ویژگیهای ساختگاهی پی
ابعاد، شکل، محل، عمق، نحوه قرارگیری سازه پی و نیز هندسه زمین و نیز مشخصات سازههای مجاور از نظر سطح قرارگیری پی، نوع پی و تعداد طبقات آنها جزء شرایط هندسی پی است که بایستی مورد مطالعه قرار گیرد. شرایط سازهای پی شامل نوع سازه پی (سطحی و عمیق) و نوع مصالح، جزییات طراحی و مشخصات اجرایی سازه پی است.
برای ارزیابی رفتار پی (در مقابل گسیختگی و تغییر مکان)، حداقل به اطلاعات زیر نیاز است.
- ظرفیت باربری نهایی و مجاز خاک بر حسب نوع پی (سطحی یا عمیق)
- ضرایب تغییر شکل براساس جنس و رفتار خاکها در تغییر شکل الاستیک و نیز تغییر شکلهای تحکیمی و تابع زمان
- مطالعات مربوط به فشار جانبی خاک بر روی دیوارهای نگهبان
روانگرایی
در هنگام وقوع زمین لرزه در زمینهای حاوی خاکهای ماسهای کم تراکم و اشباع، فشار آب حفرهای میتواند به حدی افزایش یابد که خاک مقاومت برشی خود را از دست بدهد این پدیده به روانگرایی مرسوم است.تعیین دقیق وضعیت لایههای زیرسطح خاک و آب زیرزمینی جهت برآورد پتانسیل روانگرایی خاک در زیر ساختمان لازم است. اطلاعات کلیدی در این بررسی عبارتند از: مشخصات ژئوتکنیکی، تراز سطح آب زیرزمینی و تغییرات آن، نوع ومیزان تراکم خاک.
در بررسی پتانسیل خطر روانگرایی در یک ساختمان، ابتدا باید معلوم شود که آیا اساساً وقوع این پدیده در آن ساختمان متحمل است یا خیر. به طور کلی احتمال وقوع روانگرایی در آبرفتهای جوان بیش از آبرفتهای قدیمی است. بدین لحاظ با بررسی شرایط زمینشناسی خاک و نوع رسوبات میتوان به طور کیفی پتانسیل خطر را تعیین نمود.
| درجه | واحدهای زمین ریخت شناسی | پتانسیل روانگرایی |
|---|---|---|
| A | بسترهای فعلی و قدیمی رودخانهای- باتلاق- زمینهای پست بین تپههای ماسهای و کنار بندهای طبیعی- محلهای احیا شده- دشتهای سیلابی | احتمال وقوع روانگرایی زیاد است. |
| B | مخورط افکنه-کنارهای بند طبیعی-تپههای ماسهای- دشت سیلابی- سایر جلگهها | روانگرایی ممکن است. |
| C | تراس- تپه-کوه | روانگرایی غیرمحتمل است. |
معیارهای زیر میتواند برای ارزیابی به کار رود.
- اگر سطح آب زیرزمینی در عمق بیش از ۱۰ متر زیر تراز شالوده واقع باشد پتانسیل خطر بسیار کم است و از مخاطرات روانگرایی صرفنظر میشود. باید توجه داشت که در این بررسی، تغییرات فصلی سطوح آب نیز باید مد نظر قرارگیرد.
- اگر جنس لایههای خاک از نوع رس لایدار باشد پتانسیل خطر کم است، مگر این که رس موجود از نوع به شدت حساس باشد.
فرو نشست
ممکن است زلزله موجب نشست در نواحی محدود یا وسیعی از سطح زمین شود. این نشست میتواند در اثر روانگرایی در خاکهای دانهای سست اشباع و یا تراکم در خاکهای دانهای سست و غیر اشباع باشد. علاوه بر آن ممکن است زلزله موجب فرو ریزش فضاهای باز زیرزمینی از قبیل معادن، تونلها، قنوات، غارها و حفرات کارستی شود و در نتیجه نشست قابل توجهی در محدوده بزرگی به وجود آید. به چنین مواردی فرو نشست گفته میشود. تغییر مکان قابل قبول ناشی از فرو نشست، با سطح عملکرد سازه و نیز قابلیت و توانایی سازه جهت پذیرش تغییر مکانهای یکسان یا نامساوی پی تعیین میشود.
زمین لغزش و سنگ ریزش
زمین لغزش و حرکت تودهای خاک یا سنگ بر روی شیبها به سمت پایین دست و نیز سنگ ریزش به فرو افتادن قطعات کوچک تا بسیار بزرگ سنگ اطلاق میشود. بروز زمین لغزش میتواند باعث ناپایداری کلی یا تخریب ساختمان یا حرکت کلی یکسان یا متفاوت پی ساختمان شود. ارزیابی پتانسیل این مخاطرات نیازمند آگاهی کامل از شرایط ژئوتکنیکی لایهها و سازندهای مختلف زمین است. در صورت حصول موارد ذیل، نیاز به بررسی پایداری شیب محل پروژه از نظر زمین لغزش و سنگریزش نیست.
- زمین با شیب کمتر از ۱ قایم به ۴ افقی (مگر آن که زمین مستعد روانگرایی باشد و یا خاک منطقه حساس باشد)
- عدم وجود مورفولوژی لغزشی و عدم وجود سابقهی ناپایداری شیبها در منطقه
- عدم وجود سازندهای با پتانسیل لغزش و سنگ ریزش.
اگر در نتیجه بررسیها تشخیص داده شود که خاک منطقه مستعد روانگرایی نبوده و به صورت دیگری نیز مقاومت برشیخود را از دست نمیدهد، استفاده از روش شبه استاتیکی جهت ارزیابی پایداری شیب محل مجاز است. در غیر این صورت جهت ارزیابی پایداری شیب باید از تحلیل دینامیکی با در نظرگرفتن مدل رفتاری مناسب جهت لحاظ نمودن رفتار غیر خطی خاک و تغییرات فشار آب حفرهای استفاده شود.
در آنالیز شبه استاتیکی باید از ضریب زلزلهای حداقل برابر با نصف شتاب مبنای طرح (در صورت استفاده ازاستاندارد ۲۸۰۰ ایران) و یا نصف حداکثر شتاب زمین (در صورت استفاده از مطالعات ساختگاهی) برای سطح خطر مورد نظر در زمین ساختگاه مورد مطالعه استفاده کرد. اگر ضریب ایمنی حاصل از تحلیل شبه استاتیکی بزرگتر یا مساوی یک باشد، میتوان چنین قضاوت نمود که شیب مورد مطالعه پایدار بوده و نیازی به آنالیز پایداری دقیقتر ندارد. البته در صورت عدم وجود اطلاعات کافی درباره مشخصات ژئوتکنیکی زمین یا کاربرد ضریب شتاب و یا ضریب اهمیت سازه، ممکن است با نظر کارشناس مربوط یک ضریب بزرگتر از یک به عنوان معیار پایداری مورد استفاده قرار گیرد. اگر ضریب ایمنی در مطالعه فوق کمتر از یک به دست آید، باید تغییر مکانهای زمین با استفاده از یک روش تحلیل مناسب محاسبه شود. نتایج این تحلیل میتواند توسط مهندس سازه در ارزیابی عملکرد سازه مورد استفاده قرار گیرد.
کاهش مخاطرات ساختگاهی
در صورت وجود هر یک از مخاطرات ناشی از ناپایداری باید تمهیدات ویژه در مورد کاهش و رفع آن از طریق بهسازی لرزهای خاک نظیر تزریق، زهکشی، تراکم به روشهای مختلف، تسلیح خاک و دیگر روشهای بهسازی مناسب خاک براساس دستورالعمل های معتبرصورت گیرد.
مقاومت و سختی پی
هرگاه لازم باشد اندرکنش سازه و خاک در مطالعات بهسازی ساختمان موجود با مدلسازی پی ساختمان در نظر گرفته شود، تعیین مقاومت و سختی پی لازم خواهد بود.
فشار لرزهای جانبی خاک
دیوارهای ساختمانی نگهدارنده خاک باید در مقابل اثرات فشارهای لرزهای زمین ارزیابی شوند. در غیاب مطالعات ژئوتکنیکی خاص پروژه، اضافه فشار خاک در حین زلزله وارد بر یک دیوار ساختمانی که یک توده خاک غیر اشباع با سطح افقی (تراز) در بالای سطح آب زیرزمینی را نگه میدارد.
بهسازی پی
روش انتخابی برای بهسازی پی باید هماهنگ با روش بهسازی سازه و ضوابط و اصول کلی این دستورالعمل باشد. این هماهنگی به معنی تضمین این مساله است که بهسازی مجموعه سازه و پی منجر به تأمین سطح عملکرد ایمنی جانی تحت سطح خطر II میشود. هنگامی که اجزای جدیدی بهسازه اضافه میشود، پی این اجزا در مدل سازی پی ساختمان باید در نظر گرفته شود. اگر روش بهسازی پی به گونهای است که هر بخش از پی بهسازی شده نوعی از بارها را تحمل میکند (مثلاً بر بخش قدیمی بارهای ثقلی و بر بخش جدید بارهای زلزله وارد میشود)، باید این بخشها به نحو مناسب و به طور مجزا مدلسازی شوند. اثرات بهسازی پی بر روی رفتار آن باید در مدل تحلیل سازه بهسازی شده در نظر گرفته شوند. سازگاری اجزای جدید و موجود باید تحت تغییر شکلهای متناسب با سطح عملکرد ایمنی جانی کنترل شود.
ضوابط کلی بهسازی
در صورتی که مشخص شود بعضی اعضای بتنی در یک ساختمان موجود واجد شرایط لازم جهت تأمین عملکرد ایمنی جانی برای ساختمان نیست، این اعضا باید بهسازی یا تعویض شوند و یا این که ساختمان باید به نحوی بهسازی شود که اعضای فوق الذکر در شرایط جدید ساختمان مشکلی در جهت تأمین سطح عملکرد ایمنی جانی برای ساختمان ایجاد ننمایند. در صورتی که تصمیم بر تعویض عضو گرفته شود، عضو جدید باید بر اساس آییننامه بتن ایران طراحی شود.
اصول و ضوابط این دستورالعمل میتواند به عنوان معیار بررسی روشهای بهسازی انتخابی قرار بگیرد تا از تطبیق شرایط ساختمان بهسازی شده با سطح عملکرد مورد نظر اطمینان حاصل شود. اثرات بهسازی روی سختی، مقاومت و قابلیت تغییر شکل ساختمان باید در ساخت مدل تحلیلی ساختمان بهسازی شده در نظر گرفته شود. با توجه به تغییر شکلهای مورد انتظار در سطح عملکرد انتخابی، باید سازگاری اعضای موجود و جدید کنترل شود.