گودبرداری و سازه نگهبان
روش های پایدارسازی
کاربرد سازه نگهبان چیست؟
کاربرد سازه نگهبان چیست؟
همان‌طور که تا اینجا گفته شد، کاربرد سازه نگهبان به دلایل زیر اجرا می‌شود:
- ایمنی افراد داخل و خارج گود
افرادی که در خارج از گود حضور دارند باید بتوانند به‌راحتی و بدون هرگونه نگرانی به زندگی یا کار خود ادامه دهند.
- حفظ ایمنی افراد داخل گود
اکیپ‌های اجرایی باید بتوانند عملیات اجرای ساختمان را درست و مطابق با نقشه‌ها و ضوابط انجام دهند و این مهم زمانی میسر خواهد بود که فضای عملیاتی ایمن بوده و خطری افراد را تهدید نکند.
- حفظ ایستایی پلاک‌های مجاور گود
ساختمان‌های موجود در مجاورت گود نیز جزو آن دسته عوارضی هستند که باید قبل از شروع عملیات گودبرداری در نظر گرفته شوند تا در طول مدت اجرا، آسیبی به آنها وارد نشود.
- ایمن‌سازی گود جهت اجرای ساختمان
طبقات منفی در ساختمان‌ها، یکی از گزینه هایی است که در سال‌های اخیر، سازندگان حوزه ساختمانی برای تأمین پارکینگ موردنیاز واحدهای احداثی خود به اجرای آن رو آورده‌اند. البته نمی‌توان گفت تمام طبقات منفی برای تأمین پارکینگ اجرا می‌شوند. ولی می‌توان گفت که حل مشکل پارکینگ یکی از دلایل اصلی اجرای ساختمان‌ها با طبقات منفی است.
اما مهمترین چالش پیش رو در این ساختمان‌ها که طبقه منفی دارند گودبرداری است. متأسفانه به دلیل عدم آشنایی سازندگان حتی بسیاری از سازندگان با اصول گودبرداری و رفتارهای خاک، در سال‌های اخیر شاهد وارد شدن خسارات سنگین مالی و جانی به پلاک‌های مجاور و پروژه‌های در حال ساخت بوده‌ایم.
سازه نگهبان چیست؟
سازه نگهبان به سازه‌ای گفته می‌شود که برای تأمین پایداری دیواره‌های گود و پلاک‌های مجاور اجرا، در داخل زمین پروژه اجرا می‌شود. این سازه می‌تواند یک سازه فرعی و جدا از سازه اصلی یا بخشی از سازه اصلی باشد. برخی سازندگان برای فرار از مخارج گودبرداری که بعضاً نیز قابل‌توجه است .بدون اجرای سازه نگهبان اقدام به گودبرداری می‌کنند و به‌ظاهر باور دارند که خاک زمین پایداری کافی را داشته و نیازی به اجرای سازه‌های جانبی برای تأمین پایداری دیوارهای گود نیست.
اما تجربه ثابت کرده که رفتار خاک غیرقابل‌پیش‌بینی و بسیار متنوع است و برای تأمین ایمنی افراد داخل و خارج گود و نیز حفظ پلاک‌های مجاور گود، لازم است سازه‌هایی جانبی با عنوان سازه نگهبان اجرا شود.
عدم توجه به اجرای سازه نگهبان و ریزش پلاک مجاور
وقتی عمق گود از زیر فنداسیون پلاک‌های مجاور پایین‌تر است یعنی خطر ریزش گود و پلاک‌های مجاور وجود داشته و باید با دقت و مطالعه عملیات اجرایی انجام شود.
نکات تأثیرگذار در انتخاب روش اجرای سازه نگهبان
بعد از آشنایی با تعریف سازه نگهبان و اهمیت آن، لازم است با عوامل تأثیرگذار در انتخاب روش پایدارسازی دیواره‌های گود آشنا شویم. چراکه نمی‌توان برای پایدارسازی تمام گودها از یک روش سازه نگهبان استفاده کرد. عواملی که می‌توانند در انتخاب روش اجرایی سازه نگهبان تأثیرگذار باشند عبارت‌اند از:
- تیپ خاک موجود در دیواره‌ها که بر اساس آزمایشات مکانیک خاک مشخص می‌شود.
- وضعیت ایستایی و حساسیت پلاک‌های مجاور گود.
- تأسیسات موجود در معابر موجود در اطراف ملک.
- عمق گود
- ابعاد زمین
- بودجه در نظر گرفته‌شده برای اجرای سازه نگهبان
- مدت بازماندن دیواره‌های گود
اجرای سازه نگهبان چیست؟
به پایدارسازی دیواره‌های گود که به روش‌های مختلف انجام می‌شود، اجرای سازه نگهبان گفته می‌شود.
همان‌طور که در ابتدا نیز گفته شد عوامل زیادی در تعیین ریسک گودبرداری تأثیرگذار هستند اما متأسفانه بسیاری از سازندگان و حتی مهندسان، عامل اصلی تعیین‌کننده برای خطر گود را عمق آن می‌دانند که همین باور غلط موجب شده در گودهای کم‌عمق، بیشتر از گودهای عمیق شاهد ریزش گود و بروز خسارات جانی و مالی باشیم.
مزایای سازه نگهبان
نگهداری و استحکام‌بخشی به خاک: سازه نگهبان به خاک‌ها کمک می‌کند تا در مقابل فشار و نیروهای جانبی مانند فشار خاک، ضربه آب، جریان رسوبات و تغییرات حجم خاک مقاومت کنند. این سازه‌ها به خاک‌ها کمک می‌کنند تا در محلی ثابت و پایدار باقی بمانند.
جلوگیری از فروپاشی خاک: سازه نگهبان با نگهداری خاک و جلوگیری از فشار خارجی بر خاک، از فروپاشی و ریزش خاک جلوگیری می‌کند. این امر بهبود ایمنی و پایداری سازه‌ها و سطوح خاکی را تضمین می‌کند.
جلوگیری از جریان آب و رسوبات: سازه نگهبان کمک می‌کند تا جریان آب و رسوبات در خاک کنترل شود. این سازه‌ها می‌توانند جلوی جریان آب سطحی و زیرزمینی را بهبود بخشند و از خسارات ناشی از سیلاب، رطوبت زیاد و آب‌رسانی نامناسب جلوگیری کنند.
افزایش پایداری سازه‌ها و سطوح خاکی: با استفاده از سازه نگهبان، پایداری سازه‌ها و سطوح خاکی بهبود می‌یابد. این سازه‌ها با ایجاد مقاومت و استحکام لازم در خاک، از جابجایی و جریان غیرمطلوب خاک جلوگیری می‌کنند و به پایداری سازه کمک می‌کنند.
ایجاد فضاهای سطحی: سازه نگهبان می‌تواند فضاهای سطحی جدیدی را در محل‌های شیب‌دار ایجاد کند. این فضاها می‌توانند برای باغ‌ها، تراس‌ها، فضاهای سبز و سایر فعالیت‌های انسانی استفاده شوند و زیبایی و کاربردی بودن محیط زندگی را افزایش دهند.
اهمیت کاربرد سازه نگهبان در چیست؟
سازه نگهبان به دلایل زیر اهمیت دارد:
- جلوگیری از ریزش خاک: سازه نگهبان با مهار دیواره‌های گود از ریزش خاک جلوگیری می‌کند. این امر ایمنی افراد و ساختمان‌های اطراف را تأمین می‌کند.
- جلوگیری از آسیب‌دیدگی افراد و ساختمان‌های اطراف: ریزش خاک می‌تواند منجر به آسیب‌دیدگی افراد و تخریب ساختمان‌های اطراف شود. سازه نگهبان با جلوگیری از ریزش خاک، از وقوع این حوادث جلوگیری می‌کند.
- جلوگیری از خسارت به زیرساخت‌ها: ریزش خاک می‌تواند منجر به خسارت به زیرساخت‌ها مانند جاده‌ها، لوله‌کشی‌ها و خطوط برق شود. سازه نگهبان با جلوگیری از ریزش خاک، از وقوع این خسارات جلوگیری می‌کند.
- جلوگیری از هزینه‌های بعدی: ریزش خاک می‌تواند منجر به هزینه‌های زیادی برای تعمیر و بازسازی شود. سازه نگهبان با جلوگیری از ریزش خاک، از وقوع این هزینه‌ها جلوگیری می‌کند.
انواع سازه نگهبان
سازه‌های نگهبان انواع مختلفی دارند که بسته به شرایط پروژه و نوع خاک مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از انواع سازه‌های نگهبان عبارتند از:
- سازه نگهبان خرپایی: خرپاها دارای ویژگی‌هایی همچون استحکام بالا، قابلیت حمل بار، مقاومت در برابر فشار خاک، پایداری در برابر ریزش خاک و اتلاف کم فضا هستند.
- سازه نگهبان سپرکوبی: سپرکوب‌ها معمولاً از ورق‌های فولادی ساخته می‌شوند و به وسیلهٔ ستون‌ها و تیرها به هم متصل می‌شوند.
- سازه نگهبان نیلینگ: این سازه معمولاً از ورق‌های فلزی ساخته می‌شود و به وسیلهٔ تیرها و ستون‌ها به هم متصل می‌شود. سازه نگهبان نیلینگ در اطراف نقطه حفاری نصب می‌شود.
- سازه نگهبان انکراژ: انکراژها معمولاً از بسترهای فولادی یا فیبرهای کامپوزیتی تشکیل شده‌اند و در سازه‌ها به منظور افزایش استحکام سازه و انتقال بارهای وزنی استفاده می‌شوند.
- سازه نگهبان دیوار دیافراگمی:دیوارهای دیافراگمی در ساختمان‌ها و پروژه‌های عمرانی برای کنترل و مدیریت آب و خاک استفاده می‌شوند. این دیوارها معمولاً برای جلوگیری از نفوذ آب، نگهداری خاک و افزایش استحکام سازه‌ها به‌کار می‌روند.
انتخاب نوع سازه نگهبان باید با توجه به شرایط پروژه و نوع خاک انجام شود. مهندسان عمران با تجربه می‌توانند با توجه به شرایط پروژه، بهترین نوع سازه نگهبان را انتخاب کنند.
سازه نگهبان مهار متقابل
سازه نگهبان مهار متقابل یک روش پیشرفته در طراحی سازه‌ها است که به منظور افزایش مقاومت و پایداری در برابر نیروهای زلزله استفاده می‌شود. این نوع سازه با استفاده از اصول مهندسی سازه و دینامیک سازه‌ای طراحی می‌شود تا در مواجهه با زلزله، توانایی جذب و تحمل نیروهای جانبی و افقی را بهبود بخشد.
در سازه نگهبان مهار متقابل، از اجزای سازه مختلفی استفاده می‌شود که به طور هوشمندانه با هم تعامل دارند. این اجزا ممکن است از جنس‌های مختلف مانند فولاد، بتن، یا مواد کامپوزیت باشند. اصل اساسی در اینجا این است که اجزا به نحوی طراحی شوند که نیروهای زلزله را به صورت متقابل بین آنها توزیع کنند و بخشی از انرژی ناشی از زلزله را جذب کرده و به دور از ساختمان انتقال دهند.
مهمترین ویژگی سازه نگهبان مهار متقابل این است که می‌تواند اثرات زلزله را به شدت کاهش دهد و از تخریب و خسارت به ساختمان‌ها جلوگیری کند. این سازه‌ها با ترکیب عناصر زلزله‌ای هوشمند، تجهیزات حسگرها، و سیستم‌های کنترل پیشرفته، قابلیت واکنش به نیروهای زلزله را بهبود می‌بخشند.
استفاده از سازه نگهبان مهار متقابل به عنوان یک راهکار نوین در زمینه سازه‌های زلزله‌ای، به منظور افزایش ایمنی ساختمان‌ها و حفاظت از ارزش‌های ملکی در مناطق با فعالیت زلزله بالا، توسعه یافته است.
فواید استفاده سازه نگهبان به روش نیلینگ
استفاده از سازه نگهبان به روش نیلینگ در پروژه‌های تونل کاربردهای متعددی دارد و فواید زیادی به همراه دارد. در ادامه، برخی از این فواید را برای شما ذکر می‌کنم:
پشتیبانی از جدارهای تونل: سازه نگهبان با ایجاد اتصال محکم بین نیلینگ و سازه پشتیبان، قدرت پشتیبانی و استحکام جدارهای تونل را افزایش می‌دهد. این عمل باعث کاهش فشار خاک و جلوگیری از ریزش خاک در داخل تونل می‌شود.
کنترل حرکات خاک: نگهبان نیلینگ به وسیله نیروی کششی که به خاک اعمال می‌شود، می‌تواند حرکات و تغییرات خاک را کنترل کند. این مسئله می‌تواند برای کاهش ریزش خاک، کاهش انبساط و جلوگیری از حمله آب به داخل تونل بسیار مؤثر باشد.
افزایش ایمنی: استفاده از سازه نگهبان بهبود قابلیت ایمنی پروژه را فراهم می‌کند. با استفاده از نیلینگ و سازه نگهبان، خطرات مرتبط با ریزش خاک، سفتی و از دست دادن استحکام تونل کاهش می‌یابد.
افزایش سرعت اجرا: استفاده از سازه نگهبان به روش نیلینگ می‌تواند فرآیند اجرای پروژه را سریع‌تر کند. زیرا نیاز به حفره‌کاری عمیق‌تر در خاک کاهش می‌یابد و احتمال بروز مشکلات خاکی نیز کاهش می‌یابد.
امکان استفاده در شرایط مختلف: سازه نگهبان به روش نیلینگ می‌تواند در تنوعی از شرایط خاکی و جغرافیایی استفاده شود. بنابراین، می‌تواند به عنوان یک راه حل کارآمد در پروژه‌های تونل با خاک‌های متنوع و قوی یا ضعیف مورد استفاده قرار گیرد.
سازه نگهبان به روش خرپافضایی
سازه نگهبان به روش خرپافضایی، یک نمونه نوآورانه در دنیای مهندسی و ساختمان است که با استفاده از اصول خرپافضایی به منظور ایجاد یک ساختار با قابلیت نظارت و پاسخگویی به وقایع امنیتی طراحی شده است. این سازه با بهره‌گیری از اصول خرپافضایی، توانایی تغییر شکل و بازگشت به حالت اولیه خود را در مواجهه با نیروهای خارجی مانند زلزله، افزایش وزن یا فشار، به نحوی دارد که می‌تواند امنیت و سلامت ساختمان را تضمین کند.
در این روش، سازه نگهبان با بهره‌گیری از مواد خرپافضا و طراحی خاص، قابلیت جذب و تحلیل نیروهای خارجی را دارد. در صورت وقوع حادثه یا نیروی خارجی، این سازه به صورت خودکار و هوشمند به بازگشت به حالت اولیه خود پرداخته و از آسیب به ساختمان جلوگیری می‌نماید.
به عنوان مثال، در صورت وقوع زلزله، سازه نگهبان با توانایی انعطاف‌پذیری و تغییر شکل، انرژی زلزله را جذب کرده و سپس به آرامی به حالت اولیه خود بازمی‌گردد، که این امر می‌تواند از خسارت به ساختمان جلوگیری کند.
این نوع سازه در حوزه‌هایی مانند ساختمان‌های پایدار و زلزله‌زده، پل‌ها، تونل‌ها و سازه‌های حساس به نظارت و امنیت، به عنوان یک راهکار پیشرفته در نظام ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تکنولوژی بهبود قابلیت امنیتی سازه‌ها را افزایش داده و در مقابل نیروهای خارجی عملکرد بهتری را ارائه می‌دهد.
روش‌های تقویت اجزای نیلینگ (میخ‌کوبی) در مهندسی ژئوتکنیک برای بهبود پایداری و مقاومت سازه‌ها به کار می‌روند. نیلینگ معمولاً برای تثبیت شیب‌ها، گودبرداری‌ها و دیواره‌ها استفاده می‌شود. در زیر به برخی از روش‌های تقویت اجزای نیلینگ اشاره شده است:
- استفاده از میخ‌های با کیفیت بالا:
- استفاده از میخ‌های فولادی با استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی می‌تواند عملکرد نیلینگ را بهبود بخشد. پوشش‌دهی میخ‌ها با مواد ضد زنگ نیز مفید است.
- طراحی بهینه چیدمان میخ‌ها:
- چیدمان و فاصله‌گذاری مناسب میخ‌ها بر اساس شرایط خاک و بارهای وارده، می‌تواند به افزایش پایداری و تحمل بار کمک کند. تحلیل دقیق مهندسی برای تعیین بهترین چیدمان ضروری است.
- تزریق دوغاب (گروتینگ):
- تزریق دوغاب سیمانی یا مواد پلیمری به دور میخ‌ها پس از نصب، باعث افزایش چسبندگی بین میخ و خاک شده و مقاومت سیستم نیلینگ را افزایش می‌دهد.
- استفاده از صفحات تقویتی (سرنیل‌ها):
- نصب صفحات فلزی یا بتنی در سر میخ‌ها برای توزیع یکنواخت بار و کاهش تمرکز تنش‌ها می‌تواند به پایداری بیشتر سیستم کمک کند.
شرایط و کاربردهای استفاده از خرپاهای فلزی
- پروژه‌های بزرگ و صنعتی: در پروژه‌های بزرگ مانند پل‌ها، سالن‌های ورزشی، انبارها و سوله‌های صنعتی، خرپاهای فلزی به دلیل توانایی تحمل بارهای سنگین و دهانه‌های بزرگ، به کار می‌روند.
- ساخت سقف‌ها و بام‌های بزرگ: خرپاهای فلزی برای ساخت سقف‌های بزرگ و بام‌های ساختمان‌هایی که نیاز به دهانه‌های بلند دارند، مناسب هستند. این نوع خرپا به کاهش وزن کلی سازه و افزایش کارایی آن کمک می‌کند.
- سازه‌های موقت و نمایشگاهی: به دلیل نصب و جداسازی آسان، خرپاهای فلزی در سازه‌های موقت مانند غرفه‌های نمایشگاهی و تاسیسات صحنه‌های کنسرت‌ها کاربرد دارند.
- سازه‌های با ارتفاع زیاد: در ساخت برج‌ها و سازه‌های بلندمرتبه، خرپاهای فلزی به عنوان ساختار تقویتی به کار گرفته می‌شوند و به سازه پایداری و استحکام بیشتری می‌بخشند.
درصورت تمایل سایر مقالات مارا نیز بخوانید: گودبرداری،خرپا فضایی