مبحث ۷ — ژئوتکنیک و مهندسی پی
درسنامه — کلیات
خلاصه‌یِ بندهایِ ۷-۱، مستقیماً از متنِ رسمیِ مبحث.
هدف و دامنه‌یِ کاربرد
•هدفِ مبحثِ ۷، تعیینِ حداقلِ ضوابط و مقررات برایِ طراحیِ ژئوتکنیکیِ ساختمان‌هاست، به‌طوری‌که ایمنیِ کافی در ساختمان‌ها تأمین شود و شرایطِ بهره‌برداریِ مطلوب در طولِ عمرِ آن‌ها حفظ گردد.
•رعایتِ ضوابط و مقرراتِ این مبحث در کلیه‌یِ ساختمان‌ها و سازه‌هایِ موضوعِ مقرراتِ ملیِ ساختمان الزامی است.
•ابنیه‌یِ فنی مانندِ پل‌ها، سدها و سازه‌یِ نیروگاه‌ها مشمولِ مقرراتِ این مبحث نمی‌شوند، ولی رعایتِ آن‌ها به‌صورتِ غیرالزامی توصیه می‌شود.
تعریفِ «پی» و سه گروهِ اصلیِ آن
•پی: به مجموعه بخش‌هایی از سازه و زمینِ در تماس با آن اطلاق می‌شود که انتقالِ بار بینِ سازه و زمین از طریقِ آن صورت می‌گیرد.
•پی‌هایِ سطحی: پی‌هایی که در عمقِ کم و نزدیکِ سطحِ زمین (عمقِ پی کمتر از سه برابرِ عرضِ پی) ساخته می‌شوند؛ شاملِ پی‌هایِ منفرد، نواری، شبکه‌ای و گسترده — از مصالحِ بنایی، بتنی یا بتن‌آرمه.
•پی‌هایِ عمیق یا شمع‌ها: پی‌هایی که نسبتِ عمقِ قرارگیری به کوچک‌ترین بعدِ افقیِ آن‌ها از ۱۰ تجاوز کند؛ شاملِ انواعِ شمع‌ها، دیوارک‌ها و دیوارهایِ جداکننده. معمولاً به‌وسیله‌یِ یک سازه‌یِ میانجی (کلاهک یا سرشمع) بارهایِ سازه را به زمین منتقل می‌کنند.
•پی‌هایِ نیمه‌عمیق: پی‌هایی که در حدِفاصلِ بینِ پی‌هایِ سطحی و پی‌هایِ عمیق قرار دارند؛ پی‌هایِ صندوقه‌ای معمولاً در این گروه‌اند.
سایرِ تعاریفِ کلیدیِ فصلِ ۷-۱
•خاکریزیِ مهندسی: خاکریزی‌ای که در حینِ ساخت، تراکم و سایرِ مشخصاتِ خاک کنترل می‌شود و می‌تواند بخشی از پیِ ساختمان در نظر گرفته شود.
•سازه‌هایِ نگهبان: سازه‌هایی که برایِ نگهداریِ خاک به کار برده می‌شوند؛ شاملِ انواعِ دیوارها و سیستم‌هایِ نگهدارنده‌یِ خاک که ممکن است با خاک/سنگ ترکیب شوند یا از تسلیحِ خاک استفاده کنند.
•شناساییِ ژئوتکنیکی: مجموعه اقدامات و مطالعاتی که به شناختِ مشخصاتِ مهندسی (مکانیکی، فیزیکی، شیمیایی) لایه‌هایِ زمین منجر می‌شود — شاملِ بررسیِ نقشه‌ها، گزارش‌هایِ ساختگاه‌هایِ مجاور، گمانه‌زنی یا چاهِ دستی، نمونه‌گیری و آزمایش‌هایِ برجا/آزمایشگاهی.
•داده‌هایِ ژئوتکنیکی در برابرِ اطلاعاتِ ژئوتکنیکی: داده‌هایِ ژئوتکنیکی، پارامترهایِ برداشت‌شده از زمینِ ساختگاه‌اند که «پردازش نشده‌اند»؛ اطلاعاتِ ژئوتکنیکی همان داده‌ها هستند پس از آنکه «پردازش شده‌اند».
•گمانه: حفاری در زمین به‌منظورِ شناختِ خواصِ مهندسیِ خاک — عمدتاً با ماشینِ حفاری، یا در صورتِ رعایتِ مسائلِ فنی/ایمنی به‌صورتِ دستی (چاهِ دستی).
•طراحیِ ژئوتکنیکی: کلیه‌یِ خدماتِ مهندسی که به‌منظورِ تعیینِ هندسه، کنترلِ پایداری، ایستایی و تغییرشکل‌هایِ پی و بخشِ خاکِ زیرِ آن انجام می‌گیرد.
•زمینِ مناسب: زمینی که با توجه به بارِ سازه‌یِ موردنظر، از باربری و نشست‌پذیریِ قابلِ‌قبول برخوردار باشد؛ چنانچه پیش از شناسایی اطلاعاتی از زمین در دست نباشد، نمی‌توان زمین را مناسب فرض کرد.
•لایه‌بندیِ پیچیده در برابرِ ساده: لایه‌بندیِ زمینی که لایه‌هایِ خاکِ آن منحنی‌شکل با شیبِ تند یا با جنسِ متنوع باشند (مانندِ نزدیکیِ گسل‌ها، رودخانه‌ها، پایِ شیب‌ها) و تفسیرِ آن مشکل باشد، «پیچیده» است؛ در غیرِ این صورت «ساده» نامیده می‌شود.
•ساختمان‌ها با اهمیتِ کم، متوسط، زیاد و خیلی‌زیاد: این تعاریف عیناً طبقِ تعاریفِ به‌کاررفته در استانداردِ ۲۸۰۰ است.
روشِ طراحیِ تنشِ مجاز
•در این مبحث، استفاده از سه روشِ طراحی — تنشِ مجاز، ضرایبِ بار و مقاومت (LRFD) و روشِ عملکردی — مجاز است و طراح می‌تواند هر یک را انتخاب کند.
•در روشِ تنشِ مجاز، بارهایِ موضوعِ مبحثِ ششمِ مقرراتِ ملیِ ساختمان با ضریبِ عمدتاً یک در محاسباتِ نیرو لحاظ می‌شوند و بارِ واردشده بر خاک محاسبه می‌گردد؛ سپس با اعمالِ ضریبِ اطمینانِ مناسب، تنشِ مجازِ خاک محاسبه و طراحی انجام می‌شود.
•برایِ محاسبه‌یِ نشست در روشِ تنشِ مجاز، بارهایِ واردشده عمدتاً با ضریبِ یک در نظر گرفته می‌شود و نشستِ محاسبه‌شده باید از نشستِ مجاز کمتر باشد.
روشِ ضرایبِ بار و مقاومت (LRFD)
•در روشِ LRFD دو ضریبِ ایمنی — برایِ بار و برایِ مقاومت — به‌طورِ جداگانه در محاسباتِ حالاتِ حدیِ مقاومت و بهره‌برداری استفاده می‌شود.
•حالتِ حدیِ مقاومت: نخستین مجموعه ضرایبِ ایمنی، اعمالِ ضرایبِ افزایشِ بار است که مقدارش به میزانِ عدمِ اطمینان در برآوردِ بار بستگی دارد (بر اساسِ مبحثِ ششم)؛ دومین مجموعه، ضرایبِ کاهشی برایِ تقلیلِ مقاومتِ مصالح است که به عدمِ اطمینانِ کیفیتِ مصالح، نحوه‌یِ اجرا و دقت بستگی دارد. مقادیرِ این ضرایب برحسبِ مورد در فصل‌هایِ مختلفِ مبحث آمده است.
•حالتِ حدیِ بهره‌برداری: عمدتاً برایِ کنترلِ نشست و تغییرشکل‌ها به کار می‌رود؛ در آن هر دو ضریب — کاهشِ مقاومت و افزایشِ بار — متناسباً برایِ بهره‌برداری در نظر گرفته می‌شود.
روشِ عملکردی: تحلیل، آزمایش و مدارک
•در روشِ عملکردی باید به‌وسیله‌یِ تحلیل یا ترکیبی از تحلیل و آزمایش نشان داده شود که ضریبِ اطمینانی حداقل برابر با آنچه برایِ اعضایِ مشابهِ طراحی‌شده با LRFD در برابرِ بارهایِ مرده، زنده، محیطی و سایرِ بارهایِ موردِانتظار است، تأمین شده است.
•تحلیل باید بر اساسِ روش‌هایِ منطقیِ مبتنی بر قوانینِ پذیرفته‌شده‌یِ مکانیکِ خاک انجام شود و تمامِ منابعِ مهمِ تغییرشکل و مقاومت را در نظر بگیرد.
•در آزمایش: اگر ارزیابیِ نتایج بر اساسِ حداقل سه آزمایش انجام شود، انحرافِ هیچ‌یک از نتایج نباید بیش از ۱۵٪ نسبت به میانگین باشد؛ در غیرِ این صورت باید آزمایش‌هایِ اضافی انجام شود تا انحراف هیچ‌کدام بیش از ۱۵٪ نباشد یا حداقل ۶ آزمایش انجام شده باشد. هیچ نتیجه‌ای نباید بدونِ دلیلِ منطقی حذف شود.
•گزارشِ هر آزمایش باید شاملِ محل، زمان و تاریخِ آزمایش، مشخصاتِ نمونه، تجهیزاتِ آزمایشگاهی، شرایطِ هندسی، تاریخچه‌یِ بارگذاری و تغییرشکل‌ها و هرگونه آسیبِ مشاهده‌شده به‌همراهِ بار/تغییرشکلِ متناظر باشد.
•روش‌ها و نتایجِ روشِ عملکردی باید طیِ یک یا چند گزارش تهیه و به مرجعِ ذی‌صلاح ارسال شود تا با یک گروهِ بررسی‌کننده‌یِ مستقل بررسی و تصویب گردد.
جدولِ مرورِ سریع
هدفِ مبحثِ ۷تعیینِ حداقلِ ضوابط و مقرراتِ طراحیِ ژئوتکنیکی برایِ ایمنی و بهره‌برداریِ مطلوب
ابنیه‌یِ فنیِ مستثنی از الزامپل‌ها، سدها و سازه‌یِ نیروگاه‌ها (رعایتِ غیرالزامی توصیه می‌شود)
مرزِ پیِ سطحیعمقِ پی کمتر از سه برابرِ عرضِ پی
مرزِ پیِ عمیقنسبتِ عمق به کوچک‌ترین بعدِ افقی بیش از ۱۰
پیِ نیمه‌عمیقِ نمونهپیِ صندوقه‌ای
داده‌یِ ژئوتکنیکی در برابرِ اطلاعاتِ ژئوتکنیکیداده = پردازش‌نشده؛ اطلاعات = پردازش‌شده
مرجعِ تعریفِ اهمیتِ ساختمان (کم/متوسط/زیاد/خیلی‌زیاد)استانداردِ ۲۸۰۰
روش‌هایِ طراحیِ مجازتنشِ مجاز، ضرایبِ بار و مقاومت (LRFD)، روشِ عملکردی
سقفِ انحرافِ مجازِ نتایجِ آزمایش در روشِ عملکردی۱۵٪ نسبت به میانگین؛ در غیرِ این صورت تا حداقل ۶ آزمایش ادامه یابد
برو به آزمونِ همین فصل