم شاهانه شده زمانی اتفاق می افتد که قایق بتواند ظرفیت بار کافی را تأمین کند ، اما ته نشینی و یا ته نشینی دیفرانسیل قایق به تنهایی از مقادیر مجاز فراتر می رود. پولوس [ 56 ] تعدادی از مشخصات خاک ایده آل را بررسی کرده و دریافت که شرایط زیر ممکن است مطلوب باشد:

• پروفیل های خاک متشکل از رسهای نسبتاً سفت.

• پروفیل های خاک متشکل از شن های نسبتاً متراکم.

در هر دو شرایط ، قایق می تواند بخش قابل توجهی از ظرفیت بار مورد نیاز را تأمین کند و همچنین به سختی پایه کمک کند ، به ویژه پس از اینکه ظرفیت شمع کاملاً تحرک شده است.

همچنین مشخص شده است كه می توان با اویم شاهانه انتخاب مكانهای مناسب برای شمعهای زیر كلك ، عملكرد پایه كلك انباشته شده را بهینه كرد. به طور کلی ، شمع ها باید در مناطق بارگیری شده بیشتر متمرکز شوند ، در حالی که می توان تعداد شمع ها را در مناطق کم بار دیگر کاهش داد یا حتی آنها را از بین برد [ 31 ].

پروفیل های خاکی وجود دارد که در آنها تقاطع های انباشته شده ، در صورت وجود ، مزیت زیادی نسبت به پایه معمولی انباشته به شرح زیر ندارد:

• پروفیلهایی با رسهای بسیار نرم در یا در نزدیکی سطح قایق ، که در آن قایق فقط نسبتاً کمی از ظرفیت بار نهایی مورد نیاز را می تواند کمک کند.

• پروفایل هایی که ممکن است تحت تسویه حساب های طولانی مدت قرار بگیرند. در این حالت ، ممکن است خاک تماس با قایق را از دست بدهد و تمام بار را به شمع ها منتقل کند.

• پروفیل هایی که ممکن است تحت حرکات گسترده (رو به بالا) قرار بگیرند. در این حالت ، حرکات خاک منجر به افزایش فشارهای تماس بر روی قایق و در نتیجه توسعه نیروهای کششی در شمع ها می شود.

پایه های قایق انباشته جبران شده

از نظر بسیاری از طراحان فونداسیون تمایلی وجود ندارد که حداقل به دو دلیل استفاده از پایه های قایق ریز در رسهای نرم را در نظر بگیرند:

• خشت نرم اغلب فقط ظرفیت تحمل و سفتی قایق را فراهم می کند ، زیرا شمع ها باید بیشتر بار را تحمل کنند.

• اگر خاک رس نرم احتمالاً ته نشین شود ، به عنوان مثال به دلیل پر شدن مجدد آب یا آبگیری ، خاک ممکن است از پایه قایق دور شود و دوباره شمع ها را برای حمل بار ترک کند.

علیرغم این رزروها ، از قبیله های انباشته شده در گذشته با موفقیت استفاده می شد ، به ویژه در مکزیکوسیتی ، که در آنجا زیورت [ 78 ، 79 ] پیشگام استفاده از قایق ها بود و قایق ها را با شمع های اصطکاک جبران می کرد.

از آنجایی که کل سختی شمع شمع شده مستقیماً  اویم شاهانه با سختی شمع ارتباط دارد ، رفتار کلی یک "قایق شمع جبران شده" تحت تأثیر توالی حفاری تأثیر خواهد داشت. اگر وزن قایق از وزن م effectiveثر در حفاری کمتر باشد ، خاک در اولین مرحله بالا بردن ساختار ساختمان همچنان مانند یک خاک بیش از حد یکپارچه رفتار خواهد کرد.

برای قایقهای شمع جبران شده ، مراحل حفاری و نصب شمع باید متناسب با هر مورد انتخاب شود. در بعضی از ساختمان ها ، با کاوش های کم عمق ، می توان شمع ها را قبل از حفاری ، از سطح زمین اجرا کرد. در موارد دیگر ، جایی که باید عمق بیشتری حاصل شود ، ابتدا بخشی یا کل حفاری انجام می شود و پس از اتمام حفاری ، شمع ها نصب می شوند. وجود آبهای زیرزمینی نیز می تواند بر روند ساخت و ساز تأثیر بگذارد.

هنگامی که شمع ها قبل از حفاری ساخته می شوند ، شمع ها به عنوان لنگر عمل می کنند و باعث کاهش تمایل به پایین خاک می شوند. حرکت خاک به سمت بالا باعث ایجاد تنش های کششی در شمع ها می شود. سامر [ 75 ، 76 ] پس از حفاری ، حدود  اویم شاهانه 1.5 مگابایت MN را برای انبوه های ساختمان Messeturm ، در فرانكفورت گزارش كرد.

مراحل طراحی

در طراحی فونداسیون معمولاً سه مرحله گسترده وجود دارد:

1. 1

   یک طرح اولیه ، که مبانی اولیه را برای توسعه مفاهیم بنیاد و هزینه یابی فراهم می کند.

2. 2

   یک مرحله طراحی دقیق ، که در آن مفهوم پی انتخاب شده تجزیه و تحلیل می شود و اصلاحات تدریجی در طرح و جزئیات سیستم پی ریزی انجام می شود. این مرحله مطلوباً با همکاری طراح سازه انجام می شود ، زیرا ساختار و پی به عنوان یک سیستم تعاملی عمل می کنند.

3. 3

   یک مرحله طراحی نهایی ، که در آن هر دو تجزیه و تحلیل و پارامترهای استفاده شده در تجزیه و تحلیل نهایی می شوند.

لازم به ذکر است که پارامترهای اویم شاهانه ژئوتکنیکی مورد استفاده برای هر مرحله ممکن است با شناخت بیشتر از شرایط زمین تغییر کند و نتایج آزمایش درجا و آزمایشگاهی در دسترس قرار گیرد. پارامترهای مرحله نهایی طراحی باید شامل نتایج آزمایشات بار پایه نیز باشد.

مسائل و معیارهای طراحی

در طراحی پایه های ساختمان های بلند مرتبه موارد زیر معمولاً باید مورد توجه قرار گیرند:

1. 1

   ظرفیت نهایی پی در زیر ترکیبات بارگذاری عمودی ، جانبی و لحظه ای.

2. 2

   تأثیر ماهیت چرخه ای باد ، زمین لرزه ها و بارهای موجی (در صورت لزوم) بر ظرفیت و حرکات پایه.

3. 3

   شهرک های کلی.

4. 4

   شهرک های افتراقی ، هم در ردپای بلند ، و هم در مناطق بلند و کم ارتفاع.

5. 5

   اثرات احتمالی حرکات زمینی اویم شاهانه تحمیل شده خارجی بر روی سیستم پی ، به عنوان مثال ، حرکات ناشی از حفاری برای کلاهک های شمع یا تاسیسات مجاور.

6. 6

   پاسخ دینامیکی سیستم پی سازه به نیروهای ناشی از باد (و در صورت مناسب بودن ، موج).

7. 7

   اثرات زلزله ، از جمله پاسخ سیستم بنیاد به تحریک زمین لرزه ، و احتمال مایعات در خاک اطراف و یا حمایت از پایه.

8. 8

   طراحی ساختاری سیستم پی ، از جمله تقسیم بار در بین اجزای مختلف سیستم (به عنوان مثال شمع ها و قایق پشتیبانی) و توزیع بارها در داخل شمع ها. برای این کار و سایر اجزای طراحی ، وجود همکاری و تعامل نزدیک بین طراحان ژئوتکنیک و طراحان سازه ضروری است.

در زیر به موارد طراحی فوق پرداخته می شود.

ظرفیت نهایی

روند افزایشی برای اصول طراحی حالت محدود وجود دارد که باید در طراحی پایه پیاده شود ، به عنوان مثال ، در الزامات Eurocode 7 و موارد Piling Code (1995 ، 2007) استرالیا. از نظر طراحی حالت محدود با استفاده از رویکرد طراحی بار و عامل مقاومت (LRFD) ، معیارهای طراحی برای اویم شاهانه حالت حد نهایی به شرح زیر است:

جایی که R*sRs* = طراحی سازه قدرت =  φ بازدید کنندگان . R ما ،R*gRg* = قدرت ژئوتکنیکی طراحی =  ϕ گرم . R ug ، R us  = مقاومت نهایی سازه ، R ug  = مقاومت نهایی (ظرفیت ژئوتکنیکی) ، ϕ s  = ضریب کاهش ساختاری ، ϕ g  = ضریب کاهش مقاومت ژئوتکنیکی و S * = اثر عمل طراحی (ترکیبات بارگذاری شده).

معیارهای فوق برای کل سیستم پی ریزی اعمال می شود ، در حالی که معیار مقاومت ساختاری (معادله  1 ) برای هر توده جداگانه نیز اعمال می شود. استفاده از معیار ژئوتکنیک (معادله 2 ) برای هر توده جداگانه در گروه ، روش خوبی در نظر گرفته نمی شود  ، زیرا این امر می تواند منجر به طراحی بیش از حد قابل توجه شود.R*sRs* و R*gRg*می توان از برآورد نهایی ظرفیت های ساختاری و ژئوتکنیکی ، ضرب در عوامل کاهش مناسب بدست آورد. عوامل کاهش ساختاری و ژئوتکنیکی اغلب در کدها یا استانداردهای ملی مشخص شده اند. اویم شاهانه انتخاب مقادیر مناسب ϕ گرم نیاز به قضاوت مهندسی دارد و باید تعدادی از عواملی را که ممکن است عملکرد پایه را تحت تأثیر قرار دهند در نظر بگیرد. به عنوان مثال، کد استرالیا ستون بندی این AS2159-2007 یک رویکرد شامل ارزیابی ریسک ذهنی، با مقادیر پایین تر از مشخص φ گرم شدن با سطوح بالاتر از عدم اطمینان و ارزش بالاتر مربوطه بودن ارتباط زمانی که شرایط زمین هستند به خوبی شناخته شده و مقدار قابل توجهی آزمایش بار انجام می شود.

اگر هر یک از الزامات طراحی برآورده نشود ، در این صورت لازم است که طرح برای افزایش قدرت سیستم کلی یا آن دسته از اجزای سیستم که ضوابط را برآورده نمی کنند ، اصلاح شود.

ترکیبات بارگیری کنید

ترکیبات بار مورد نیاز که ساختار و سیستم پی برای آنها باید طراحی شوند ، معمولاً توسط یک کد بارگذاری سازه ای مناسب تعیین می شوند. در بعضی موارد ، ممکن است لازم باشد تعداد زیادی ترکیب در نظر گرفته شود. اینها ممکن است شامل چندین ترکیب حالت حد نهایی و ترکیبات کارایی شامل بارهای بلند مدت و کوتاه مدت باشد.

ملاحظات بارگذاری چرخه ای

علاوه بر معیارهای طراحی معمولی ، همانطور اویم شاهانه که توسط معیارها بیان شده است. 1 و 2 ، پیشنهاد می شود که معیار دیگری برای کل پایه های یک ساختمان بلند وضع شود تا با اثرات بارگیری تکراری از باد و / یا عملکرد موج مقابله کند ، به شرح زیر:

جایی که R*gsRgs* = ظرفیت شفت ژئوتکنیکی طراحی ، س*جسج* = حداکثر دامنه بار باد و η  = یک عامل کاهش.

این معیار سعی در جلوگیری از تحرک کامل اصطکاک شافت در امتداد شمع ها دارد ، بنابراین خطر اینکه بارگذاری چرخه ای منجر به تخریب ظرفیت شافت شود ، کاهش می یابد. در بیشتر موارد ، پیشنهاد می شود که η را می توان به صورت 0.5 در نظر گرفتس*جسج* برای موارد مختلف بارگیری باد ، می توان از تجزیه و تحلیل رایانه ای که اجزای حلقوی بار در هر توده را ایجاد می کند ، به دست آورد.

قابلیت سرویس - تسویه حساب و تسویه حساب دیفرانسیل

معیارهای طراحی برای حالت حد سرویس دهی اویم شاهانه به شرح زیر است:

جایی که ρ max  = حداکثر ته نشینی محاسبه شده پی ، ρ all  = ته نشینی پایه مجاز ، θ max  = حداکثر اعوجاج زاویه ای محلی محاسبه شده و θ all  = اعوجاج زاویه ای مجاز.

برای تجزیه و تحلیل سرویس پذیری ، بهترین برآورد (بدون فاکتور) مقادیر مقاومت و سختی پایه استفاده شده و بارهای حالت محدودیت سرویس پذیری (SLS) اعمال می شود. اگر انحرافات و چرخش های محاسبه شده در حد مجاز تعیین شده باشد ، طراحی رضایت بخش خواهد بود (معادلات  4 ، 5 ).

مقادیر ρ همه و θ همه به ماهیت ساختار و خاک نگهدارنده بستگی دارد. جدول  1 معیارهای پیشنهادی برای کار گزارش شده توسط ژانگ و نگ [ 81 ] را نشان می دهد. این جدول همچنین شامل مقادیر استقرارهای غیر قابل تحمل و اعوجاج های زاویه ای است. ارقام ذکر شده در جدول  2برای پایه های عمیق هستند اویم شاهانه ، اما ژانگ و Ng همچنین استقرارهای مجاز و اعوجاج های زاویه ای را برای پایه های کم عمق ، انواع مختلف ساختار ، انواع مختلف خاک و کاربردهای مختلف ساختمان در نظر می گیرند. به نظر نمی رسد معیارهایی به طور خاص برای ساختمانهای بسیار بلند تعیین شده باشد ، اما باید توجه داشت كه وضع معیارهای بسیار سختگیرانه بر ساختمانهای بسیار بلند روی رسوبات رس می تواند غیرواقعی باشد ، زیرا ممكن است غیرممكن باشد. علاوه بر این ، تجربه ساختمانهای بلند در فرانکفورت نشان می دهد که کل سکونتگاههای بیش از 100 میلی متر را می توان بدون هیچ گونه اختلال آشکار در عملکرد تحمل کرد. همچنین باید توجه داشت که اعوجاج زاویه ای مجاز و شیب کلی ساختمان مجاز با افزایش ارتفاع ساختمان ، هم از نظر عملکردی و هم از دید ، کاهش می یابد.

طراحی برای حرکات زمینی

طراحی پی به طور سنتی بر روی بارهای اعمال شده توسط اویم شاهانه سازه متمرکز بوده است ، اما بارهای قابل توجهی نیز می تواند بر روی سیستم پی به دلیل حرکات زمین اعمال شود. منابع بسیاری از این جنبش ها وجود دارد ، از جمله موارد زیر که ممکن است مربوط به ساختمان های بلند باشد:

1. 1

   ته نشینی زمین به دلیل پر شدن محل ، احیای مجدد یا آبگیری. چنین تأثیراتی می تواند برای سالها باقی بماند و ممکن است ناشی از فعالیت هایی باشد که دهه ها پیش رخ داده است و شاید در سایت های مجاور سایت مورد علاقه فعلی باشد. چنین حرکات عمودی زمین منجر به اصطکاک منفی پوست روی شمع های موجود در لایه های ته نشینی می شود.

2. 2

   افزایش زمین به دلیل حفاری محل احداث زیرزمین. ارتفاع زمینی می تواند باعث ایجاد نیروهای کششی در توده هایی شود که در داخل زمین سنگین قرار دارند. همچنین حفاری می تواند باعث ایجاد حرکات جانبی زمین شود که می تواند باعث ایجاد خمش و قیچی اضافی در شمع های موجود شود.

3. 3

   حرکات جانبی و عمودی ناشی از نصب شمع های نزدیک شمع های از قبل نصب شده. این حرکات ممکن است باعث ایجاد نیروهای محوری و جانبی اضافی و لحظه خمش در شمع های موجود شود.

4. 4

   حرکات دینامیکی زمین ناشی از فعالیت لرزه ای. چنین حرکات حرکتی می تواند علاوه بر نیروهای اینرسی که توسط ساختار به سیستم فونداسیون وارد می شود ، باعث ایجاد لحظه ها و قیچی های اضافی در شمع ها شود.

چنین حرکات زمینی ظرفیت نهایی ژئوتکنیک شمع ها را کاهش نمی دهد ، اما تأثیر دوگانه دارد:

• پی ها تحت تحرکات اضافی قرار می گیرند که باید در اویم شاهانه رابطه با الزامات قابلیت استفاده در نظر گرفته شوند.

• نیروهای محوری و برشی اضافی و گشتاورهای خمش در شمع ها القا می شوند.

از آنجا که عملکرد حرکات زمین بر روی شمع ها یک مسئله برهم کنش خاک و سازه است ، ساده ترین روش برای طراحی شمع ها برای نیروها و لحظه های اضافی محاسبه بهترین مقادیر برآورد شده و سپس برای محاسبه این مقادیر محاسبه شده است. مقادیر طراحی

بارگذاری پویا

مسائل مربوط به بارگذاری پویای باد به طور کلی توسط مهندس سازه حل می شود ، و ورودی ژئوتکنیک محدود به ارزیابی سختی و مشخصات میرایی سیستم پی است. با این حال ، اصول کلی زیر را می توان برای بارهای دینامیکی اعمال کرد:

• برای جلوگیری از پدیده های رزونانس بالقوه ، فرکانس اویم شاهانه طبیعی سیستم پی باید بیشتر از ساختار مورد پشتیبانی آن باشد. فرکانس طبیعی در درجه اول به سختی سیستم پی و جرم آن بستگی دارد ، اگرچه ویژگی های میرایی نیز ممکن است تا حدودی تأثیر داشته باشد.

• دامنه حرکات دینامیکی سیستم پی سازه باید در حد قابل تحمل باشد. دامنه به سختی و مشخصات میرایی هر دو پایه و سازه بستگی خواهد داشت.

سطوح قابل قبول حرکت دینامیکی را می توان برحسب دامنه حرکت دینامیکی ، یا سرعت یا شتاب بیان کرد. جدول  2 دستورالعملهای مربوط به سطح درک انسان از حرکت پویا را بیان می کند که با توجه به شتاب بیان می شود [ 44] اینها برای ارتعاش در دامنه فرکانس پایین 0-1 هرتز است که در ساختمانهای بلند دیده می شود و از جمله عواملی مانند انتظار و تجربه سرنشینان ، فعالیت آنها ، وضعیت بدن و جهت گیری آنها ، نشانه های دیداری و صوتی را شامل می شود. آنها هم به حرکات ترجمه ای و هم حرکتی چرخشی اعمال می شوند که سرنشین تحت آن قرار می گیرد. سطوح شتاب تابعی از فرکانس ارتعاش است و با افزایش فرکانس کاهش می یابد. به عنوان مثال ، سطح ارتعاشات مجاز در فرکانس 1 هرتز معمولاً فقط 40-50٪ از موارد قابل قبول در فرکانس 0.1 هرتز است. این قابل درک است  اویم شاهانه که، برای یک رویداد دوره بازگشت 10 ساله، با مدت زمان 10 دقیقه، عمل آمریکا به طور معمول اجازه می دهد تا شتاب بین 0.22 و 0.25 متر 2 / s را برای ساختمان های اداری، کاهش به 0.10-0.15 متر 2/ s برای ساختمانهای مسکونی.

بارگذاری زلزله

رسوبات خاک در یک سایت تحت زلزله ممکن است اثرات زیر را داشته باشد:

• افزایش فشار منافذ

• حرکات عمودی زمینی وابسته به زمان در حین و بعد از زلزله ؛

• حرکات جانبی زمینی وابسته به زمان در هنگام زلزله.

در طراحی پی ، بنابراین باید به کاهش احتمالی مقاومت خاک ناشی از تجمع فشارهای منفذی بیش از حد در حین زلزله و پس از آن توجه کرد. در موارد شدید ، تولید فشار منافذ ممکن است منجر به مایع سازی در خاکهای شنی و لجنی نسبتاً سست شود.

در نتیجه حرکات زمینی ناشی از زلزله ، شمع ها و اویم شاهانه سایر پایه های عمیق تحت دو منبع بارگیری جانبی اضافی قرار می گیرند:

1. (آ)

   بارهای اینرسی - این نیروهایی هستند که به دلیل شتابهای ایجاد شده در سازه در اثر زلزله ، در شمع ها القا می شوند. در نظر گرفتن به طور کلی به نیروهای اینرسی این جانبی و لحظه ها محدود می شود ، که فرض بر این است که در سرهای شمع اعمال می شوند.

2. (ب)

   بارهای حرکتی - این نیروها و لحظات خمشی هستند که به دلیل حرکات زمینی حاصل از زلزله در شمع ها ایجاد می شوند. چنین حرکاتی با شمعها برهم کنش خواهند داشت و به دلیل تفاوت در سختی شمعها و خاک متحرک ، تنشهای جانبی بین شمع و خاک ایجاد می شود که در نتیجه باعث ایجاد نیروهای برشی و لحظه های خم شدن در شمعها می شود. این اقدامات وابسته به زمان بوده و باید در طراحی سازه ای شمع ها مورد توجه قرار گیرند.

بنابراین ، علاوه بر ملاحظات معمول طراحی برای بارگذاری اویم شاهانه استاتیک ، عوامل فوق برای کاهش مقاومت ، بارهای اینرسی و بارهای حرکتی ، باید در روند طراحی گنجانده شوند.

هنگام در نظر گرفتن مقاومت و سختی خاک ، باید به اثرات سرعت سریع بارگذاری که در طی یک رویداد لرزه ای رخ می دهد نیز توجه شود. چنین اثرات سرعت بارگیری باعث افزایش مقاومت و سختی خاک ، به ویژه خاک های ریز دانه می شود.

ارزیابی مناسب از پارامترهای ژئوتکنیکی یکی دیگر از م criticalلفه های مهم طراحی ژئوتکنیکی برای اقدامات لرزه ای است ، همانطور که برای انواع دیگر بارهای تحمیل شده نیز وجود دارد. این مسئله خارج از محدوده مقاله حاضر است و باید به منابعی مانند کرامر [ 36 ] اشاره کرد که مواردی از قبیل اثرات فشار ، بارگذاری چرخه ای و اثرات سرعت بارگذاری بر سختی و میرایی خاک را مورد بحث قرار می دهد.

طراحی سازه ای - مسائل متقابل خاک و سازه

فاکتور بندی مقاومتها

هنگام در نظر گرفتن فعل و انفعال خاک و سازه برای بدست آوردن اقدامات بنیادی برای طراحی سازه (به عنوان مثال ، لحظه های خمش در قایق یک سیستم پایه ریگ انباشته) ، ممکن است هنگامی که ظرفیت شمع و قایق به سمت پایین فاکتور گرفته می شود ، مهمترین پاسخ ممکن نیست. ، در یک مکان شمع که ستونی وجود ندارد ، بار عمل می کند ، اگر ظرفیت شمع افزایش یابد ، ممکن است گشتاور منفی بیشتر باشد).

به همین دلیل ، در طراحی ساختاری قایق و شمع ها ، اویم شاهانه نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل پایداری کلی ULS در نظر گرفته نمی شوند ، زیرا بارهایی که می توانند توسط شمع ها پایدار بمانند به طور مصنوعی توسط عامل کاهش ژئوتکنیکی کاهش می یابند. در نتیجه ، پیشنهاد می شود که منطقی ترین رویکردی است که در آن یک تجزیه و تحلیل ULS جداگانه با استفاده از ترکیبات مختلف بار ULS انجام می شود اما در آن مقاومت های بدون فاکتور از اجزای پایه استفاده می شود. اقدامات پی در پی محاسبه شده (به عنوان مثال ، نیروهای شمع و ، در صورت لزوم ، لحظه های قایق و قیچی) سپس در یک عامل عمل ساختاری (به عنوان مثال 1.5) ضرب می شوند تا مقادیر طراحی سازه را بدست آورند.

اثر سفت کننده روبنا

در طراحی ژئوتکنیک تجزیه و تحلیل یک قایق یا قایق انباشته شده بدون در نظر گرفتن اثر سفتی هر سازه ای که توسط قایق پشتیبانی شود ، معمول است. روش های ترکیب سختی یک سازه در یک تجزیه و تحلیل قایق توسط چندین نویسنده از جمله لی و براون [ 38 ] ، پولوس [ 50 ] و براون و یو [ 8 ] بررسی شده است. ژانگ و اسمال [ 82 ] ساختمانهای قاب سه بعدی را بر روی پایه های قایق تجزیه و تحلیل کردند و نشان دادند که هر چه سختی نسبی قاب ساختمان بیشتر باشد ، انحرافات دیفرانسیل در قایق کوچکتر است. چنین رویکردهایی را می توان به پایه های توده ای انباشته گسترش داد.

براون و یو [ 8 ] همچنین نشان دادند که با ساخت یک ساختمان ، سختی ساختار کلی افزایش می یابد و این بر تغییر مکان دیفرانسیل در قایق تأثیر می گذارد. Gusmao Filho و Guimaraes [ 25 ] همچنین به دنباله ساخت و ساز نگاه کرده اند و متذکر شده اند که بارهای موجود در ستون ها با افزودن طبقه های بیشتر به ساختمان به حداکثر (یا حداقل) مقدار می رسند و منجر به این می شود که ساختمان به "سختی حد" برسد. "

بنابراین ، می توان نتیجه گرفت که سختی یک سازه بر روی اویم شاهانه شهرک های محاسبه شده و ته نشینی های دیفرانسیل یک پایه یا یک قایق قایق انباشته تأثیر می گذارد ، اما این به سختی ساختار نسبت به قایق بستگی دارد. برای ساختمانهایی که دارای دیوارهای برشی سفت و سخت هستند ، اثر سفت کننده بر روی قایق قابل توجه خواهد بود. با این حال ، برای سازه های قاب سبک انعطاف پذیر ، تأثیر ساختار بر روی یک کلفت ضخیم کم خواهد بود.

هنگام انجام تجزیه قایق انباشته شده ، ممکن است نشان دادن سختی سازه با استفاده از عناصر کلفت ضخیم تر در مکانهایی که دیوارها و ستون های بزرگتر هستند ، مناسب باشد. در حالی که هیچ اطلاعاتی در مورد رفتار ساختاری ارائه نمی شود ، چنین رویکردی می تواند ارزیابی واقع بینانه تری از شهرک های دیفرانسیل در ردپای یک سازه ارائه دهد [ 71 ].

یک رویکرد مناسب برای تعامل پی سازه و سازه این است که شمع ها توسط فنرهایی نشان داده شوند که سختی آن توسط مهندس ژئوتکنیک محاسبه می شود و شامل تأثیرات مهم تعامل بین شمع ها و قایق است. چنین فعل و انفعالی می تواند به طور قابل توجهی سختی محوری و جانبی شمع های درون گروه را کاهش دهد ، در مقایسه با مقادیر یک شمع منفرد جدا شده. به این ترتیب ، می توان برای محاسبه نه تنها نیروهای ساختاری ، بلکه بارهای شمع ، لحظه های قایق و توزیع تهویه در سیستم پی ، تجزیه و تحلیل مطمئن تری را نیز انجام داد.

برآورد توزیع بار شمع

در بررسی بارهای سازه ای درون شمع ها در یک سیستم قایق انباشته ، توجه به انعطاف پذیری قایق ضروری است. این تصور را که سفت و محکم است ، می تواند منجر به نتایج بسیار گمراه کننده ای شود ، زیرا تمایل به تخمین بیش از حد بارهای شمع های بیرونی درون سیستم دارد. علاوه بر این ، در نظر گرفتن سختی روبنا در تجزیه و تحلیل قایق انباشته شده همچنین می تواند تأثیر قابل توجهی در توزیع محاسبه شده بارهای شمع محوری داشته باشد.

ماندگاری

در مقایسه با مسائل مربوط به قدرت و قابلیت استفاده ، اغلب به طراحی اویم شاهانه دوام پایه ها توجه بسیار کمی می شود. با این حال ، دوام می تواند مسئله مهمی باشد ، خصوصاً اگر سیستم پی در معرض شرایط غیر اشباع زمین باشد. ماندگاری خاصیت خاصی از ماده نیست بلکه مربوط به محیطی است که ماده در معرض آن قرار می گیرد. به عنوان مثال ، یک شمع بتونی که برای خاکهای غیرتهاجمی مقاوم است ممکن است در معرض محیط ساحلی یا دریایی دوام ناکافی داشته باشد.

بیکر و پاولیکوفسکی [ 4 ] چنین وضعیتی را با توجه به بتن در سیستم پیوند برج برج خلیفه توصیف می کنند ، جایی که آب زیرزمینی بسیار خورنده بود و حدوداً سه برابر سولفاتها و کلریدهای آب دریا داشت. یک برنامه دقیق از اقدامات ضد خوردگی در انواع مختلف برای اطمینان از یکپارچگی طولانی مدت آن شامل سیستم های خاص ضد آب ، افزایش پوشش بتن ، افزودن بازدارنده های خوردگی به مخلوط بتن و سیستم محافظت کاتدی با استفاده از مش تیتانیوم دنبال شد.

ابزار طراحی اولیه

برای طراحی اولیه ، می توان از صفحات گسترده ، ورق های MATHCAD یا روش های دستی یا رایانه ای استفاده کرد که مبتنی بر روش های قابل اعتماد اما ساده هستند. ساده است که سیستم پایه پیشنهادی را به یک اسکله معادل ساده کرده و سپس پایداری و ته نشینی کلی این اسکله را بررسی کنید. برای حالت حد نهایی ، ظرفیت تحمل تحت بارگذاری عمودی را می توان از رویکرد کلاسیک تخمین زد که در آن مقدار کمتر از دو مقدار زیر اتخاذ شده است:

1. 1

   مجموع ظرفیت های نهایی شمع ها به اضافه مساحت خالص اویم شاهانه قایق (در صورت تماس با خاک) ؛

2. 2

   ظرفیت اسکله معادل حاوی شمع ها و خاک بین آنها ، به اویم شاهانه علاوه ظرفیت قسمت های قایق خارج از اسکله معادل.

برای ارزیابی متوسط ته نشینی پی در زیر بارهای کاری یا کارایی ، می توان از راه حلهای الاستیک برای ته نشینی و نسبت بار پایه یک اسکله بارگذاری شده عمودی [ 57 ] استفاده کرد ، به شرط آنکه مشخصات ژئوتکنیکی بتواند به یک لایه خاک پوشاننده یک لایه سفت تر. شکل  2 a ، b این محلول ها را بازتولید می کند که منحنی های حل و فصل بار ساده برای یک اسکله معادل حاوی تعداد مختلف شمع را می توان با استفاده از روشی که توسط پولوس و دیویس توصیف شده است ، تخمین زد [ 65 ]. در این شکل ها ، تعریف نماد به شرح زیر است:

شکل 2

حل و فصل اسکله معادل در لایه خاک [ 57 ]. S  =  P · من s / d e . E بازدید کنندگان . b نسبت بار پایه برای اسکله معادل [ 57 ]

تصویر در اندازه کامل

P  = بار اعمال شده ، E s  = مدول جوان یانگ ، E pe  = مدول اویم شاهانه یانگ اسکله معادل (شمع + خاک) ، d e  = قطر اسکله معادل ، I s  = عامل تأثیر نشست ، P b  = بار بر اساس معادل اسکله

یک روش جایگزین می توان به تصویب رسید، با استفاده از روش "PDR" شرح داده شده توسط پولوس [ 56 ]. در این روش ، می توان از معادلات ساده ایجاد شده توسط راندولف [ 68 ] برای بدست آوردن برآورد تقریبی از رابطه بین استقرار متوسط ​​و تعداد شمع ها ، و بین ظرفیت بار نهایی و تعداد شمع ها استفاده کرد. از این روابط می توان برای برآوردن الزامات طراحی ، اولین برآورد تعداد شمع ها ، از یک طول و قطر خاص را انجام داد.

تعریف مسئله شمع مورد بررسی Randolph در شکل 3 نشان داده شده است  . با استفاده از روش وی ، می توان سختی پایه ریفت انباشته شده را به شرح زیر برآورد کرد:

که در آن K pr  = سفتی قایق شمع ، K p  = سفتی گروه شمع اویم شاهانه ، K r  = سفتی قایق به تنهایی ، α cp  = فاکتور تعامل قایق-شمع.

شکل 3

نمایش ساده واحد شمع کلاه

تصویر در اندازه کامل

سختی کلفت K r را می توان از طریق تئوری الاستیک تخمین زد اویم شاهانه ، برای مثال با استفاده از محلول های Fraser and Wardle [ 21 ] یا Mayne and Pulos [ 41 ]. از تئوری الاستیک ، با استفاده از رویکردهایی مانند رویکردهای توصیف شده توسط پولوس و دیویس [ 65 ] ، فلمینگ و همکاران. [ 19 ] یا پولوس [ 53 ]. در موارد اخیر ، سختی یک تکه از تئوری الاستیک محاسبه می شود و سپس در یک عامل کارایی سختی گروهی که تقریباً از محلول های الاستیک تخمین زده می شود ، ضرب می شود.

نسبت کل بار اعمال شده توسط قایق برابر است

جایی که P r  = بار حمل شده توسط قایق ، P t  = کل بار اعمال شده.

عامل تعامل قایق-شمع CP را می توان تخمین شرح زیر است:

که در آن r c  = شعاع متوسط ​​درپوش شمع (مربوط به منطقه ای برابر با ناحیه قایق تقسیم بر تعداد شمع) و r 0  = شعاع شمع.

که ν  = نسبت پواسون به خاک ، L  = طول شمع ، E sl  = خاک مدول یانگ در سطح نوک شمع ، E sb  = خاک مدول یانگ لایه تحمل لایه زیر نوک شمع و E sav  = متوسط ​​خاک مدول جوان در امتداد شاخه شمع.

از معادلات فوق می توان برای ایجاد یک منحنی تهویه بار سه خطی استفاده کرد همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است  . ابتدا سختی قایق انباشته شده از معادله معادل محاسبه می شود. ( 6 ) برای تعداد شمع های در نظر گرفته شده. این سختی تا زمانی که ظرفیت شمع کاملاً جمع نشود ، عملیاتی باقی خواهد ماند. با فرض ساده که بسیج بار شمع به طور همزمان اتفاق می افتد ، کل بار اعمال شده ، P 1 ، که در آن ظرفیت شمع رسیده است ، توسط

جایی که P up  = ظرفیت بار نهایی شمع های گروه و X اویم شاهانه = نسبت بار حمل شده توسط شمع ها (معادله  7 ).

شکل 4

منحنی بارگذاری سه خطی ساده برای قایق انباشته شده

تصویر در اندازه کامل

فراتر از آن نقطه (نقطه A در شکل  4 ) ، سختی سیستم اویم شاهانه فونداسیون فقط از قایق ( K r ) است و این تا زمانی که به حداکثر ظرفیت بارگذاری سیستم فنداسیون قایق انباشته شده برسد ، حفظ می شود (نقطه B در شکل .  4 ). در آن مرحله ، رابطه تسویه حساب بار افقی می شود.

منحنی های نشست بار برای یک قایق با تعداد زیادی شمع را می توان با کمک صفحه گسترده کامپیوتر یا یک برنامه ریاضی مانند MATHCAD محاسبه کرد. به این ترتیب ، محاسبه رابطه بین تعداد شمع ها و میانگین نشست بنیاد ساده است. چنین محاسباتی یک روش سریع برای ارزیابی اینکه آیا فلسفه طراحی برای شمع خزش یا استفاده کامل از ظرفیت شمع امکان پذیر است ، فراهم می کند.

ابزار دقیق طراحی و برنامه های رایانه ای

الزامات تجزیه و تحلیل

مرحله اولیه طراحی را می توان با تکنیک های نسبتاً اویم شاهانه ساده و مستقیم برای ارزیابی ظرفیت نهایی و عملکرد کلی تسویه حساب انجام داد. با این حال ، برای مراحل طراحی دقیق و نهایی ، به طور کلی تکنیک های تصفیه شده بیشتری مورد نیاز است. برای این مراحل ، برنامه (های) مورد استفاده به طور ایده آل باید از قابلیت های ذکر شده در زیر برخوردار باشند:

1. 1

   برای ثبات کلی ، این برنامه باید بتواند موارد زیر را در نظر بگیرد:

• پروفیل های خاک غیر همگن و لایه ای.

• غیر خطی بودن شمع و در صورت لزوم ، رفتار قایق ؛

• خرابی ژئوتکنیکی و ساختاری شمع ها (و قایق) ؛

• بارگذاری عمودی ، جانبی و لحظه ای (در هراویم شاهانه دو جهت جانبی) ، از جمله پیچش. و

• توده هایی که دارای ویژگی های مختلف در یک گروه هستند.

1. 2

   برای تجزیه و تحلیل قابلیت کارایی ، ویژگی های فوق نیز مطلوب است و علاوه بر این ، برنامه باید توانایی در نظر گرفتن موارد زیر را داشته باشد:

• کنش متقابل شمع و شمع ، و در صورت مناسب بودن ، کنش متقابل شمع و شمع-قایق ؛

• انعطاف پذیری کلاهک یا کلاهک شمع ؛

• برخی از ابزارهایی که می توان سختی ساختار پشتیبانی شده را در نظر گرفت.

بسته های تجاری موجود

به نظر نمی رسد هیچ بسته نرم افزاری موجود در بازار وجود داشته باشد که تمام مشخصات مطلوب فوق را داشته باشد ، غیر از بسته های سه بعدی با عناصر محدود مانند PLAXIS 3D یا ABAQUS یا برنامه تفاوت محدود FLAC3D. برنامه های REPUTE ، PIGLET و DEFPIG برخی از الزامات را دارند ، اما از تعدادی از جنبه های مهم ، به ویژه در عدم توانایی آنها در تماس با قایق و خاک و انعطاف پذیری قایق ، کوتاه است.

بسته های دیگر

نویسنده بسته های تجزیه و تحلیل گروه شمع را توسعه داده است که بین آنها چندین ویژگی ذکر شده در بالا را ارائه می دهد. برنامه ها به شرح زیر است: