" األساسات الوتديظ " األوتاد البيتونيظ : هندسة األساسات واملنشآت املطمورة " نظري "

Transcript

1 ميزات أخرى للمسبقة الصنع : إختصار زمن التنف ذ ف مكن أن ننته من أعمال التاس س خالل وم ن فقط. إمكان ة إدخالها لولب ا ف حال كانت ظروف المنشآت المجاورة والتربة المإسس عل ها ال تسمح بالدق خاصة الترب المفككة والرطبة. ه الحل الوح د عند التؤس س ف األنهار. حل نموذج ف حال وجود تكهفات ف منطقة التاس س وهنا جب معرفة أبعاد التكهف لحذف مساحة اإلحتكاك. إمكان ة دقها بشكل مائل. هندسة األساسات واملنشآت املطمورة نظري الدكتور : طالل عواد األساسات الوتديظ األوتاد البيتونيظ : مسبقة صنع أو مصبوبة بالمكان. احملاضرة الثالثة و الرابعة من مقاطع األوتاد مسبقة الصنع : مربعة مثمنة دائر ة, وتكون مصمتة أو مفرغة ونالحظ أنه ولسهولة اإلختراق تناقص مقطع الوتد على الطول 2D وعند حساب رد فعل التربة نؤخذ المقطع الدائري ذي القطر D أنظر الشكل ال م ن : طبيعة السطح : لمصبوبة بالمكان سطحها أخشن مما ز د من مقاومتها على اإلحتكاك و تكون مقاومتها للشد أفضل مقاومة الشد تكون باإلحتكاك فقط ب نما مسبقة الصنع تكون ملساء. مساحة المقطع : المصبوبة بالمكان تكون ذات مقطع كب ر فتكون مقاومتها للقوى األفق ة أكبر وخصوصا عندما تكون مسلحة بتسل ح ج د, ب نما مسبقة الصنع تكون ذات قطر صغ ر لتسه ل إختراقها. رفع ونقل األوتاد مسبقة الصنع : تم بروافع بتعل ق الوتد بكابالت مما خلق عزوم إنعطاف تحت تؤث ر وزنه الذات لذا نحدد نقاط التعل ق لنحصل على أقل عزم : a( حملناه من طرف ه : تعرض إلجهاد أكبر ب 4 أضعاف. )b حملناه من أحد طرف ه )c حملناه من ثلثه كلفة التنفيذ : كلفة المصبوب بالمكان أقل ح ث أنه ال حتاج لرفع ونقل ودق وحتى ف حال استعمال قمصان ألن دقها أسهل من دق مسبقة الصنع و حتاج لقوى أقل. كلفة التسليح : وكذلك من محاسن المصبوب بالمكان الكلفة المنخفضة بالنسبة لنسبة التسل ح المنخفضة فل س من الضروري أن نسلحه إذا ضمنا أن حموالته شاقول ة فقط ومن الممكن هنا وضع تسل ح ف الجزء العلوي لتؤم ن الربط ب ن األوتاد والمنشؤ المقام عل ه, ف ح ن نسلح المسبق الصنع لتحمل إجهادات الرفع و النقل والدق. الحل النموذج : حملناه على بعد 0.207L من طرف ه )d مرونة التنفيذ : فإذا حددنا طول الوتد المسبق الصنع المطلوب )من قراءة السبور وحساب الحموالت المتوقعة( وبفرض إخترنا وتد بطول 12m وأثناء دقه واجهتنا طبقة صخر ة على عمق 5m عندها نخسر من طول الوتد إضافة لكلفة قصه المكلفة وإذا لم كف طول 12m بؤن واجهتنا طبقة طر ة عندها نحتاج لوصل الوتد علما أن وصل األوتاد المعدن ة سهل ووصل الخشب ة سهل نسب ا ووصل الب تون ة صعب. ميزات أخرى للمصبوبة بالمكان : تنشؤ ف الموقع. عدم الحاجة لتسل ح رفع أو نقل أو دق. مقاومة القوى األفق ة قطر كب ر. قمصانها خف فة وتحتاج لطاقة قل لة لدقها كلفة أقل تستخدم بالطول المناسب. إحتكاك أكبر من المسبقة الصنع فتحمل أكبر. إمكان ة تنف ذ بصلة أسفل الوتد لإلرتكاز. قابل ة إستخدامها كؤوتاد إرتكاز بسبب التوسع. قابل ة إستخدامها كؤوتاد إحتكاك خشونة أفضل من المسبق الصنع قابل ة إستخدمها كؤوتاد شد خشونة أفضل من المسبق الصنع حصولنا على سبر من التربة المستخرجة. تنفذ دون دق فال تإثر على المنشآت المجاورة... أنواع األوتاد البيتونية المصبوبة في المكان : 1( أوتاد مغلفة : ندق قم ص الحما ة للعمق المطلوب كون مإقت أو دائم ثم نصب الب تون وقبل التصلب نسحب القم ص ف تابع الب تون إنتشاره و ملئ الفراغات, نستخدم قم ص دائم عندما تكون التربة عدائ ة للب تون تحوي مخربات له وكذلك بوجود م اه جوف ة تخفض مواصفات جسم الوتد. 1Page

2 , الحمولة المسموحة لألوتاد البيتونية المصبوبة بالمكان لألوتاد المغلفة : مساحة المقاطع العرض ة للقم ص و الب تون. اإلجهاد المسموح للفوالذ والب تون. 2( أوتاد غير مغلفة : تستخدم عندما نستط ع الحفر دون إنه ار األطراف وهذا المفضل ف حال سمحت التربة وذلك لتوف ر القم ص ولتؤم ن تماسك كاف ح ث تملئ كل الفراغات وخاصة بإستخدام رجاج مما إمن مساحة إحتكاك أكبر ب ن السطوح الجانب ة للوتد والتربة. لألوتاد الغير مغلفة : ح ث تنخفض قدرة تحمل الوتد بسبب : 1( إختالط الب تون مع التربة والم اه الجوف ة الموجودة ف ها. 2( تؤث ر القوى الجانب ة على ب تون الوتد نت جة دق األوتاد المجاورة لذا جب عدم إستعمال أوتاد غ ر مغلفة ف التربة الغضار ة الل نة جدا. تصميم األساسات الوتديظ : )1 )2 )3 )4 )5 )6 تحد د نوع الوتد حسب وظ فته و طر قة نقل األحمال إرتكاز شد إحتكاك. تحد د الطول االزم من إختبار نوع التربة وقد كون لد نا عدة خ ارات فندخل العامل اإلقتصادي. نحسب البعد ب ن محاور األوتاد ومبدئ ا )S=2.5D( ثم نع د حسابه ح ث نستعمله عند حساب فعال ة المجموعة الوتد ة. حساب قدرة التحم ل الحد ة للوتد ثم قدرة التحم ل المسوحة. تحد د عدد األوتاد الالزم بتقس م الحمل الكل للمبنى على قدرة التحم ل المسموحة للوتد. تصم م القبعة الب تون ة. مالحظة كما نعلم فإن ميكانيكية نقل الحمولة لألوتاد تتم كالتالي : لتكن حمولة وتد ما ه أي أقل من الحد ة فتتم مقاومة هذه الحمولة باإلحتكاك الجانب وباإلرتكاز أي : وإذا طبقنا الحمولة الحد ة فتقاوم أ ضا كالسابق : الشكل )611( وتد ب تون مغلف مع قاعدة ب تون ة. الشكل ) (, وتد ب تون غ ر مغلف مع قم ص مإقت الحظ اإلرتكاز ثابتة و اإلحتكاك متغ رة مع إرتفاع الوتد : ح ث مكن حساب مقاومة اإلحتكاك من: بصلة الوتد : تكلمنا سابقا عن جرس اإلرتكاز و نض ف اآلن ما ل : ف حال الترب المتماسكة نحفر توسع ف نها ة الوتد ف حال الترب الضع فة نقوم بضخ الب تون بالمضخة وبقوة دفع المضخة نشكل البصلة أو نقوم بدق الب تون بعدما تصلب قل ال وألن الب تون مادة ثق لة فإنه توسع إلى الجوانب و شكل البصلة. تسليحها : تسلح عند وجود قوى شادة لألعلى الن مقاومتها على الشد تعتمد على التسل ح وهنا وجد إحتمال إنفضالها عن الوتد إال إذا كانت مسلحة ج دا. نتابع بخطوات التصميم ونبدأ ب : يتبع... 2Page

3 تقدير أطوال األوتاد : ويتبع ل ق مة حمولته. الخواص الفن ة للطبقات التراب ة ف الموقع. طر قة تنف ذ الوتد مصبوب بالمكان مسبق صنع عدد األوتاد ف المجموعة الواحدة و دخل تؤث ره كالتال : ل كن لد نا مجموعة وتد ة مكونة من 3 أوتاد وطلول الواحد 12m وقدرة تحمله 50ton والحمولة المنقولة للمجموعة 100tom غ ر أقتصادي لذا نستخدم 3 أوتاد بطول 8m و.ه.م. المسافات ب ن محاور األوتاد. الهبوط المتوقع للمجموعة فللثلث األسفل من الوتد و مواصفات التربة عنده دور كب ر ف الهبوط لذا نختر طول الوتد ل حقق هبوط ضمن حدود الهبوط المسموح. تحديد المسافة بين األوتاد : العالقة بين هذه المسافة وتداخل اإلجهادات : إن التداخل الموضح جانبا عط هبوط إضاف... مقاومة إحتكاك الحد ة مقاومة اإلرتكاز : حساب قدرة تحمل الوتد المسموحة : الطريقة الستاتيكية : طر قة تحل ل ة, تستخدم ف المشار ع الصغ رة الغ ر هامة, وه المعتمدة ف التصم م. وهنا تعرض الوتد لقوى قاومها كالتال : قدرة تحمل الوتد مقاومة إرتكاز سنحسب كل واحدة على حدا للترب الرملية والغضارية للوتد مقاومة اإلرتكاز قدرة تحمل التربة تحت النها ة السفلى للوتد : Note وهناك مركبة ثالثة ف عالقة لها عالقة بالعرض أو القطر وبما أن القطر صغ ر نسب ا لذا أهملنا هذا الحد. C تماسك التربة الداعمة لرأس الوتد السفل ة اإلجهاد الشاقول الفعال عند منسوب رأس الوتد : (, ) عوامل قدرة تحمل التربة المعدلة حسب الشكل والعمق وزاو ة اإلحتكاك الداخل ة من جداول خاصة باألوتاد. المسافة حسب ميكانيكية سلوك المجموعة : إذا كانت األوتاد قر بة من بعضها خاصة ف أوتاد اإلزاحة ترتص التربة الت ب ن األوتاد بشدة أكثر من إرتصاص التربة خارج المجموعة فإذا كانت التربة المحصورة إرتصاصها كب ر وتماسكها مع الوتد كب ر تتحرك مع الوتد تهبط معه نخسر اإلحتكاك ب ن األوتاد والتربة المحصورة داخل المجموعة و نكسب اإلحتكاك ب ن المجموعة والتربة المحصورة داخلها من جهة وب ن التربة الخارج ة من جهة أخرى, هذا اإلحتكاك المكتسب مكن أن نز ده بتكب ر المسافة ب ن محاور األوتاد إلى الحد الذي جعل المجموعة تتحرك وحدها دون التربة الداخل ة لذا ندرس الحالت ن التال ت ن : 1( التحرك ككتلة واحدة بؤخذ قدرة تحمل المجموعة الوتد ة. 2( كل وتد تحرك بمفرده بؤخذ مجموع قدرات األوتاد. الحل األمثل هو أخذ التباعد السل م الذي جعل : قدرة تحمل المجموعة = مجموع قدرات تحمل األوتاد التصم م الفعال وهنا ال هم ك ف تعمل مجموعة األوتاد جب مراعات التباعد ب ن األوتاد ألنه بز ادة التباعد ب ن المحاور تزداد أبعاد القبعة الب تون ة و زداد تسل حها. حدد التباعد ب : )φ وكما نعلم أنه في التربة الغضارية المشبعة فإن : التماسك المحصور للغضار تحت رأس الوتد )C وفي التربة الرملية المفككة : 3Page

4 مقاومة اإلحتكاك : قدرة التحمل المسموحة للوتد : مجموع مح طات مقاطع األوتاد. جزء من طول الوتد الذي نحسب عنده معامل مقاومة اإلحتكاك عند عمق مع ن ومن أجل تربة مع نة مقاومة اإلحتكاك في الرمل : لألساسات العم قة 4( )2.5 قدرة تحمل األوتاد المرتكزة على الصخور : بشكل تقر ب : K عامل ضغط التربة الجانب )ألن الضغط األفق كون نسبة من الشاقول ( اإلجهاد الشاقول الفعال عند العمق المدروس ) زداد مع عمق الوتد حتى الحد األعظم عند الذي ثبت عنده( هو العمق الحرج و توقف على عوامل عدة مثل وقابل ة اإلنضغاط و الكثافة النسب ة وعادة تكون زاو ة إحتكاك بالتربة )جداول خاصة( وتكون ضمن المجال : زاو ة اإلحتكاك الداخل زاو ة اإلحتكاك غ ر المحصورة مقاومة الضغط غ ر المحصور للصخر مكن حساب بتجارب مخبر ة و وصى أن تكون : (مخبر ة) )تصم م ة( F.S=5 نز د عامل األمان بسبب إحتمال وجود تشققات ف الصخور φ φ و ختاما يقول : كل وتد له أضبارة ( نوعه معلومات تفص ل ة عنه ) فمثال الوتد المصبوب بالمكان : وقت بدء ونها ة الحفر, القطر والطول الفعل, تار خ الصب, كم ة الب تون... ومثال الوتد المسبق الصنع : معلومات عدة وأهمها منسوب رأس الوتد وسبب أهم ته هو أنه جب التاكد بعد نها ة أعمال التؤس س من عدم صعود األوتاد بسبب ضغط التربة الجانب الناتج عن دق أوتاد مجاورة وأن كان هناك صعود ندقها. مقاومة اإلحتكاك في الغضار : هناك عدة طرق لحسابها وف ما ل أحدى هذه الطرق : طريقة : α وه تحل ل لإلجهاد مقاومة اإلحتكاك ف التربة الغضار ة التماسك إجهاد قص ب ن التربة و الوتد عامل اإللتصاق التجر ب خفض متوسط متانة القص على طول الجزء المطمور من الوتد التماسك المحصور عند العمق الذي حسب عنده اإلحتكاك الطريقة الديناميكية : ال تستخدم ف التصم م بل لإلستؤناس,أسهل الطرق, تنفذ على كل وتد ألنه قد يكون هناك منطقة من الموقع ذات تربة مختلف. نجد مع كل آلة دق دل ل ف ه عالقة د نام ك ة تعتمد على أن دق األوتاد تم بمطرقة تهبط بوزن مع ن من إرتفاع مع ن ولها طاقة مع نة وهذه الطاقة جزء كب ر منها دخل الوتد وجزء صغ ر ض ع وهو معروف مسبقا من قبل المصمم. كلما كانت التربة قاس ة كلما كانت المسافة الت خترقها الوتد بنفس عدد الطرقات ونفس طاقة الدق أقل,األمر الذي عط مإشر عن قساوة التربة. تتم هذه العمل ة مع كل وتد تم دقه. )φ فتكون مقاومة اإلحتكاك ف الحالة العامة ( فمبدأها األساس : الطاقة المستخدمة ف الدق = طاقة اإلختراق + المفقودة الحمولة الحدية وزن المطرقة إرتفاع سقوطها إختراق الوتد الناتج عن ضربة. C ثابت.. عامة : غضارية : رملية : 4Page

5 تعط مإشر للتؤكد من صحة العمل ف جب أن تكون قر ب من قدرة التحمل المعتمدة ف التصم م وال تقل عنها, فإذا كان لدي وتد قدرة تحمله 100ton وبإستخدام العالقة نتج القدرة 110ton أكون ف األمان أما إذا كانت أكبر بكث ر نعود للمصمم و إذا كانت أقل نتوقف فورا. طريقة تجارب التحميل : ه األدق والحكم ب ن الطرق الثالث, مكلفة جدا, وكلفتها ف الحصول على الحمولة المطلوبة فف الكود األم ر ك نحمل حتى الحمولة األعظ مة للوتد وف األورب نحمل حتى 1.5 من الحمولة التصم م ة وف كودات أخرى حتى ضعف الحمولة التصم م ة لذا ال تطبق على كل األوتاد حسب أهم ة المنشؤ فوتد لمنشؤ مهم ووتد ن لمنشؤ أكثرأه مة... بعد أن حصلنا على نتائج قدرة التحمل من الطر قة الستات ك ة وتحققنا أثناء التنف ذ بالطر قة الد نام ك ة من أمان و إقتصاد ة الوتد وحكمنا بدقة عن طر ق تجارب التحم ل ح ث حصلنا على نتائج تحم ل وهبوط موافقة فك ف نقوم بتحل ل النتائج لتحد د حمل اإلنه ار الحمل األقصى! طرق تقدير حمل اإلنهيار الحمل األقصى عرف عادة بؤنه الحمل الذي سبب هبوط )0.1D(, معظم الطرق تعتمد ف تحل لها على منحن الحمل والهبوط لتجربة التحم ل حتى (1.52) من حمل التشغ ل ولكن إن زاد الهبوط ف النقلة عن ضعف الهبوط ف النقلة السابقة نوقف التجربة. بما أن تجربة التحم ل حتى الحمل األقصى غ ر مت سرة دوما لذا فنحن بحاجة لتحل ل النتائج للحصول على هذا الحمل : )1 نحمل الوتد بحمولة مشابهة ح ث نؤخذ الوتد بؤبعاده الحق ق ة و ندقه ف نفس موقع التنف ذ وبنفس طر قة الدق المعتمدة ثم نحمله بحموالت متدرجة تساوي األصغر من )ربع الحمولة و )10ton ثم نق س الهبوط عند كل خطوة تحم ل بواسطة 4 مقا س تشوه للوتد الواحد ألن الوتد مكن أن م ل بسبب الدق المائل أو الحمولة الت قد تكون غ ر شاقول ة لذا نرصد الهبوط من أربع نقاط والتشوه الفعل هو الوسط ثم نرسم منحن الحمولة مع الهبوط ومنه نحصل على حمولة اإلنه ار قدرة تحمل حد ة ثم نقسم عل عامل األمان لنحصل على قدرة التحمل المسموحة. طرائق تحميل الوتد : 1( تحميل بأوزان مباشرة : ف حال كانت الحمولة غ ر كب رة ف مكن تحم ل الوتد بؤي حمولة من الموقع و مكن معرفة وزنها بدقة كتل ب تون ة, أنقاض بناء, أحجار كب رة... طريقة دافيسون : الطر قة األكثر إستخداما, ننزل نتائج منحن التحم ل, ونرسم المنحن, ونرسم المستق م الذي م له الذي بدأ من مسافة )4mm+D/120( من مبدأ اإلحداث ات, من نقطة تقاطع المنحن والمستق م نرفع شاقول قطع المحور األفق ف كما ل : 2( التحميل بالرافعة العادية : نإمن الحمولة عن طر ق الذراع فقط. 3( التحميل بالرافعة الهيدروليكية : الطر قة األهم و األساس ة و الدق قة. )2 نضع وتد اإلختبار ف المنتصف وحوله أوتاد جانب ة مثب تة تعمل على مقاومة الشد أكبر من الحمولة المطلوبة المتوقعة, نثبت فوقه شبكة جوائز معدن ة ونضع أوزان على الجائز أكبر من الحمولة الالزمة المتوقعة, نطبق الحمولة بمكبس ه درول ك عمل على الضغط موجود فوق وتد اإلختبار ومجهز بمق اس لق اس قوة الضغط المطبقة عن طر ق رد فعل الحمولة المتوضعة فوق الجائز, وخالل التجربة جب أال تحرك الجائز و إن صعد فإن ذلك ظهر على المانو متر وعندها نؤخذ اإلجراءات الالزمة. بعد الوصول لحمولة الوتد المطلوبة نز ل الحمولة تدر ج ا ونرسم مخطط العالقة ببن الحمولة وب ن الهبوط ومنه نحصل على قدرة تحمل الوتد. طريقة الكود األمريكي : نرسم ق م الحمولة والهبوط الصاف الموافق ) ( زداد الهبوط مع ازد اد الحمولة حتى نقطة صبح المنحن شاقول فتكون الحمولة عند هذه النقطة ه القدرة الحد ة : وبالنسبة لمقا س الهبوط 4 مقا س أ ندكتور فنثبتهم على الوتد وعلى جائز مرجع مثبت خارج مساحة العمل, ومق اس نقل الحمولة هو المانومتر. 5Page

6 إن قدرة تحمل الوتد المنفرد غالبا تكون أقل من الحمولة التصم م ة لذا فاألساس الوتدي شكل من مجموعة أوتاد كما ذكرنا ف المحاضرة األولى : إفراد ة مستمرة مجموعات حص رة A. تصميم األساسات الوتدية ذات الحمولة المركزية : نختار نوع الوتد حسب طر قة عمله إستناد أو إحتكاك أو اإلثن تن. a( نختار عمق التؤس س وبالتال طول الوتد. b( إ جاد قدرة تحمل الوتد. c( < )d )e )f )g )h نع ن عدد األوتاد بقسمة الحمولة على قدرة تحمل الوتد : نوزع األوتاد. نحسب هبوط األساس الوتدي. نصمم القبعة. نتؤكد من فعالية المجموعة الوتد ة سنتكلم عنها وكل هذه الخطوات ذكرناها ف البدا ة فعالية مجموعات األوتاد : ح ث : قدرة التحمل الحد ة لمجموعة األوتاد. مجموع قدرات التحمل الحد ة لألوتاد دون تؤث ر المجموعة فعال ة المجموعة. تكلمنا من قبل على المسافة ب ن محاور األوتاد ونقول أنه إذا كانت التباعدات كب رة فإن كل وتد عمل بمفرده وتكون الفعال ة أكبر من الواحد. وف حال إقتربت من بعضها فإنها تعمل كؤساس واحد. فف حال كانت : إقتصاد ة وف حال كانت : فإن فإن وه حالة غ ر > وه حالة غ ر إقتصاد ة أ ضا لم نستفد من الفعال ة الحل األمثل هو أخذ التباعد السل م الذي جعل : قدرة تحمل المجموعة = مجموع قدرات تحمل األوتاد و سمى التصم م الفعال وهنا ال هم ك ف تعمل مجموعة األوتاد الفعالية في الرمل : B. تصميم األساسات الوتدية ذات الحمولة الالمركزية : النوع األول : )الحمولة والعزم ثابت ن باإلتجاه والق مة( هنا نز ح المجموعة الوتد ة مسافة e حتى نطبق مركز ثقلها على نقطة تطب ق محصلة القوى ونصمم على التحم ل المركزي : =M/N. e بعض المراجع تقوم بز ادة عدد األوتاد من جهة العزم وتقلل من الجهة األخرى وهذا األساس غ ر متوازن وصعب التنف ذ غ ر مفضل وغ ر إقتصادي. النوع الثاني : )الحمولة والعزم غ ر ثابت ن باإلتجاه والق مة( كوجود زالزل أو ر اح, خطوات التصم م ثابتة لكن حصة كل الوتد من المجموعة الوتد ة ف الحالة العامة ه : بإهمال مقاومة اإلرتكاز وبؤخذ مقاومة اإلحتكاك : [ ] [ ] ( [ ] ) وذلك بفرض القبعة صلبة وتنقل الحمولة كما ه واألمثلة التال ة : )1( حمولة مركز ة. )2( حمولة ال مركز ة وقوة أفق ة. )3( قوة أفق ة متغ رة اإلتجاه. نصادف األوتاد المائلة ف أساسات الجسور قوى أفق ة كب رة وعزوم كب رة. إذا كانت الفاعل ة أكبر من 1 نضعها 1 و كون تصم م صح ح ولكن غ ر إقتصادي و جب إعادة التصم م مح ط مغلف األوتاد. مح ط الوتد. معامل مقاومة اإلحتكاك الوسط ة طول الوتد عد صفوف األوتاد باإلتجاه ن التباعد المحوري ب ن األوتاد قطر الوتد 6Page

7 الفعالية في الغضار : بؤخذ مقاومت اإلحتكاك و اإلرتكاز باإلعتبار نكتب : ( ) o قدرة تحمل المجموعة الوتدية في الصخر : والتباعد المحوري األصغري لألوتاد = D+300mm : Note األوتاد ذات المقاطع المربعة وبشكل H كون D مساو ا للبعد القطري للمقطع. إنتهت المحاضرة الثالثظ و الرابطظ 3:45 am 7Page