استفاده از جک هیدرولیکی برای اصلاح نشست نامتقارن ساختمان

یک مطالعات موردی از نحوه استفاده از جک هیدرولیکی برای اصلاح نشست نامتقارن

در مقاله ای با عنوان، تکنیک های جدید استفاده شده برای شاغولی کردن دو ساختمان بتنی کج شده به اندازه 8.3% و 3.1%

به ارتفاع 57 m نوشته شده توسط کارلوس ای. ام. مافعی و هلویسا اچ.اس.گونکالوس در سال 2016 از جک هیدرولیکی برای اصلاح نشست نامتقارن استفاده شده است. [8] در این مقاله عملیات اصلاحی انجام شده بر روی دو برج A و B در شهر سانتوس برزیل بیان شده است. شهر سانتوس در فاصله 68 کیلومتری مرکز سائوپائولو واقع شده است، ساخت برجهای بلند مرتبه از سال 1940 در این شهر آغاز شده و مشکلات متعددی را برای شهر به وجود آورده است.

در طول ساحل این شهر، نزدیک به 100 ساختمان وجود دارد که به علت نشست نامتقارن کج شدهاند. علت نشست این ساختمان ها، وجود یک لایه ضخیم از رس نرم زیر یک لایه از ماسه متراکم میباشد. این دو ساختمان در سال 1976 روی یک پی نواری که در عمق 2 متری قرار دارد ساخته شده اند، و علت نشست نامتقارن آنها همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، تداخل پیاز تنش حاصل از وزن آنها در لایه رس نرم میباشد که موجب نشست لایه رس نرم و در نتیجه کج شدگی دو ساختمان به سمت یکدیگر شده است. سرعت نشست این دو ساختمان در بیست سال گذشته در بازه بین 0.5 تا 1.5 سانتی متر بر سال، روندی افزایشی داشته است.

با استفاده از نرم افزاری به اسم پرکا 1 هر دو سازه مدل شده و اجازه دادند تا با سرعت نشست بیست سال گذشته، به نشست خود ادامه دهند در نهایت ساختمان A سریعتر به حالت گسیختگی رسیده و شرایط بحرانی تری نسبت به ساختمان B از خود نشان داد. این نرم افزار رفتار غیر خطی بتن مسلح و مفصل پلاستیکهای به وجود آمده را نشان میدهد. در شکل زیر خروجی این نرمافزار برای ساختمان A نشان داده شده است.

1-4 مطالعه موردی اول

عملیات اصلاح نشست برج A در سال 2000 انجام شده است، این برج 2.08 متر خارج از شاغول بود، 2.2 درجه در نمای شمالی و 0.6 درجه در نمای جنوبی. شکل زیر نمودار نشست در برابر زمان را برای 4 ستون موجود در گوشه پلان ساختمان نشان میدهد. پلان زیر مربوط به ساختمان A بوده و موقعیت سنونهای آن را نشان میدهد.

1-1-4 عملیات اجرایی ساختمان A

عملیات اجرایی شامل 3 مرحله میباشد:

مرحله اول آماده سازی 16 عدد شمع درجا با قطرهای مختلف بین 1 تا 1.4 متر و بطول 55 متر.
در مرحله دوم 7 عدد تیر توخالی به ارتفاع 4.3 متر به عنوان تیرهای اصلی منتقل کننده بار و تعدادی تیر هم برای انتقال بار ستونهایی که با تیر اصلی هم تراز نبودند، به تیر اصلی ساخته شد.
در مرحله سوم 14 جک هیدرولیکی با ظرفیتهای بین 400 تا 900 تن، بین سر شمعهای درجا و تیرهای انتقالی اصلی قرارگرفت.

براساس مطالعات قبلی، عملیات اجرایی طوری درنظر گرفته شد که به نشست نامتقارن شتاب ندهد. به همین دلیل و به منظور محافظت از باربری پی گسترده ساختمان در خاک ماسه ای منطقه، در انجام عملیات حفاری برای اجرای شمع، از یک غلاف فولادی به ارتفاع 6 متر برای سمت راست و یک غلاف 12 متری فولادی برای سمت چپ استفاده شد، دلیل تفاوت طول لوله ها، مقابله با نشست نامتقارن بود. بعد از اتمام عملیات حفاری، عملیات اجرای شمع به کمک گل بنتونیت انجام شد. تیرهای انتقالی اصلی دارای ارتفاع 4.3 متر بوده است که در بخشهایی 2.5 متر از ارتفاع آنها خالی بوده و بخش فوقانی آن به ارتفاع 1.3 متر برای تحمل خمش و فشار و بخش تحتانی با ارتفاع 0.5 متر برای تحمل کشش طراحی شده اند. شکل زیر، پی جدید در نظرگرفته شده برای ساختمان را نشان میدهد که شامل 7 تیر انتقالی اصلی و 16 عدد شمع درجا است. در تصویر زیر مشاهده میشود که شمعها در خارج از پلان ساختمان و در امتداد ستونهای کناری اجرا شدهاند، بر روی شمعها سرشمع هایی اجرا شده و تیرهای انتقالی روی آنها قرار گرفته اند.

با وجود اینکه خیلی از شمع ها باری بیش از آنچه که نرم افزار مشخص کرده بود، دریافت کردند، بیشترین مقدار نشست شمع ها 0.6 سانتیمتر مشاهده شد. دلیل وجود اختلاف بین بار محاسبه شده در نرم افزار و بار تحمل شده توسط شمعها در اجرا، اختلاف بین رفتار مدل ساخته شده از ساختمان با رفتار واقعی آن و همچنین وجود اختلاف در روش جک زنی میباشد. گامهای اولیه جکزنی به منظور کالیبره کردن و پیدا کردن بهترین آرایش جکها بود و همچنین بارگزاری جکها به صورت کاملا همزمان و پیوسته نبود .

2-4 مطالعه موردی دوم

تحلیل و طراحی عملیات اجرایی ساختمان B بلافاصله بعد از ساختمان A آغاز شد. مهمترین تفاوت ساختمان B با ساختمان A، نبود فضای کافی جهت اجرای شمع و تیرهای انتقالی مثل ساختمان A بود به همین دلیل شمعهای پی جدید، برخلاف ساختمان A در داخل پلان ساختمان اجرا شدند . شمعها به قطر 40 سانتیمتر و طول 55 متر درنظرگرفته شدند. تصویر زیر پلان شمع های اجرا شده را نشان میدهد: عملیات اجرای شمع در سال 1999 انجام شد و سپس پروژه بدلیل مشکلات مالی کارفرما تا سال 2010 تعطیل شد، در طول این 11 سال سرعت نشست نامتقارن ساختمان بدلیل حضور شمعها و عملکرد اصطکاکی آنها کاهش یافت. تصویر زیر نمودار نشست در مقابل زمان را تا سال 2003 برای ساختمان B نشان میدهد، همانطور که مشاهده میشود، بین سالهای 1999 تا 2003 ، سرعت نشست کاهش یافته است.

1-2-4 عملیات اجرایی ساختمان B

در سال 2010 ، طرح در نظرگرفته شده در سال 1999 با یک طرح جدیدتر، سریعتر و ارزانتر جایگزین شد. در این روش با توجه به اینکه شمع های اجرا شده در سال 1999 سرعت نشست را کنترل کرده بودند، از پی خود سازه به عنوان تکیه گاه جکها استفاده شد و دیگر تیر انتقالی ساخته نشد. این روش در شش گام به ترتیب زیر نشست نامتقارن را اصلاح کرد. مرحله اول: دو پایه بتنی در دو طرف ستون به کمک میلگردهای پسکشیده به ستون دوخته میشود و روی پی برای قراردادن جک با استفاده از بتن به سطحی صاف تبدیل میشود. جزئیات در شکل زیر نشانداده شده است. [8]

مرحله دوم: دو عدد جک کمکی زیر پایههای نصب شده در طرفین ستون، قرار گرفته و بار ستون را بصورت موقت تحمل میکنند. سپس مقطع ستون در فاصله بین پایههای نصب شده تا پی حذف میشود تا فضا برای قرار دادن جک اصلی در مرکز ستون ایجاد شود. مرحله سوم: جک اصلی در مرکز ستون قرار داده شده و جکهای کمکی خارج میشود، سپس عملیات جکزنی انجام میشود.

مرحله چهارم: بعد از انجام عملیات جکزنی و بازگشت ساختمان به تراز اولیه، جکهای کمکی سر جای خود برگشته و بار ستون را به پی منتقل میکنند تا جک اصلی از زیر ستون خارج شود. مرحله پنجم: مقطع حذف شده ستون، مجدد ساخته شده و بعد از رسیدن آن به مقاومت مشخص، جکهای کمکی از زیر بار خارج میشود. مرحله ششم: بعد از خارج کردن جکهای کمکی، مقطع ستون در قسمت حذف شده، به مقداری بیش از اندازه اولیه آن افزایش داده میشود.

بعد از انجام عملیات اصلاح نشست، کاملا به شرایط اولیه بازگشت. تصاویر قبل و بعد از اجرای عملیات در شکل B ساختمان قرار A که در پشت ساختمان آبی رنگ B زیر نشان داده شده است، همانگونه که از تصویر پیداست، بیرون زدگی ساختمان دارد، بعد اجرای عملیات در ارتفاع ساختمان، کاملا یکسان است.

هر دو روش استفاده شده برای انجام عملیات اصلاح نشست، موفقیت آمیز بوده اند زیرا تاکنون برای هیچیک از این ساختمانها مشکلی به وجود نیامده و نشست در هر دو ساختمان کنترل و اصلاح شده است. از مزیتهای این دو روش، آسیب نرسیدن به سیستم تاسیسات ساختمان و برقرار بودن آنها در حین اجرای عملیات و همچنین عدم نیاز به تخلیه ساختمانها میباشد . با توجه به گامهای مختلف جکزنی، انجام مدلسازی دقیق نرمافزاری برای کاهش خطرات و اجرای دقیق پروژه ضروری میباشد [9] .