-
کلیات سیستم مهار کوبی یا انکراژ (anchorage)
مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) تزریق شده پیشتنیده در واقع یک المان سازه‌ای اجرا شده در خاک یا سنگ میباشد، که نقش آن انتقال بار کششی اعمالی به توده خاک میباشد. ابتدا گمانه‌ها در سینه دیوار حفر شده و پس از قرارگیری مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) ، عملیات تزریق دوغاب صورت گرفته و گمانه‌ها پر میشوند. مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ)های تزریقی با نام tieback (دوخت به پشت) نیز عنوان میگردند.
نکته: جا دارد بار دیگر مفهوم پیشتنیدگی را مرور کنیم. پیشتنیدگی که معادل انگلیسی آن pre-stressing میباشد، به معنی اعمال تنش به المان باربر پیش از بهره‌برداری است. یعنی پیش از اینکه سازه و المان باربر بهره‌برداری شود و بارهای مرده نهایی سازه و بارهای زنده بهره‌برداری و سایر بارها بر سازه و المان مذکور تحمیل شوند، با کشیدن عضو (میلگرد یا کابل) در آن تنش ایجاد میکنیم. پس توجه نمایید که به دلیل ایجاد تنش در عضو پیش از بهره‌برداری، از آن با عنوان “پیشتنیدگی” یاد میشود.
پیشتنیدگی به دو روش “پیشکشیدگی” و “پسکشیدگی” صورت میگیرد. اگر پیش از بتنریزی یا تزریق دوغاب، پروسه کشش صورت گیرد و پس از آن بتنریزی یا تزریق دوغاب شود، آنگاه میگوییم، “پیشتنیدگی از نوع پیشکشیدگی”. ولی اگر بعد از بتنریزی و یا تزرق دوغاب، کشش صورت گیرد، آنگاه گوییم “پیشتنیدگی از نوع پسکشیدگی”.
-
اجزاء اصلی سیستم مهارکوبی یا انکراژ تزریقی
اجزاء اصلی سیستم مهارکوبی ( یا انکراژ در سیستم نیلینگ) تزریقی شامل سه بخش؛ 1) “مجموعه مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) ” 2) طول غیر پیوندی یا طول بدون تنش و 3) طول پیوندی میباشد. شکل شماره 1 اجزاء اصلی مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ های تزریقی را نشان میدهد. “مجموعه مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) ” شامل “سر مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) “، پلیت باربر و شیپوری میباشد. نقش “مجموعه مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) ” انتقال نیروهای پیشتنیدگی از فولاد پیشتنیده (میلگرد یا رشتههای فولادی) به رویه دیواره (سطح زمین) یا سازه‌های پشتیبان میباشد.
جنس المان مهار (یا مسلح انکراژ) را میتوان از میلگردهای نورد یا رشتههای فولادی بافته شده انتخاب نمود. در واقع المان مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) بر حسب نوع مصالح به دو گروه اصلی تقسیم میشود. اگر جنس مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) از میلگرد باشد، زین پس آن را “تاندون میلگردی” خطاب میکنیم و اگر جنس المان مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) از رشتههای فولادی (strand) باشد به آن “تاندون کابلی” خواهیم گفت.
طول غیر پیوندی بخشی از فولاد پیشتنیده است که دچار افزایش طول الاستیک نشده و نیروی مقاوم را از طول پیوندی به سازه انتقال میدهد. پیوندشکن یک غلاف پلاستیکی نرم و صاف میباشد که میلگرد یا رشتههای فولادی را در طول غیر پیوندی در بر میگیرد تا مانع از احاطه دوغاب بر فولاد پیشتنیده در این بخش گردد. وجود این غلاف پلاستیکی باعث میگردد فولاد پیشتنیده واقع در طول غیر پیوندی در طی آزمایش و تحمل نیرو، بدون اصطکاک با محیط اطراف به راحتی افزایش طول دهد و بدین ترتیب فولاد پیشتنیده بعد از اعمال بار lock-off، کماکان غیر پیوندی تلقی میگردد. طول پیوندی تاندون، طولی از فولاد پیشتنیده است که توسط دوغاب احاطه شده و قادر به انتقال بارهای کششی اعمالی به زمین اطراف میباشد. طول پیوندی مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) بایستی پشت سطح گسیختگی بحرانی واقع شود.
تاندون
همانطور که گفتیم، “تاندون”، بخشی از مجموعه سیستم مهارکوبی (یا انکراژ در سیستم نیلینگ) در خاک است. تاندون (یا همان المان مهار) متشکل از المان فولادی پیشتنیده (میلگرد یا رشتههای فولادی)، محافظ خوردگی، غلاف، متمرکزکننده و فاصله دهنده‌ها میباشد. دقت کنید که دوغاب جزء مجموعه تاندون (المان) محسوب نمیباشد. غلاف یک لوله یا تیوب صاف یا موجدار میباشد که فولاد پیشتنیده واقع در طول غیرپیوندی را از خوردگی محافظت میکند. متمرکزکننده‌ها تاندون را در مرکز گمانه نگه میدارند تا حداقل پوشش دوغاب دور تاندون تامین گردد. در تاندونهای چند المانی از فاصله استفاده میشود، تا رشتههای فولادی یا میلگردها را جدا از هم نگه دارد، به نحویکه هر المان به طور کافی و مناسب در دوغاب تزریق شده احاطه گردد. دوغاب از جنس سیمان پرتلند است که نقش اصلی آن انتقال بار از تاندون به خاک اطراف بوده و همچنین تاندون را از عوامل خورنده محافظت میکند.
-
تعریف مصالح
-
مصالح تاندون
-
تاندونهای میلگردی و تاندونهای کابلی
امروزه در مهارکوبی (یا انکراژ در سیستم نیلینگ) خاک و سنگ از میلگرد و یا کابل فولادی به عنوان المان مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) استفاده میشود. دفترچه مشخصات (استاندارد) برای میلگرد ASTM-A722 و برای کابل فولادی ASTM- A416 میباشد. دفترچه مشخصات رشتههای فولادی برجسته نیز، ASTM- A886 میباشد. میلگردهای مورد استفاده عمدتاً در قطرهای 26، 32، 45 و 64 م.م. در شاخه‌های 12 و 18 متری میباشند که برای مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ)های بلندتر میتوان از جفتکننده استفاده نمود. بطور سرانگشتی میتوان گفت یک تاندون میلگردی 18 متری یکپارچه (بدون جفتکننده) به قطر 64 م.م. قادر به تحمل بار طرح 2077 کیلونیوتنی میباشد. در مقایسه با رشتههای فولادی، میلگردها تنش بیشتری را تحمل میکنند و بار اعمالی بر آنها را میتوان بعد از پروسه lock-off تنظیم نمود.
عکس م-1. استقرار تاندونهای کابلی در گمانه همراه با شلنگ تزریق
رشتههای فولادی متشکل از چندین رشته “هفت سیم” میباشند. پرکاربردترین رشتههای فولادی در آمریکا کابلهایی به قطر 15 م.م. میباشند. در کابلهای چند رشته‌ای هیچ محدودیتی از بابت بارگذاری یا طول مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) وجود ندارد. رشتههای فولادی دارای ویژگیهای مناسبی میباشند که منجر به ثبات قدرت بارپذیری بلند مدت مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) میگردد. در صورت استفاده از رشتههای هفت- سیم تکی بلند، اولویت بکارگیری کابلهای بلند ساخت کارخانه میباشد، لیکن میتوان از جفتکننده نیز استفاده نمود. در مواقعی که قطر کوپلینگ خیلی بیشتر از قطر رشتهها باشد، استفاده از جفتکننده توصیه نشده است، اما برای تعمیر و سر هم سازی تاندونهای معیوب میتوان از جفتکننده استفاده نمود. زمانیکه از جفتکننده استفاده میگردد، مسئله حفاظت از خوردگی تاندون در محل وصله بایستی مد نظر قرار گیرد.
2-1) فاصله دهنده‌ها و متمرکز کننده‌ها
در طول پیوندی بطور معمول از هر 3 متر یک عدد فاصله دهنده‌ها (متمرکزکننده‌ها) قرار داده میشود. برای تاندونهای کابلی چند رشته‌ای، فاصله دهنده‌ها باید حداقل فاصله‌ای حدود 6 تا 13 م.م بین رشتهها و حداقل پوشش 13 م.م. برای دوغاب اطراف رشتهها تامین کنند. فاصله دهنده‌ها و متمرکزکننده ها را بایستی از مصالح مقاوم در برابر خوردگی بسازند و ممانعتی برای حرکت آزاد دوغاب حین تزریق ایجاد نکنند. شکل 5 و 6 بترتیب مقطع تاندون میلگردی و تاندون کابلی چند رشته‌ای را نشان میدهند.
شکل 5. مقطع تاندون میلگردی
شکل 6. مقطع تاندون کابلی 5 رشته ای (هر رشته از 7 سیم تشکیل میشود)
-
میلگردها و رشتههای فولادی با پوشش اپوکسی
میلگرد با پوشش اپوکسی (AASHTO M284) و کابل فولادی با پوشش اپوکسی (ASTM A882)، کاربرد زیادی در پروژه‌های راهسازی ندارند ولی در سدها بطور گسترده استفاده میشوند. پوشش اپوکسی یک لایه مضاعف محافظ خورندگی در طول پیوندی و غیر پیوندی مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) ایجاد مینماید.
در کابلهای فولادی با پوشش اپوکسی علاوه بر محیط اطراف رشتهها فاصله بین هفت- سیم در هر رشته نیز با اپوکسی پر میشود. استفاده از کابلهایی که فاصله بین سیمها با پوشش اپوکسی پر نشده، توصیه نمیشود زیرا ممکن است آب وارد فواصل رشتهها شده و زمینه خوردگی آنها را فراهم آورد. بر خلاف رشتههای بدون اپوکسی، تغییر شکل خزشی در رشتههای با پوشش اپوکسی در حین آزمایش مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) نسبتاً قابل توجه میباشد. در ارزیابی معیار خزش مهار (یا مسلح انکراژ) و برای بدست آوردن اندازه واقعی جابجایی در ناحیه پیوندی، خزش رشتههای با پوشش اپوکسی بایستی از جابجایی خزشی کلی کسر شود. نحوه محاسبه دقیق جابجایی خزشی رشتههای با پوشش اپوکسی در نشریه (PTI (1996 ارائه شد.
4-1) سایر انواع مهارها(یا مسلح‌کننده انکراژ) و مصالح تاندون
علاوه بر مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ)های فولادی پیشتنیده تزریقی، انواع دیگری از مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ)ها و مصالح نیز در ایالات متحده مورد استفاده قرار میگیرد. برای مثال میتوان به میلگردهای درجه 60 و 75 با تزریق دوغاب، مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ)های ستاره‌ای ، مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ)های صفحه‌ای و مهار(یا مسلح‌کننده انکراژ)های مکانیکی سنگ اشاره داشت. روش‌های طراحی و روش‌های آزمایش مورد بحث در این مقاله مختص مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ)های تزریقی با فولادهای پیشتنیده پر مقاومت میباشد. این روش‌ها برای سایر انواع مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ)های فوقالذکر مناسب نیستند.
در دهه‌های اخیر، تحقیقاتی در خصوص استفاده از تاندون های پلاستیکی پیش تنید مسلح (FRP) انجام شد(Schmidt et al., 1994). تاندونهای FRP مقاومت کششی بالایی دارند و در برابر خوردگی مقاوم میباشند و سبک وزن هستند. سایر مصالح همچون فایبرگلاس و فولاد ضدزنگ نیز بطور آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گرفته‌اند اما هزینه و مشکلات اجرائی، توسعه کاربرد آنها را محدود نموده است.
-
دوغاب سیمان
دوغاب مورد استفاده برای مهارکوبی (یا انکراژ در سیستم نیلینگ) در خاک و سنگ معمولاً از نوع دوغاب سیمان پرتلند خالص (دوغابی عاری از هر گونه افزودنی) مطابق استاندارد ASTM C150 میباشد. اگر چه میتوان از دوغاب ماسه- سیمان نیز برای گمانه‌های با قطر زیاد استفاده نمود. برای تزریق اطراف تاندونهای کپسولی، میتوان از دوغاب ماسه- سیمان- شن نخودی نیز استفاده نمود. استفاده از میکسرهای سرعت بالا میتواند ضامن اختلاط یکنواخت آب و دوغاب باشد. نسبت وزنی آب به سیمان (W/C) بین 0/4 تا 0/55 میباشد. در زمان اعمال تنش به مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) ، سیمان نوع I معمولاً حداقل مقاومت فشاری 21 مگاپاسکال را تامین مینماید. در برخی پروژه‌ها، ممکن است افزودنیهای خاصی برای بهبود کارایی و جریان‌پذیری دوغاب لازم باشد. اغلب نیاز به افزودنی نیست، ولی در مواردی که دمای محیط بالا است و یا فاصله پمپاژ دوغاب بسیار زیاد است، استفاده از روان‌کننده میتواند مفید باشد.
سایر مطالب مرتبط:
چه مکانیزم‌های گسیختگی ای در پایدارسازی گود به روش مهارکوبی یا انکراژ حاکم است؟
درج دیدگاه