مروری بر ادبیات مسلح کننده ها خاک در مهندسی عمران

پيش‌بيني ظرفيت باربري ماسه مسلح شده با مصالح كششي 

ظرفيت باربري شالوده­هاي سطحي را روي خاك مسلح بررسي كردند و روشي براي طراحي را ارائه دادند. براساس مشاهدات آنها، گسيختگي خاك مسلح به سه دسته نشان داده شده در شكل (2-1) تقسيم مي‌شود.

فصل دوم

پیشینه علمی و مروری برتاریخچه موضوع

2-1 مقدمه

از زمان به رسمیت شناختن مسلح کننده­ها به عنوان محصولات مفید در جهان در پروژه­های عمرانی و ژئوتکنیکی حدود 40 سال سپری می­شود. در طول این مدت در پروژه­های فراوانی از مسلح کننده­ها استفاده شده است و میزان استفاده و رشد تولید آن بسیار سریع بوده است. مسلح کننده­ها از نظر کاربرد و تنوع بگونه­ای هستند که تقریبا در تمام دنیا قابل استفاده بوده و ایران نیز از این قاعده مستثنی نمی­باشد.استفاده از روشهاي مسلح سازي خاك در حل بسياري از مسائل مهندسي ژئوتكنيك از قبيل تثبيت بسترهاي نرم، پايداري شيروانيها، افزايش ظرفيت باربري، كاهش نشست و ... ، رايج شده است. اكثر روشهاي طراحي سازه‌هاي مسلح براساس روش تعادل حدي با فرض محل و شكل مكانيسم شكست، مي‌باشد. بعلاوه در اين روش فرض مي‌شود كه مكانيسم شكست همانند خاك غير مسلح كه توسط (Terzaghi, 1943) پيشنهاد گرديده، بوده و تأثير مسلح كننده در محاسبات طراحي بصورت تأثير مقاومت كششي وارد مي‌شود. اين ايده در تحقيقات انجام شده روي خاكريزهاي مسلح و شيبهاي انجام شده نيز توسط محققان بسياري از جمله(Leshchinsky & Reinschmidt,1985)  و   (Lesniewska, 1992) بكار برده شده است. اين محققين روش محاسباتي ساده‌اي را به كار بردند و فرض كردند كه مي‌توان رفتار خاك و مصالح مسلح كننده را جداگانه در نظر گرفت. با اين وجود يك اندركنش بين خاك و مصالح مسلح كننده وجود دارد و به نظر مي‌رسد كه مكانيسم گسيختگي خاكهاي مسلح به صورت تدريجي اتفاق بيافتد و علت آن خاصيت كشش‌پذيري مصالح مسلح كننده مي‌باشد.

تحقيقات آزمايشگاهي گسترده‌اي روي ظرفيت باربري پي انجام گرفته است، اما تعداد كمي از اين آزمايشات روي خاك مسلح انجام شده است. در تحقيقي كه مستقيماً براي مشخص شدن دقيق مكانيسم شكست توسط (Huarg & Totsuoka, 1990) انجام شد از روشي براي پيش‌بيني ظرفيت باربري ماسه مسلح شده با مصالح كششي كه دقيقاً به صورت افقي در زير پي قرار داده شده بود، استفاده گرديد. (Miyazaki & Hirokawa, 1992) ظرفيت باربري و نشست ماسه مسلح شده با ژئوگريد[1] را توسط مدل آزمايشگاهي مورد بررسي قرار دادند. اما به علت تأثير شديد مقياس در ظرفيت باربري، آزمايش سانتريفيوژ[2] توسط (Takemura et al., 1992) براي بررسي مكانيسم تدريجي شكست در خاكهاي مسلح انجام شد. (Binquet & Lee, 1975a,b) ظرفيت باربري شالوده­هاي سطحي را روي خاك مسلح بررسي كردند و روشي براي طراحي را ارائه دادند. براساس مشاهدات آنها، گسيختگي خاك مسلح به سه دسته نشان داده شده در شكل (2-1) تقسيم مي‌شود.

1) مكانيسم گسيختگي برشي خاك بالاي اولين لايه سطح مسلح كننده:

اين مكانيسم گسيختگي بطور شماتيك در شكل (2-1(a)) نشان داده شده است. اين نوع گسيختگي زماني رخ مي­دهد كه عمق اولين لايه مسلح كننده از كف پي زياد باشد، بطوريكه گوه گسيختگي زير پي در حالت باربري نهايي كاملاً در خاك بالاي مسلح كننده­ها گسترش يابد. در اين حالت مسلح كننده­ها تقريباً هيچ تاثير مثبتي بر ظرفيت باربري پي سطحي مزبور ندارند. براي جلوگيري از اين حالت گسيختگي، بايد اولين لايه مسلح كننده را در عمق مناسبي نسبت به كف پي قرار داد.مقاله عمران رفتار پانل پیش ساخته سبک سهبعدی بتنی تحت بار

2) مكانيسم گسيختگي ناشي از بيرون كشيدگي مسلح كننده­ها:

 اين مكانيسم گسيختگي بطور شماتيك در شكل (2-1(b)) نشان داده شده است. اين نوع گسيختگي زماني رخ مي­دهد كه مقاومت مهارشدگي مسلح كننده­ها كافي نيست و در اثر نيروي ايجاد شده در آنها، مسلح كننده­ها بيرون كشيده مي­شوند. ميزان مقاومت مهارشدگي تابع عوامل متعددي نظير مشخصات خاك و مسلح كننده­ها، تنش موثر قائم و طول گيرداري مسلح  كننده­ها مي­باشد. طراحي بايد بصورتي انجام شود كه اين نوع ناپايداري در توده خاك مسلح رخ ندهد. براي جلوگيري از اين نوع گسيختگي مي­توان طول گيرداري مسلح كننده­ها را به اندازه كافي در پشت ناحيه گسيختگي بالقوه افزايش داد تا نيروي مهارشدگي مقاوم مورد نياز در آنها بوجود آيد.

3) مكانيسم گسيختگي كششي مسلح كننده­ها:

اين مكانيسم گسيختگي بطور شماتيك در شكل (2-1(c)) نشان داده شده­است. در اين نوع مكانيسم، در اثر بوجود آمدن تنش كششي بيش از حد در مسلح كننده­ها، لايه­هاي فوقاني دچار پارگي مي­شوند. طراحي بايد به صورتي انجام شود كه مسلح كننده­ها در اثر تنشهاي بهره­برداري گسيخته نشوند. به عبارت ديگر هدف، استفاده حداكثر از مقاومت كششي مسلح کننده مي­باشد.

4) مكانيسم گسيختگي ناشي از تغيير شكل بيش از حد در بلند مدت (خزش):

 اين مكانيسم گسيختگي بطور شماتيك در شكل (2-1-(d)) نشان داده شده است. اين نوع گسيختگي زماني رخ مي‌دهد كه در اثر بارهاي سطحي دائمي، در مسلح كننده‌ها خزش بوجود آيد. در اثر خزش مسلح كننده‌ها و كاهش تنش متعاقب آن، در توده خاك مسلح نشست بيش از حد ايجاد مي‌شود. براي جلوگيري از اين نوع گسيختگي در توده خاك مسلح بايد در زمان طراحي، تنش­هاي مجاز مسلح كننده‌ها به اندازه كافي كوچك انتخاب شوند.

تأثير سودمند استفاده از ژئوگريد در خاك براي افزايش ظرفيت باربري و كاهش نشست در حال حاضر به خوبي شناخته شده است. بيشتر تحقيقات بر روي مدلهاي آزمايشگاهي بر روي ماسه توسط(Guido et al., 1985) ، ((Akinmusuru & Akinbolade, 1981 ، (Khing et al., 1993) و  (Omar et al., 1993) انجام گرفته است. (Guido et al., 1987) تأثير پارامترهاي مختلفي را روي ظرفيت باربري

[1]-Geogrid

2-Centrifuge Test