رفتار لرزهای شمعهای مایل
میکرو شمعها، شمعهایی با قطر کمتر از ۳۰۰ میلیمتر هستند که با حفر گمانه، قرار دادن آرماتور و تزریق دوغاب اجرا میشوند. مزایای خوب میکرو شمعها باعث استفاده روز افزون این تکنولوژی در مسلح سازی پیها شده است. از جمله این مزایا میتوان به موارد زیر اشاره نمود.
- اجرای میکرو شمعها، کمترین دست خوردگی را در محیط خاک ایجاد میکند و نیز حجم خاکبرداری در اجرای آن کم است.
- میتوان آنها را به آسانی به صورت مایل اجرا کرد.
- جهت بهسازی پی سازههای موجود به راحتی قابل استفاده بوده و در مکانهای مسقف با فضای بالاسری کم قابل اجرا است.
- میکرو شمعهایی مایل قابلیت تحمل بارهای افقی و قائم را دارند.
- رفتار لرزهای خوبی به خاطر انعطاف پذیری دارند.
مشاهدات بعد از زلزله شواهد خوبی از نحوه عملکرد شمعها تحت اثر بار زلزله است. درجات مختلفی از آسیب سازهای با توجه به انواع مختلف شمعها و زاویههای انحراف شمعهای نگهدارنده سازه قابل مشاهده است.
با توجه به زلزلههای اخیر عملکرد مناسبی از ریز شمعها که به نوعی شمعهای اصطکاکی هستند دیده شده است. با این حال مطالعات کافی و متناسب در مقیاسهای واقعی انجام نشده و نیاز به انجام مطالعات بر روی رفتار دینامیکی ریز شمعها کاملاً مشهود است.
میکرو شمعها
میکرو شمعها اولین بار در اوایل دهه ۱۹۵۰ در ایتالیا به عنوان یک روش ابتکاری برای زیربندی ساختمانهای تاریخی و بناهای یادبود که به مرور زمان و به خصوص در زمان جمگ جهانی دوم آسیب دیده بود، ابداع شد. یک سیستم زیربندی موثر و مطمئن به عنوان تکیه گاهی برای بارهای سازهای با حداقل تغییر مکان مورد نیاز بود که در مکانهای محدود و با دسترسی دشوار قابل اجرا باشد و نیز حداقل دست خوردگی را در سازههای موجود ایجاد کند.
روشهای خاص حفاری و تزریق که در اجرای میکرو شمعها مورد استفاده قرار میگیرند بعلت ایجاد اتصال مقاومی بین دوغاب و خاک میشود و این مسئله موجب افزایش ظرفیت باربری در سطح تماس دوغاب و زمین میشود. دوغاب تزریق شده بار اعمال شده به میکرو شمعها را به وسیله اصطکاک از آرماتور به زمین در ناحیه اتصال انتقال میدهد.
طبقه بندی میکرو شمعها
سیستم طبقه بندی میکرو شمعها بر دو اصل اساسی بنا شده است.
- فلسفه رفتاری میکرو شمعها (طراحی)
- روش تزریق دوغاب (اجرا)
فلسفه رفتاری میکرو شمعها
فلسفه رفتاری میکرو شمعها تعیین کننده روش به کار گرفته شده در طراحی آنها است. بر اساس رفتار میکرو شمعها را میتوان به دو نوع یک و دو تقسیم کرد. در میکرو شمعهای نوع یک المانهای میکرو شمعها به طور مستقیم بارگذاری میشوند. میکرو شمعهای نوع دو همان شبکه میکرو شمعهای مجتمع است که همانند ریشههای درخت به عنوان عناصر تقویت کننده خاک هستند. همچنین برای پایدارسازی و تکیه گاه مورد استفاده قرار میگیرند.
روش تزریق دوغاب
روش تزریق دوغاب معمولاً به عنوان حساسترین عامل کنترل کننده ظرفیت اتصال زمین و دوغاب است. این ظرفیت اتصال به طور مستقیم با روشهای تزریق دوغاب تغییر میکند. بر اساس روش جایریزی یا تزریق تحت فشار دوغاب در حین اجرا میکرو شمعها را به چهار نوع D، C، B،A طبقه بندی میکنند.
یکی از موارد مهم در طراحی مسائل اندرکنش خاک و سازه، محل تماس خاک و سازه است. یعنی باید محل تماس خاک و سازه که در اینجا خاک و میکرو شمع است، به درستی مدل شود. به همین دلیل در محل تماس ریز شمع و خاک در مدلسازی عددی سیستم خاک و ریزشمع از المان فصل مشترک استفاده شده است. در اجرای ریزشمعها از تزریق دوغاب بعد از ریزش ثقلی دوغاب استفاده میشد. بنابراین این تزریق باعث ایجاد مقطعی مشابه میشود.
- استفاده از میکرو شمعهای مایلی در مناطق لرزهای موجب افزایش نیروی محوری ریزشمع، کاهش نیروی برشی و لمگر خمشی نسبت به ریزشمعهای قائم میشود. با افزایش زاویه انحراف ریزشمع تا حدود زاویه ۴۵ درجه نیروی محوری افزایش و نیروی برشی و لنگر خمشی کاهش مییابد.
- استفاده از زاویه انحرافهای بزرگ (حدود ۴۵ درجه و بیشتر) در اجرای ریزشمعها باعث کاهش عملکرد ستونی ریزشمع و افزایش شدید نیروی برشی و لنگر خمشی میشود.
- نیروی اینرسی روسازه اثر مهمی بر پاسخ ریزشمع تحت بارگذاری لرزهای دارد و موجب ایجاد بیشینه نیروی برشی و لنگر خمشی در نزدیکی سر ریزشمع میشود.
- بیشینه پاسخ شتاب افقی پی ناشی از بارگذاری زلزله در ریزشمعهای قائم بیشتر از ریزشمعهای مایل است و با افزایش زاویه انحراف ریزشمعها از میزان پاسخ شتاب بیشیشنه پی کاسته میشود.