955  

الزامات ژئوتکنیکی

مهندسین عمران همواره بر این موضوع اتفاق نظر داشته اند که ویژگی های خاک زیر یک سازه می تواند روی رفتار آن در برابر بارهای وارده به ویژه بارهای جانبی زلزله تاثیرگذار باشد. با این حال اهمیت نقش خاک در رفتار سازه ها تا اوایل دهه 1960 میلادی چندان مورد توجه نبود، ولی وقوع چند حادثه فاجعه بار نظیر لغزش ایجاد شده در زلزله 1964 آلاسکا و همچنین روانگرایی وسیع در زلزله سال 1964 ژاپن، توجه زیادی را به بررسی الزامات ژئوتکنیکی قبل از طراحی سازه معطوف ساخت. حوادثی از این دست موجب شد تا آیین نامه های طراحی لرزه ای سازه ها، ضوابطی را برای تعیین نقایص احتمالی خاک زیر شالوده و اثرات ناشی از آنها در طراحی سازه ها در نظر بگیرند. از سوی دیگر در طراحی سازه برای دستیابی به این اهداف، لازم است تا در ابتدا مرحله ای مهم به نام شناسایی ژئوتکنیکی برای درک مناسب از خصوصیات خاک محل پروژه انجام گیرد. اولین مرحله برای شناخت ویژگی های خاک در محدوده ساخت یک سازه، بررسی نقشه های زمین شناسی، کسب اطلاعات درباره زمین های اطراف و همچنین انجام آزمایش ها و مطالعاتی است که اصطلاحا به آنها شناسایی ژئوتکنیکی گفته می شود. هدف از انجام این مرحله، تعیین لایه بندی خاک زیر سازه و مشخص کردن خصوصیات خاک هر یک از این لایه ها است و همچنین این مطالعات می تواند باعث شناسایی معایب و ناپایداری های احتمالی در عمق مورد بررسی شود. هر چند در پروژه های عمرانی بزرگ نظیر سد سازی، انجام این مراحل با صرف زمان و هزینه بسیار بالا انجام می گیرد ولی در پروژه های کوچکتری نظیر ساختمان سازی، این مطالعات کمتر هستند و باید با استفاده از روش های شناسایی زیر انجام شوند:
1- انجام حفاری به صورت ماشینی یا دستی 2- انجام آزمایش های درجا مانند آزمایش نفوذ استاندارد (SPT) و آزمایش دانیسیته درجا 3- انجام آزمایش های فیزیکی و شیمیایی بر روی خاک (در آزمایشگاه)
نوع آزمایش مورد نظر درباره خاک مورد بررسی، نحوه انجام نمونه گیری را برای آن مشخص می کند که ممکن است به صورت نمونه گیری دست خورده یا دست نخورده باشد. پس از انجام مطالعات و آزمایش های گفته شده برای ساختگاه یک پروژه، باید تجزیه و تحلیل دقیق روی نتایج آن صورت گیرد و در پایان درباره وضعیت ژئوتکنیکی زمین مورد نظر تصمیم گیری شود. بدیهی است کلیه عملیات فوق باید بر اساس استاندارهای موجود و با دقت کافی انجام شده و در مورد بعضی نتایج مانند آزمایشات SPT اصلاحات لازم اعمال گردد. موارد گفته شده برای مطالعات و آزمایش های ژئوتکنیکی، نشان دهنده انواع مختلف روش های شناسایی خاک می باشد که در پروژه های عمرانی می تواند استفاده شود.

موارد کاربرد روش های شناسایی ژئوتکنیکی

کسب حداقل شناخت از خصوصیات لایه های زمین یک پروژه ضروری می باشد، ولی درجه شناخت مورد نیاز، متناسب با اهمیت ساختمان و شرایط ژئوتکنیکی محل تعیین می گردد. بر اساس ویرایش چهارم استاندارد 2800، برای ساختمان های با اهمیت کم و آن دسته از ساختمان های با اهمیت متوسط که تا چهار سقف و یا حداکثر 12 متر از روی شالوده ادامه دارند، (در صورتی که سطح اشغال آنها از 300 متر مربع تجاوز نکند)، شناسایی نوع زمین با مطالعه نقشه های زمین شناسی موجود، بررسی نحوه ساخت ساختمان های مجاور و گزارش ژئوتکنیکی آنها، بررسی مقاطع موجود (مثل گودبرداری ها یا برش های موجود در پل های نزدیک ساختمان مورد نظر) و همچنین بررسی لایه های خاک توسط یک متخصص با تجربه انجام می گیرد. هر چند در این نوع از ساختمان های کوچک انجام آزمایش های ژئوتکنیکی در محل الزامی نیست ولی عملا در بیشتر پروژه های ساختمانی لازم است مطالعات ژئوتکنیکی خاص در زمین محل ساخت پروژه انجام گیرد که مصادیق آن به صورت زیر می باشد:
1- برای ساختمان های با اهمیت کم و آن دسته از ساختمان های با اهمیت متوسط که تا چهار سقف و یا حداکثر 12 متر از روی شالوده ادامه دارند (در صورتی که سطح اشغال آنها از 300 متر مربع تجاوز نکند)، اگر شواهدی از وجود لایه های خاک غیر از خاک تیپ III،II،I و IV وجود داشته باشد.
2- برای سایر ساختمان های با اهمیت متوسط که دارای بیش از چهار سقف (یا ارتفاع بیش از 12 متر از روی شالوده) بوده و یا سطح اشغال آنها بیش از 300 متر مربع است.
3- در ساختمان های با اهمیت زیاد و بسیار زیاد
4- ساختمان هایی که به صورت انبوه سازی یا شهرک سازی ساخته می شوند (با هر درجه اهمیت و هر تعداد سقف).
5- ساختمان هایی که در مراحل ساخت آنها نیازی به گودبرداری، ایجاد دیوار حائل و یا شیب تند باشد.
6- ساختمان هایی که مشخصات ژئوتکنیکی لایه های خاک زیر آنها منجر به نشست زیاد، لغزش، سنگ ریزش یا روانگرایی شده و یا خاصیت فروریزشی یا تورمی داشته باشند.
7- در مواردی که سطح آب زیرزمینی بالا باشد.

گسلش

گسلش یک شکستگی در امتداد صفحات پوسته زمین است، به طوری که اگر صفحات دو طرف آن نسبت به یکدیگر حرکت کنند. انرژی زیادی آزاد شده و پدیده زلزله به وجود می آید. در علم زمین شناسی برای معرفی گسل ها و شناخت اثرات ناشی از آنها اصطلاحاتی وجود دارد که به تعریف آنها می پردازیم:

گسل فعال

گسل هایی که طی چند هزار سال گذشته حرکت نموده و احتمالا در آینده هم حرکت خواهند کرد. جالب است بدانید که بعضی از گسل ها نظیر گسل معروف سان اندریاس همواره در طول زمان در حال حرکت است و برخی دیگر فقط به هنگام وقوع زلزله حرکت می کنند.

گسل اصلی

گسلی که طول آن بیش از 10 کیلومتر باشد.

پهنه گسلی

محدوده ای از زمین اطراف گسل است که در اثر حرکت گسل، تغییر شکل های عمده ای در آن ایجاد می شود.

پهنه با جابجایی عمده

در صورتیکه در پهنه گسل های اصلی جابجایی عمده ای وجود داشته باشد، اصطلاحا به آن پهنه با جابجایی عمده گفته می شود.

ضوابط ساخت و ساز در پهنه های گسلی

معمولا در پهنه های گسلی، جابجایی های ایجاد شده ناشی از پدیده گسلش می تواند موجب آسیب به سازه ها شود. از همین رو ویرایش چهارم استاندارد 2800، توصیه ها و الزاماتی را در رابطه با ساخت و ساز در پهنه های گسلی بیان می کند که شامل سه مورد زیر است:
1- کلیه سازندگان بنا در پهنه های گسلی به ویژه گسل های اصلی، قبل از ساخت باید اقدام به شناسایی گسل های موجود کرده و در صورتی که زمین شناس، وجود گسل سطحی با جابجایی عمده را در نزدیکی محل ساختگاه تشخیص دهد، باید ضوابط مربوط به پهنه های با جابجایی عمده مطابق آیین نامه های ملی یا بین المللی معتبر رعایت گردد.
2- کاربری زمین های شهری تا جای ممکن باید به نحوی تخصیص داده شود که محدوده پهنه های گسلی به ویژه گسل های اصلی به کاربری های کم خطر و یا کم تراکم تر نظیر فضای سبز، معابر یا فضاهای ورزشی و تفریحی با سازه های سبک اختصاص یابد. این امر موجب می شود که آسیب های جانی و اقتصادی در زلزله های احتمالی به طور قابل توجهی کاهش یابد.
3- هنگامی که ناچار به احداث ساختمان ها در نزدیکی گسل ها صورت می گیرد، رعایت موارد زیر ضروری است:
الف) در پهنه های گسلی به خصوص گسل های اصلی، اکیدا توصیه می شود که از احداث ساختمان ها به ویژه ساختمان های با اهمیت بسیار زیاد اجتناب شود.
ب) در پهنه گسل های اصلی با جابجایی عمده، احداث ساختمان ها با اهمیت بسیار زیاد ممنوع است و در مابقی پهنه ها، احداث آنها با انجام مطالعات و اعمال تمهیدات ویژه مجاز می باشد.
ج) در پهنه گسل های اصلی با جابجایی عمده، احداث ساختمان ها با اهمیت زیاد صرفا با انجام مطالعات ویژه و اعمال تمهیدات ویژه مجاز می باشد.

فرونشست

تصور کنید که چند ساختمان روی یک قنات ناشناس و قدیمی بنا شده اند. در صورت وقوع زلزله و ناپایدار شدن خاک اطراف دیواره های قنات، حجم زیادی از خاک به داخل کانال قنات ریخته و عملا زیر ساختمان ها را خالی می کند. این پدیده که می تواند باعث فرورفتن ساختمان ها به درون زمین شود، اصطلاحا فرونشست نام دارد. پدیده فرونشست زمین در مواردی ممکن است بدون وقوع زلزله و تنها در اثر سست بودن خاک روی حفرات زیر سطحی یا افزایش بار روی آنها ایجاد شود.
به طور کلی حفرات زیر سطحی خاک امکان ناپایداری آنها در اثر زلزله وجود دارد و می توانند باعث بروز پدیده فرونشست در هنگام زلزله شوند، ممکن است به صورت طبیعی در زمین به وجود آمده و یا در اثر فعالیت های انسانی ایجاد شده باشند. این عوامل در مجموع می توانند با یکی از موارد زیر مرتبط باشند:
1- قنات ها 2- گشودگی ها و فضاهای زیرزمینی از قبیل ایستگاه های مترو، تونل های کم عمق و با دهانه بزرگ، معادن 3- حفرات و غارهای زیرزمینی طبیعی نظیر غارهای کارستیک 4- حفرات به وجود آمده ناشی از آب شستگی دانه های خاک (در اثر عواملی نظیر ترکیدن لوله های آب یا نفوذ آب های سطحی) 5- ویرایش چهارم استاندارد 2800 در بحث پدیده فرونشست خاک مواردی را به صورت زیر توصیه می کند:
1- برای شناسایی حفرات زیرسطحی می توان از روش های شناسایی مختلف از جمله حفر گمانه و یا روش های ژئوفیزیکی استفاده کرد. همچنین شناسایی قنات های فعال و تونل های تاسیسات شهری باید بر اساس مدارک موجود انجام گیرد.
2- پی از شناسایی محل حفرات زیر سطحی، لازم است تا برای بررسی میزان پایداری آنها مواردی از قبیل نوع خاک، عمق قرارگیری حفره زیرسطحی و قطر آن تعیین شود.
3- در صورت وجود باز شدگی های زیرزمینی در زیر ساختگاه مورد نظر، باید مطالعات خاص برای اطمینان از ایمنی سازه انجام گیرد و در صورت لزوم تمهیدات لازم برای جلوگیری از آسیب دیدن سازه ناشی از فرونشست زمین در نظر گرفته شود.



دانش فنی مشابه



نظرات کاربران ، پرسش و پاسخ