یکی از مهمترین شرایطی که می‌تواند در مقاومت ساختمان دربرابر زلزله تاثیر داشته باشد، نوع تیپ خاک است. به همین دلیل برای ساخت سازه‌های مهندسی لازم است که شرایط زمین شناسی یا به عبارت دیگر نوع تیپ خاک مشخص شود. با مشخص شدن تیپ خاک، مهندسان دیگر نیازی به صرف هزینه اضافی برای مقاوم سازی ساختمان‌ها نخواهند داشت.
پس در این مقاله از مجله پی خاک سنگ، با ما همراه باشید تا با انواع تیپ های خاک آشنا شویم.
ویژگی انواع تیپ های خاک
خاک تیپ ۱
- این نوع خاک یکی از مقاوم‌ترین انواع تیپ های خاک است که بیشتر اجزای آن را سنگ‌های آذرین، رسوبی و دگرگونی تشکیل می‌دهند.
- سرعت موج برش عبوری از این نوع خاک بیشتر از ۷۵۰ متر بر ثانیه است که باعث می‌شود این نوع خاک در دسته سنگ‌ها و یا شبه سنگ‌ها قرار بگیرد. این نوع تیپ خاک را بیشتر در مناطق 1 تهران می‌توان یافت.
- در این نوع تیپ می‌توان از حداکثر ۵ متر مصالح ضعیف استفاده کرد.
خاک تیپ ۲
- خاک تیپ ۲ شامل خاک‌های متراکم و سست بوده که سرعت موج برشی در آن بین ۳۷۵ تا ۷۵۰ متر بر ثانیه است .که نشان می‌دهد خاک شامل شن و ماسه‌های بسیار متراکم و یا بسیار سخت است.
- در این خاک هرچه به عمق زمین نزدیک‌تر می‌شویم شرایط آن بهتر می‌شود.
- سنگ‌های آذرین و رسوبی سست جزو سنگ‌هایی هستند که در این دسته از تیپ خاک قرار می‌گیرند.
- برخی از مناطق ۱ تا ۸ تهران جزو این دسته از تیپ‌های خاک قرار می‌گیرند.
خاک تیپ ۳
- یکی دیگر از انواع تیپ های خاک که از نوع اول و دوم تراکم متوسط‌‌تری دارد خاک تیپ ۳ است که سرعت موج برشی در آن بین ۱۷۵ تا ۳۷۵ متر بر ثانیه است.
- شن و ماسه و رس‌هایی با سختی متوسط جزو این دسته از تیپ های خاک محسوب می‌شوند.
- بخش‌هایی از مناطق 9 تا ۱۵ و ۲۱ تهران جزو این تیپ هستند.
همانطور که گفتیم هر چه تراکم و نوع تیپ خاک بهتر باشد میزان مصرفی مصالح دیگر در ساخت سازه‌ها و ساختمان ها کمتر می‌شود. اما در خاک تیپ ۳ به نسبت تیپ‌های دیگر مصالح بیشتری باید مصرف شود و به همین دلیل ممکن است که برای مهندسان گران‌تر تمام شود.
خاک تیپ ۴
- این نوع از انواع تیپ های خاک شامل خاک متوسط تا نرم، و یا لایه‌هایی از خاک است که به یکدیگر چسبیده نمی‌شوند و تراکم آنها کم است.
- خاک‌هایی که چسبندگی نرم متوسطی دارند نیز در این دسته از انواع تیپ‌ها قرار می‌گیرند.
- یکی از ویژگی‌های این نوع خاک متراکم بودن بسیار زیاد آن است به گونه‌ای که پروفیل‌ها شامل حداقل ۶ متر و اندیس خمیری بیش از ۲۰ و رطوبت بیش از ۴۰ درصد دارد.
- سرعت برش عبوری از آن کمتر از ۱۷۵ متر بر ثانیه است.
- مناطق ۱۶ تا ۲۰ تهران نیز جزوه تیپ ضعیف خاک یعنی تیپ ۴ محسوب می‌شوند.
تعیین تیپ خاک
برای تعیین انواع تیپ های خاک
می‌توان از دو روش دانهول و یا نفوذ استاندارد در آزمایشگاه‌های خاک استفاده کرد. اما منظور از این دو روش چیست؟
روش آزمایش دانهول
این آزمایش به صورت صحرایی و غیرمستقیم انجام می‌شود و نتایج تست آن سرعت موج برشی در خاک را نشان می‌دهد. هرچه این معیار عدد بالاتری را نشان دهد نشان دهنده آن است که نوع تیپ خاک متراکم‌تر و مستحکم‌تر است.
روش آزمایش نفوذ استاندارد
این روش نسبت به آزمایش دانهول ممکن است که ضریب خطای بیشتری داشته باشد، زیرا بر اساس روابط تقریبی محاسبه می‌شود. به طور کلی اگر عدد SPD استاندارد در خاکی، بیشتر از ۵۰ را نشان دهد آن خاک از نوع تیپ‌های متراکم بوده و جزو تیپ دو محسوب می‌شود. اما اگر این عدد کمتر از ۵۰ را نشان دهد نوع تیپ خاک 3 و یا ۴ است.
نکته: معیار تعیین خاک در آزمایش نفوذ استاندارد دستی عدد ۱۶۰ می‌باشد.
تاثیر تیپ های خاک بر نشست نامتقارن
تیپ‌های خاک می‌توانند تأثیر قابل توجهی بر نشست نامتقارن ساختمان‌ها داشته باشند. نشست نامتقارن به معنای تفاوت در نشست و فرورفتگی سازه در نقاط مختلف زیر سازه است. این مسئله معمولاً در سازه‌های بلند و بزرگ، به خصوص در صورتی که تحت بارهای زنده متفاوت قرار گیرند، مورد توجه قرار می‌گیرد.
تیپ خاک می‌تواند به دو نحو مختلف بر نشست نامتقارن ساختمان تأثیر بگذارد:
نحوه توزیع فشار خاک: تیپ خاک می‌تواند باعث تفاوت در توزیع فشار خاک زیر سازه شود. به عنوان مثال، در صورت وجود خاک‌های همگن و پایدار زیر سازه، توزیع فشار خاک به صورت یکنواخت و متقارن خواهد بود و نشست سازه نیز به صورت متقارن خواهد بود. اما اگر خاک‌های نامتقارن و ناپایداری در زیر سازه وجود داشته باشد، توزیع فشار خاک نامتقارن شده و نشست‌های نامتقارن در سازه ایجاد می‌شود.
خواص مکانیکی خاک: خواص مکانیکی خاک می‌تواند نقش مهمی در نشست نامتقارن سازمان داشته باشد. خاک‌های با خواص مکانیکی متفاوت، مانند مدول الاستیسیته خاک، ضریب پواسون و روابط تنش-کرنش مختلف، می‌توانند باعث نشست نامتقارن سازه شوند. به عنوان مثال، در صورت وجود خاک‌های سفت و سخت در یک سوی سازه و خاک‌های نرم و لغزنده در سوی دیگر، سازه ممکن است نشست نامتقارن داشته باشد.
به طور کلی، برای مدیریت و کاهش نشست نامتقارن سازه‌ها، باید در طراحی و ساخت این سازه‌ها به شرایط زمینی و تیپ خاک توجه کرد. استفاده از روش‌های مقاوم‌سازی مناسب، انتخاب مناسب مواد سازه‌ای و توزیع منظم بارها بر روی سازه می‌تواند کمک کند تا نشست نامتقارن سازه‌ها کاهش یابد و عمر مفید سازه را افزایش دهد.
تاثیر شمع بتنی در پایدارسازی تیپ های خاکی
استفاده از شمع‌های بتنی در پایدارسازی تیپ‌های خاکی می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی در بهبود پایداری سازه‌ها داشته باشد. شمع‌های بتنی به عنوان عناصر تقویتی و تثبیت‌کننده در خاک‌ها استفاده می‌شوند و می‌توانند مزایای زیر را در پایدارسازی تیپ‌های خاکی ارائه دهند:
شمع‌های بتنی به عنوان عناصر تثبیت‌کننده در خاک‌ها عمل می‌کنند و مقاومت و پایداری خاک را افزایش می‌دهند. با نصب شمع‌های بتنی، پیچیدگی و لغزش خاک کاهش می‌یابد و مقاومت ضربه‌ای و باربری خاک بهبود می‌یابد.
تیپ‌های خاکی ممکن است تحت تأثیر نیروها و فشارهای خارجی مانند لغزش، سستی و تغییر شکل قرار گیرند. با استفاده از شمع‌های بتنی، این تغییرات شکلی کاهش می‌یابد و پایداری تیپ خاکی افزایش می‌یابد.شمع‌های بتنی می‌توانند ظرفیت باربری خاک را بهبود بخشیده و امکان استفاده از سازه‌های سنگین‌تر را فراهم کنند. این امر می‌تواند در ساختمان‌هایی که نیاز به بارهای سنگین دارند، مانند پل‌ها و ساختمان‌های بلند، بسیار مهم باشد.
شمع‌های بتنی می‌توانند تأثیر مثبتی در کاهش نفوذ آب به تیپ خاکی داشته باشند. با تثبیت خاک با استفاده از شمع‌های بتنی، سازه محافظت بیشتری در برابر رطوبت و آب سطحی خواهد داشت.
شمع‌های بتنی به دلیل مقاومت بالا و ویژگی‌های خوبی مانند مقاومت در برابر عوامل زیستی، طول عمر طولانی و پایداری طولانی مدت را به سازه‌ها می‌بخشند.
تاثیر تیپ های خاک در گودبرداری
تیپ‌های مختلف خاک تأثیر زیادی بر روند و ایمنی گودبرداری دارند. هر نوع خاک دارای ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی خاصی است که می‌تواند بر پایداری دیواره‌های گود و روش‌های اجرایی گودبرداری تأثیر بگذارد.
- خاک‌های رسی: خاک‌های رسی به دلیل چسبندگی زیاد، در شرایط خشک پایداری بیشتری دارند اما در صورت رطوبت بالا ممکن است به سرعت ناپایدار شده و دچار لغزش شوند. بنابراین، گودبرداری در خاک‌های رسی نیاز به دقت بالایی در مدیریت آب‌های زیرزمینی و کنترل رطوبت دارد.
- خاک‌های شنی: خاک‌های شنی، به دلیل دانه‌بندی درشت و چسبندگی کم، نسبت به ریزش و لغزش حساس‌تر هستند. این نوع خاک‌ها اغلب نیازمند استفاده از سیستم‌های مهار مانند سپرکشی یا نیلینگ برای حفظ پایداری دیواره‌های گود هستند.
- خاک‌های لومی: این خاک‌ها که ترکیبی از رس، ماسه و لای هستند، دارای خصوصیات متوسط بین خاک‌های رسی و شنی هستند. پایداری این نوع خاک بسته به ترکیب دقیق آن متغیر است و ممکن است نیاز به تمهیدات خاصی مانند زهکشی و پایدارسازی داشته باشد.
- خاک‌های سنگی: خاک‌های سنگی یا سنگ‌های درشت‌دانه، به دلیل سختی بالا معمولاً پایدارتر هستند، اما در صورت وجود ترک‌ها یا لایه‌های ضعیف میان سنگ‌ها، ممکن است خطر ریزش وجود داشته باشد. گودبرداری در این نوع خاک‌ها معمولاً نیازمند استفاده از تجهیزات خاص مانند انفجار یا دستگاه‌های حفاری قوی است.
درصورت تمایل سایر مقالات مارا نیز بخوانید: گودبرداری،خرپا فضایی
