خلاصه

در سالیان اخیر با توجه به افزایش روزافزون استفاده از شمع در پروژه هاي عمرانی از جمله تثبیت شیب هاي خاکی، بررسی انواع شمعها و عملکرد آنها در پایدارسازي شیب و افزایش ضریب اطمینان آن در برابر گسیختگی، اهمیت ویژهاي یافته است. در تحقیق حاضر از نوع خاصی از شمعها به نام شمعهاي مارپیچ به منظور تثبیت شیروانی ماسهاي استفاده شده است. بهدلیل شکل خاص این شمعها و اثرگذاري آن بر عملکرد شمع، تاثیر پارامترهاي هندسی از قبیل قطر پرهها و فواصل آنها از یکدیگر و طول شمع با استفاده از روش اجزاء محدود و شیوه کاهش مقاومت برشی در نرمافزار ABAQUS مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تأثیر مکان قرارگیري شمعها در شیب مطالعه گردید. نتایج نشان می دهد که استفاده از شمعهاي مارپیچ، روش مناسب و مؤثري براي تثبیت شیب هاي خاکی است. متغیرهاي قطر پرههاي مارپیچی، فاصله پرهها از یکدیگر و طول شمع با ضریب اطمینان شیب در برابر گسیختگی، رابطه مستقیم دارند و افزایش آنها موجب افزایش ضریب اطمینان شیب میشود. روند این افزایش، الگوي ثابتی ندارد و بهتدریج از آن کاسته میشود. این تأثیر در طولهاي کم شمع، زیاد نیست؛ بلکه در نزدیکی طول بحرانی شمع آشکار میشود.

کلمات کلیدي: شمع مارپیچ، تثبیت شیب، ضریب اطمینان، سطح گسیختگی، روش اجزاء محدود

۱٫ مقدمه

شمعهاي مارپیچ فونداسیونهاي فولادي عمیقی هستند که شامل میلههاي فولادي گالوانیزه سبک و بلندي که صفحات فولادي مارپیچ (پره) به آن جوش داده شدهاند، هستند. این شمعها بهآسانی با اعمال گشتاور، توسط تجهیزات متهاي سوار بر ماشین به داخل زمین هدایت میشوند. اجزاء داخلی شمعهاي مارپیچ در شکل ۱ نشان داده شده است .[۱]

شکل -۱ اجزاء داخلی شمعهاي مارپیچ [۱]

۱ استادیار گروه عمران، دانشگاه بوعلی سینا
۲ دانشجوي کارشناسی ارشد عمران، دانشگاه بوعلی سینا

١

دومین همایش ملی پژوهش هاي کاربردي در »مهندسی عمران، معماري و مدیریت شهري«
۲nd National Conference on Applied Researches in Civil engineering, Architecture and Urban planning

این اجزا شامل قسمت پیشرو، قسمت الحاقی و صفحات مارپیچ (پرهها) است. قسمت پیشرو، اولین قسمتی است که به داخل زمین میرود و پرهها بر روي آن نصب شده است. قسمت الحاقی براي رسیدن قسمت پیشرو به اعماق خاك و لایه مورد نظر زمین استفاده میشود.. شمعهاي مارپیچ در قطر، ضخامت و طول بدنه و همچنین تعداد، اندازه و محل قرارگیري مارپیچها متفاوت هستند .[۱]

در سال ۱۸۳۶ میچل براي اولین بار از شمعهاي مارپیچ براي سازههاي نگهبان ساحلی استفاده کرد .[۲] بعدها کاربردهاي متعدد دیگري براي این شمعها پیدا شد و در بسیاري از پروژههاي عمرانی مورد استفاده قرار گرفت؛ به طوريکه امروزه بیش از ۵۰ شرکت سازنده شمعهاي مارپیچ در ۱۲ کشور و در ۴ قاره دنیا فعالیت میکنند .[۱]

استفاده از این شمعها مزایاي زیادي را در پی دارد که برخی ار آنها عبارتند از:
– حذف عملآوري بتن و قالببندي و حذف ضایعات خاکبرداري،

– کاهش دستخوردگی در خاكهاي حساس،

– قابل اجرا در دماهاي پایین و در نتیجه کاهش زمان اجراي پروژه.
– قابل نصب با تجهیزات کوچک قابل دسترس،

– قابلیت انتقال به مناطق دور از دسترس و تولید صدا و لرزش خیلی کم در حین نصب (مناسب براي مناطق شلوغ و پرازدحام) .[۱]

از شمعهاي مارپیچ بهعنوان فونداسیون در مکانهاي دور از دسترس، خاکریزهاي شیبدار غیرقابلکنترل و موارد حاد استفاده میشود .[۳] این شمعها میتوانند بهعنوان عامل مؤثري براي تثبیت و افزایش ضریب اطمینان شیروانیها در برابر لغزش، بهکار گرفته شوند.

با توجه به افزایش روزافزون استفاده از این شمعها، انجام پژوهشهاي بیشتر در خصوص شناخت رفتار این شمعها ضروري مینماید. در تحقیق حاضر سعی شده تا با مدلسازي این شمعها در نرمافزار اجزاء محدود ABAQUS، تأثیر عوامل زیر بر عملکرد این شمعها در پایدارسازي شیبهاي خاکی بررسی گردد. پارامترهاي مورد بررسی در این تحقیق عبارتاند از: مکان قرارگیري شمعها در شیب (I)، طول شمعها (L)، فاصله پرههاي مارپیچی از یکدیگر (p) و قطر پرههاي مارپیچی .(D)