مقاله کنترل نشست به روش جک زنی

مقدمه

معمولاً هر سازه بعد از احداث در طول عمر خود دچار مقداری نشست می شود. برای پیشگیری از آسیبها مهندسین موظف هستند از نشست سازه ها جلوگیری نموده و یا طراحی را طوری انجام دهند که نشست سازه در محدوده مجاز باشد. گاهی بنا به دلایل متعدد خاک زیر سازه عملکرد خود را از دست داده و نشست سازه به حدی می رسد که روند سرویس دهی سازه با مشکل مواجه می شود. حالت بحرانی زمانی رخ میدهد که نشست سازه غیر یکنواخت بوده و سازه کج شود. در این حالت ترک و خرابی در تأسیسات و المانهای سازه یی بروز می نماید. معمولاً افراد، حاضر به استفاده از این ساختمانها نبوده و همسایه ها و سازه های مجاور آنها در معرض خطر قرار میگیرند عمدتاً مالکین سازه های کج شده به دلایل اقتصادی تمایلی برای تخریب و نوسازی ندارند و در مورد سازههای با قدمت تاریخی تخریب و نوسازی امکان پذیر نمی باشد.

بدين منظور محققین راهکارهای مختلفی پیشنهاد داده اند که قدیمی ترین آنها اصلاح نشست به روش حفاری و بعد انواع روشهای تزریق و سپس تکنولوژی جک های هیدرولیکی می باشد. اخیرا محققین با تلفیق روش اصلاح نشست حفاری و تکنولوژی پایپ جکزنی روش نوینی به اسم روش اصلاح نشست میکروتونلینگ را ارائه داده اند. این روشها به دو دسته تقسیم بندی می شوند: در دسته اول با اعمال نشت بر قسمت نشست نکرده دو سوی سازه همتراز می شود و در دسته دوم قسمت نشست نموده را بالا میبرند تا سازه به حالت شاقول خود برسد.

ساخت برج تاریخی پیزا در شهر پیزای ایتالیا که با شنیدن نام آن عبارت کج شدگی سازه به ذهن خطور میکند در سال ۱۱۷۳ م. شروع شد و در سال ۱۳۵۰ م. با ۵۷ متر ارتفاع تکمیل گردید. در طول این زمان روند کج شدگی آن ادامه داشت تا در سال ۱۹۶۲ م. میزان انحراف آن به ۵٫۵ درجه رسید. معماران پیشنهاد دادند مقداری از خاک زیر قسمت کمتر نشست کرده حفاری شود تا تحت وزن برج از میزان انحرافش کاسته شود. در سال ۱۹۹۰ میزان انحراف به حدی رسید که دسترسی به محیط اطراف برج ممنوع اعلام شد و مجدداً با حفر چاه هایی با قطر کم قسمتی از خاک زیر پایه برج در قسمت کمتر نشست نموده در دو مرحله به ترتیب با حجم ۷ و ۳۸ متر مکعب خارج شد. این عملیات تا سال ۲۰۰۱ م. ادامه داشت و موفقیت آمیز بود.

در روش تزریق مصالح پایه سیمانی با شیمیایی با فشار به داخل منافذ موجود در توده خاک و سنگ وارد میشود تا مشخصات مکانیکی خاک بهبود یابد. از بین روشهای مختلف تزریق تزریق تراکمی برای اصلاح نشست سازه ها به کار می رود. طرح اختلاط تزریق تراکمی طوری است که به حفرات موجود در خاک نفوذ نکند و یا با خاک مخلوط نشود و فقط حجم حضرات خالی را کاهش داده و باعث تراکم محیط شود.

بر اساس گزارش چنگ و همکاران یک سازه ۸ طبقه در تایوان به علت عملیات گودبرداری در جنوب غربی سازه دچار نشست نامتقارن شده بود. لایه های خاک زیر پی گسترده این سازه تا عمق ۲ متر از ماسه لای دار و از عمق ۲ متر به بعد از رس لای دار بسیار نرم تشکیل شده بود از بین گزینه های مختلف روش تزریق تراکمی در دو مرحله برای اصلاح نشست این سازه انتخاب شد. در مرحله اول ۵۰۸ متر مکعب دوغاب سیمانی کندگیر از طریق ۳۵ لوله تزریقی از روی بی به عمق ۲ الی ۹ متر زیر سازه در طول ۴۰ روز تزریق شد. هدف از این مرحله، ایجاد یک پایه محکم برای تأمین عکس العمل فشار تزریق مرحله دوم بوده است. در مرحله دوم، دوغاب زودگیر به حجم ۱۳۴ متر مکعب و از طریق همان لوله های تزریقی تا عمق ۲ متر زیر سازه در طی ۱۲ روز تزریق شد. نهایتاً تحت عملیات تزریق، نزدیکترین ستون سازه به عملیات گودبرداری با بیشترین میزان ،نشست به میزان ۱۵٫۵۵ سانتیمتر به سمت بالا جابه جا شد.

روش اصلاح نشت با حفر ،خاک امروزه با ترکیب حفاری و تکنولوژی پایپ چک زنی مورد توجه بوده و تحت عنوان روش میکروتونلینگ شناخته می شود. در این روش با احداث میکروتونل هایی خاک زیر قسمت نشست نکرده سازه خارج شده و سازه تحت اثر وزن خود یا با اعمال بار به سمتی که حجم خاک آن در اثر حفاری تونل ها کاهش یافته متمایل می.شود. این روش در مرحله تحقیقات بوده و وارد فاز اجرایی نشده است. به علت نیاز به احداث شفتهای ورود و خروج برای حفار تونل در دو سوی سازه، استفاده از این روش در محیط های متراکم توصیه نمی شود. توفیق و عید و رحمانی) اصلاح نشست سازه ها به روش میکروتونل را به روش اجزای محدود بررسی کردند.

در طول ساحل شهر سانتوس برزیل به علت وجود لایه هایی از رس نرم زیر لایه ماسه متراكم صدها برج دچار نشست تحکیمی و نامتقارن شده اند (مافتی و گونچالوز). به بررسی در سازه بتنی ۵۷ متری مجاور و کج شده در این شهر پرداختند. این سازه ها ۲ متر بوده و به علت صلبیت زیاد سازه، کل سازه همراه پی نشست کرده و ترکهای چندانی در سازه ها مشاهده نشده بود. برای اصلاح نشست هر یک از ساختمانها یک روش اختصاصی پیشنهاد شد که روش اصلاحی برای برج اول شامل مراحل زیر بود:

• حفر ۱۶ شمع بتنی با قطرهای ۱٫٥ الی ۱/۴ متر و طول ۵۵ متر در طرفین پی موجود که به عمق لایه های سخت تر رسیدند.
• انتقال بار سازه به شمعهای حفاری شده توسط تیرهای تبدیل که شامل هفت تیر اصلی و تیرهای فرعی انتقال دهنده بار پایه های غیر همتراز با تیرهای اصلی می باشد.
• قرار دادن ۱۴ جک هیدرولیکی بین تیرهای اصلی و بلوک شمع ها که ظرفیت جکها بین ۴۰۰ تا ۹۰۰ تن بر اساس وزن قسمتی که می بایست بلند شود متغیر انتخاب شد.

برج اول با بیشترین نشست ۲/۱ متر بعد از عملیات جک زنی به حالت قائم خود رسید. عملیات اجرای شمع ها و تیرها با گام بندی و سرعت تعیین شده یی صورت پذیرفت تا حفاری شمع ها نشست سازه را بیش از پیش افزایش ندهد. تمام مراحل عملیات جک زنی با انحراف سنج ها تحت کنترل بوده .است چون موقعیت برج دوم امکان استفاده از راهکار قبل را نمی داد محققین راهکار جدیدی را بررسی کردند. در این روش درون پی موجود میکروپایلهایی با عمق ۵۵ متر حفر و بار سازه به وسیله تیرهای عرضی به فونداسیون جدید منتقل و عملیات جک زنی انجام می گرفت. اما بعد از حفر میکروپایلها به دلایل اقتصادی ادامهی طرح متوقف شد. بعد از ۱۱ سال به دلیل اصطکاک ایجاد شده توسط میکروپایلها زمین زیر پروژه مقاوم تر و روند افزایش نشست تقریباً متوقف شده بود ،بنابراین در پیشنهادی جدید جک ها بر روی کلاهک های بتنی میکروپایلها قرار گرفت و عملیات جک زنی با موفقیت انجام شد. شکل ۱ وضعیت سازه ها را قبل و بعد از عملیات اصلاح نشست نشان میدهد.

از جمله روشهای پرکاربرد در اصلاح نشست سازه روش جک زنی است که در محیطهای شهری قابل اجرا بوده و در مراحل اصلاح نشست امکان سرویس دهی سازه وجود دارد در نواحی شمال شرقی تبریز به دلیل وجود لایه های خاک ریزدانه و بالا بودن تراز آب زیرزمینی، تعدادی از سازه ها در اثر نشستهای متقارن و نامتقارن دچار آسیب شده.اند نشست نامتقارن برخی از این سازه ها را میتوان اصلاح نمود و سازه را به حالت قائم درآورد.

بررسی پارامترهای مؤثر در عملیات جک زنی هدف اصلی این پژوهش است. بدین منظور، اصلاح نشست نامتقارن سه سازه بتنی مسلح ۸، ۶ و ۴ طبقه به روش جک زنی در نرم افزار المان محدود Midas GTS X مدل سازی شده و نتایج جابه جایی پی سازه ها قبل و بعد از عملیات اصلاح ،نشست تعیین نیروی لازم و موقعیت قرارگیری جکها، تأثیر احداث شمعهای عکس العمل بر جابه جایی پی و تأثیر عملیات جک زنی بر جابه جایی این شمع ها ارائه شده است.

آخرین پروژه ها

مطالب بیشتر