.۱ مقدمه

شاید به جرات بتوان گفت یک سازه نمی تواند قوی باشد مگر آنکه اتصالاتش قوی باشد.اگرچه این بیـان شـاید

۱دانشجو کارشناسی ارشد ، دانشگاه شهید باهنر کرمان ۲ استاد بخش مهندسی عمران ، دانشگاه شهید باهنر کرمان

۱

اطلاق به اجزای تشکیل دهنده یک سازه بشود اما می تواند به اتصال سازه و خاکی که آن را تحمل می کند نیز تعمـیم داده شود. پی های عمیق (شمع ها) به آن دسته از سازه های چوبی، بتنی یا فولادی گفته می شود که بـا اسـتقرار در زمین، بارهای سطحی را به لایه های عمیق تر منتقل می کنند. یک شمع مثل پی های سطحی توانایی تحمـل بارهـای قائم را علاوه بر عکس العمل کف توام با عکس العمل جانبی (مقاومت جداری) دارا می باشد. هم چنین پی های عمیـق با اطمینان بیشتری نسبت به پی های سطحی نیروهای جانبی، کششی و برکنش را تحمل مـی کننـد.[۱] از آنجاییکـه نوع و رفتار شمع ها مختلف است و هم چنین خاکها نیز دارای تنوع بسیار می باشند، پژوهشگران اخیرا به طرح شمع ها با اشکال و کاربردهای گوناگون روی آورده اند، که در این میان طرح شمع هـایی بـا مقـاطع زنگولـه ای، کـوره ای و شمع با مقاطع طولی متغیر در ارتفاع و … پیشنهاد شده است. در این مقاله سعی بر آن است که عملکرد شمع با مقطـع واگرا دارای یک یا چند کوره (پداستال) که دارای مزایای عمده ای می باشد و تاکنون کمتر مـورد توجـه قـرار گرفتـه است، در خاک لایه ای مورد بررسی قرار گیرد.[۲] از مزایای شمع های کـوره ای مـی تـوان بـه بـالاتر بـودن ظرفیـت کششی ، طول کمتر و ظرفیت باربری بیشتر به دلیل بالاتر بودن سطح مقطع انتهایی نسبت به شمع ها با مقطع طولی ثابت و متغیر اشاره کرد.

.۲ معرفی فونداسیون های عمیق

طبق تعریف، پی عبارت است از سازه زیرین و بخشی از خاک مجاور آن که تحت تاثیر این سازه و بارهـای وارد بر آن می باشد. هر شمع در طول عمر خود دارای سه دوره نصـب، رهاسـازی (تحکـیم (set up و بارگـذاری دائـم مـی باشد.[۲] استفاده از شمع در مقایسه با سایر انواع پی باید به دقت بررسی گردد و در صورت نیاز به اسـتفاده از آن بایـد توجه داشت که طول یا عمق قرارگیری شمع در خاک، سطح مقطع، جنس، روش استقرار و چگونگی عملکرد شمع هـا از متغیرهای اصلی بوده که با توجه به شرایط و نیازهای پروژه تعیین می گردند.از شمع ها زمانی استفاده می شـود کـه حداقل یکی از شرایط زیر را دارا باشد:

-۱لایه های سطحی خاک فاقد مقاومت کافی باشد و لایه های مقاوم تر در اعماق پایین تر باشد. -۲بارهای متمرکز بزرگی باید از سازه به خاک منتقل شود به طوریکه تحمل آنها توسط پی هـای سـطحی حتی به صورت گسترده امکان پذیر نیست.

-۳مقاومت در برابر نیروهای کششی یا واژگونی برای پی های زیر سطح آب و یا جلوگیری از واژگونی سازه های بلند.

-۴مقابله با عواقب آتی حاصل از ساخت و سازها در مجاورت پروژه یا بناهای موجود و .[۳]…

.۳ مکانیزم انتقال بار توسط شالوده های عمیق

بارگذاری روی شمع را می توان به دو دسته بارهای محوری و بارهای جانبی تقسـیم نمـود. بارهـای محـوری از نوع کششی یا فشاری بوده که به موازات محور طولی شمع قائم وارد شده که در سازه شمع موجب فشار یا کشش شـده ولی خمش را در بر ندارد. بار فشاری از طریق عکس العمل کف و جداری در اطراف شمع تحمل مـی شـود. در صـورتی
۲

که بار کششی با عکس العمل جداری و وزن شمع تامین می شود. برای شمع ها با انتهای پهن نسـبت بـه کـل مقطـع، مقاومت سقف قسمت کوره ای نیز در مقاومت دخیل می باشد. بارهای جانبی شامل نیروهای افقی و لنگر وارده بر شمع قائم است. این نوع بار در شمع جابه جایی جانبی ایجاد نموده که باعث بسیج شدن عکس العمـل جـانبی خـاک مجـاور شمع می شود.[۴] میزان مقاومت برشی خاک به مقاومت مصالح سازه ای عنصر شمع و سختی خـاک و شـمع بسـتگی دارد. جهت تعیین توان باربری شمع باید مقاومت جداری و کف را از هم تفکیک نمود و با محاسبه هر یک توان باربری نهایی شمع را که مجموع مقاومت های کف و جداری می باشد را به صورت زیر بدست آورد.[۵]

× (۱)

× (۲)

× (۳)

در روابط بالا:

: مقاومت واحد (تنش) در کف

: مقاومت واحد (تنش) در جدار شمع

: توان باربری نهایی کف

: توان باربری نهایی جداری

: سطح مقطع کف شمع

: سطح جانبی شمع در طول یک متر

: عمق استقرار شمع در زمین : مقاومت نهایی و یا توان باربری شمع

هر یک از پارامترهای مقاومت واحد در کف و جدار شمع طبق روابطی محاسبه می شوند که در اینجا به علت اختصار از ذکر آنها خودداری شده است.

.۴ روش تحقیق و بررسی عملکرد شمع ها به کمک نرم افزار Plaxis

دراین قسمت جهت مقایسه عملکرد شمع ها، یک شمع با مقطع طولی ثابت و سه شمع با مقطـع واگـرا شـامل شمع واگرا بدون پداستال، با یک پداستال و سه پداستال ، در خاک سه لایه ای متشکل از دو لایه ماسه و یک لایه رس در نظر گرفته شده است. علت در نظر گرفتن خاک در سه لایه با مشخصات فیزیکی و مکـانیکی متفـاوت، نزدیکـی هـر چه بیشتر مدلسازی ها به محیط های خاکی موجود در طبیعت می باشد. مشخصـات هندسـی شـمع هـا در شـکل((۱ نشان داده شده است.