طراحی و بررسی دیوارهای حائل
در اغلب پروژه‌های مختلف عمرانی نیاز به خاک‌برداری و در نتیجه نگهداری خاک پشت گودبرداری می‌باشد. از جمله روش‌های حفظ پایداری توده خاک، استفاده از دیوارهای حائل است.
مهم‌ترین نکته در طراحی مناسب و نصب دیوارهای نگهدارنده، تشخیص و خنثی‌کردن تمایل مواد نگه داشته شده برای حرکت به سمت پایین به دلیل گرانش است که موجب فشار جانبی در پشت دیوار می‌گردد. این فشار جانبی در صورت عدم طراحی مناسب دیوار، آن را به جلو سوق داده و یا آن را واژگون می‌کند.
نظر به اینکه کشور ایران در منطقه‌ای زلزله خیز قرار گرفته است، لذا بررسی رفتار دیوارهای حائل در برابر زلزله بخصوص در کنار گودبرداری‌ها، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
تحلیل عددی
در مقایسه با روش‌های تجربی و یا تئوریک، روش عددی به دلیل لحاظ کردن بسیاری از پارامترها از روش‌های مناسب برای تحلیل دینامیکی دیوارهای حائل (تحلیل دیوار حایل) می‌باشد.
در این پژوهش به بررسی رفتار دینامیکی دیوارهای حائل بتنی در مجاورت گود پرداخته شده است. خاک پشت دیوار دانه‌ای و جهت تحلیل عددی، نرم افزار FLAC مورد استفاده واقع گردیده که در آن برای دیوار رفتار الاستیک و برای خاک مدل Cysoil در نظر گرفته شده است. جهت اعمال نیروی دینامیکی، شتاب نگاشت چندین زلزله مورد استفاده قرار گرفت.
نتایج تحلیل از نسبت نشست خطی خاک حاصل از پنج رکورد زلزله در گودبرداری با عمق مختلف نشان داد که با افزایش عمق گودبرداری تغییرات نشست سطحی خاک بیشتر می‌شود لذا مناسب است که حتی‌الامکان گودبرداری‌ها با ارتفاع کمی صورت گیرد تا از خطرات ناشی از نشست سطحی خاک جلوگیری شود.
هم چنین در عمق‌های بیش از ١٥ الی ٢٠ متر، دیوار حائل تحت اثر نیروی زلزله‌هایی مانند Centro El، دچار تغییر مکان‌های بیش از اندازه شده و دچار ناپایداری می‌شود.
نسخه‌های دو بعدی و سه بعدی نرم افزار FLAC ،بر خلاف برخی از نرم افزارهای المان محدود و تفاضل محدود دیگر، به طور جداگانه ارائه شده و نحوه کدنویسی، مدل‌سازی و تحلیل با هر یک تا اندازه‌های متفاوت از دیگری می‌باشد، با این حال مبنای تئوریک هر دو نرم افزار به یک صورت می‌باشد و پایه علمی که هر دو نرم افزار بر روی آن بنا شده است با یکدیگر مشترک می‌باشد.
نرم افزار دو بعدی و سه بعدی FLAC
از جمله تفاوت‌های عمده در نرم افزار دو بعدی و سه بعدی FLAC ،نحوه مدل‌سازی هندسی مدل‌ها می‌باشد. در نرم افزار دو بعدی تکنیک مدل‌سازی هندسی بر پایه مدیریت شبکه مش بندی با استفاده از خطوط مش بندی و نقاط گره‌ای است. در حالی که تکنیک مدل‌سازی در FLAC سه بعدی بر پایه دهی مدل با استفاده از احجام هندسی پیش فرض موجود در نسخه سه بعدی نرم افزار است. هر چند تعاریف فنی خطوط مش بندی، نقطه گره‌ای و زون برای المان‌های سه بعدی در نرم افزار FLAC3D نیز صحت دارد.
صحت سنجی دیوار
صحت سنجی مدل توسط نتایج حاصل از نصب یک انکر سه‌گانه در دیوار حائل در خاک ماسه‌ای صورت پذیرفت. مقاله معیار که توسط (2002 ,Schweiger) توصیف شده، شامل یک مسئله حفاری عمیق در خاک ماسه‌ای برلین می‌باشد. پارامترهای مدل از مقاله مورد اشاره اقتباس شده است. نتایج تجربی برای تغییر شکل دیوار نشست صفحه‌ای به ترتیب با اندازه‌گیری‌ها و پیش‌بینی‌های FLAC مقایسه، و در شکل زیر نشان داده شده است.
در این مطالعه رفتار دیواره‌های ٣٢ متری، ٤٥ متری و ٥٥ متری تحت نیروی زلزله و تأثیر افزایش عمق با ارتفاع دیواره ثابت بر روی نشست سطحی خاک بررسی گردیده است.
نتایج حاصل برای دیواره ٣٢ متری
برای دیواره ٣٢ متری نتایج تحت هفت رکورد زمین لرزه با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی به دست آمده و در شکل ٢ نشان داده شده است.
با افزایش عمق جابه‌جایی‌ها بیشتر می‌شود. در برخی زلزله‌ها همانند کوبه و کیپ مندو تا عمق خاصی جابه‌جایی کمتر شده و سپس افزایش می‌یابند. در حالت کلی و با مشاهده میانگین جابه‌جایی‌ها، این نتیجه به دست می‌آید که با افزایش عمق، جابه‌جایی‌ها بیشتر می‌شود.
با مشاهده و مقایسه میانگین جابه‌جایی‌های دیواره‌های ٣٢ متری، ٤٥ متری و ٥٥ متری تحت هفت رکورد زلزله، افزایش ارتفاع دیواره منجر به افزایش جابه‌جایی‌ها می‌شود. همچنین با تغییر بار دینامیکی یعنی تغییر رکورد زلزله باز این نتیجه کلی حاصل می‌گردد که با افزایش ارتفاع دیوار حائل جابه‌جایی دیواره بیشتر می‌شود، لذا می‌توان گفت چه در تحلیل استاتیکی و چه در تحلیل دینامیکی با افزایش ارتفاع دیوار جابه‌جایی‌ها افزایش خواهد یافت.
تغییرات نشست سطحی زمین متناسب با افزایش عمق گودبرداری می‌باشد، درنتیجه به منظور جلوگیری از خطرات ایجاد شده به دلیل نشست سطحی بیش از حد خاک، در مجاورت دیوارهای حائل، گودبرداری‌ها با دقت باید صورت پذیرد و عمق آنها نسبتاً کم باشد.
برگرفته از مقاله:
محمدی، سحر و جوانمرد، مهران،1399،تحلیل عددی دیوارهای حائل صلب در مجاورت گودبرداری‌ها، سومین کنفرانس بین‌المللی عمران، معماری و مدیریت توسعه شهری در ایران، تهران،،،https://civilica.com/doc/1119066
همچنین بخوانید: مقدمه ای بر تحلیل ديوارهای حائل صلب در مجاورت گودبرداری ها
