سازه نگهبان مهار متقابل

در دنیای ساخت و ساز، گودبرداری برای احداث فونداسیون و طبقات زیرزمینی ساختمان‌ها امری ضروری است. اما این فرآیند می‌تواند خطرات متعددی مانند ریزش دیواره‌های گود و رانش خاک به همراه داشته باشد. در اینجا، به سراغ یکی از راه‌حل‌های کارآمد برای مقابله با این خطرات، یعنی سازه نگهبان مهار متقابل می‌رویم.

سازه نگهبان مهار متقابل چیست؟

سازه نگهبان مهار متقابل، نوعی سیستم موقت برای مهار دیواره‌های گودبرداری است که از طریق اعمال فشار افقی به دیواره‌های جانبی گود، از ریزش و ناپایداری آن‌ها جلوگیری می‌کند. این سیستم از اجزای مختلفی مانند پروفیل‌های فلزی (معمولاً تیرهای I شکل)، اتصالات فلزی، سازه‌های چوبی یا فلزی عمودی (استرات) و دیوارهای حائل تشکیل شده است.

نحوه عملکرد سازه نگهبان مهار متقابل

1. حفاری گود: ابتدا گود به عمق و ابعاد مورد نظر حفر می‌شود.
2. نصب پروفیل‌های افقی: پروفیل‌های فلزی (معمولاً تیرهای I شکل) به صورت افقی در فواصل مشخص در امتداد لبه‌های گود نصب می‌شوند.
3. نصب استرات‌ها: استرات‌ها (سازه‌های عمودی چوبی یا فلزی) در فواصل معین بین پروفیل‌های افقی قرار داده می‌شوند.
4. اتصال استرات‌ها به پروفیل‌ها: استرات‌ها به وسیله اتصالات فلزی به پروفیل‌های افقی متصل می‌شوند.
5. اعمال فشار افقی: با استفاده از جک‌های هیدرولیکی یا روش‌های دیگر، فشار افقی به استرات‌ها اعمال می‌شود. این فشار به پروفیل‌های افقی و در نهایت به دیواره‌های جانبی گود منتقل می‌شود و از ریزش آن‌ها جلوگیری می‌کند.
6. نصب دیوارهای حائل: در صورت نیاز، می‌توان از دیوارهای حائل مانند دیوارهای بتنی یا بلوکی در پشت پروفیل‌های افقی استفاده کرد تا مقاومت سیستم را افزایش دهد.

مزایای سازه نگهبان‌مهار متقابل

• مقاومت بالا: این سیستم از مقاومت بالایی در برابر فشارهای جانبی خاک برخوردار است و می‌تواند از ریزش دیواره‌های گود حتی در خاک‌های سست و ناپایدار جلوگیری کند.
• سرعت اجرا: نصب و اجرای این سیستم نسبت به برخی روش‌های دیگر مانند خرپاهای فلزی، سریع‌تر و آسان‌تر است.
• قابلیت تنظیم: می‌توان با توجه به شرایط خاک و عمق گود، از پروفیل‌های با ابعاد و ضخامت‌های مختلف و همچنین از تعداد استرات‌های بیشتر یا کمتر استفاده کرد.
• قابلیت بازیافت: پروفیل‌های فلزی و اتصالات مورد استفاده در این سیستم، پس از اتمام عملیات گودبرداری، قابل بازیافت هستند.
• مناسب برای فضاهای محدود: این سیستم به فضای زیادی برای اجرا نیاز ندارد و می‌تواند در فضاهای محدود نیز مورد استفاده قرار گیرد.

معایب سازه نگهبان مهار متقابل

• محدودیت در عمق و عرض گود: برای گودهای بسیار عمیق و پهن، استفاده از این روش ممکن است به دلیل افزایش نیروهای وارده بر سازه و پیچیدگی محاسبات، اقتصادی نباشد. در گودهای با عرض زیاد، تعداد مهارها و اتصالات افزایش یافته و اجرای آن پیچیده‌تر می‌شود.

• نیاز به نظارت دقیق:این روش نیاز به نظارت مداوم و دقیق بر روی عملکرد سازه دارد. هرگونه تغییر در شرایط خاک یا بارگذاری می‌تواند منجر به بروز مشکلاتی شود. در صورت عدم نظارت کافی، ممکن است نشست‌های غیرمجاز، تغییر شکل‌های بیش از حد و حتی شکست سازه رخ دهد.

• مشکلات اجرایی در خاک‌های سست:در خاک‌های سست و ریزشی، اجرای این روش با چالش‌های بیشتری همراه است. زیرا این خاک‌ها مقاومت کمتری در برابر نیروهای جانبی دارند و نیاز به تقویت بیشتری دارند.همچنین، احتمال نشست و تغییر شکل خاک در این نوع خاک‌ها بیشتر است.

• تأثیر بر سازه‌های مجاور:در صورتی که سازه نگهبان به درستی طراحی و اجرا نشود، ممکن است بر سازه‌های مجاور تأثیر گذاشته و باعث ایجاد نشست یا ترک خوردگی در آن‌ها شود.

کاربردهای سازه نگهبان مهار متقابل

•  در مناطق شهری به دلیل محدودیت فضا و وجود ساختمان‌های مجاور، استفاده از این سازه‌ها بسیار رایج است.
•  برای ساخت پارکینگ‌های طبقاتی، مترو، تونل‌ها و سایر سازه‌های زیرزمینی، استفاده از سازه نگهبان مهار متقابل ضروری است.
• در ساخت ساختمان‌های بلندمرتبه، برای اجرای فونداسیون و طبقات زیرین، نیاز به گودبرداری عمیق است که با استفاده از این سازه‌ها امکان‌پذیر می‌شود.
• در پروژه‌های بزرگ مانند سدسازی، پل‌سازی و کانال‌کشی، از سازه‌های نگهبان برای پایدارسازی گودهای بزرگ استفاده می‌شود.
• در مواردی که نیاز به تقویت یا مرمت سازه‌های قدیمی باشد، از سازه‌های نگهبان برای ایجاد دسترسی به زیرساخت سازه استفاده می‌شود.

تفاوت استراکچر با استرات

1. مفهوم کلی:
   • استراکچر: به کل سازه و سیستم سازه‌ای اشاره دارد که شامل تمامی اجزا و عناصر لازم برای پشتیبانی و تحمل بار است.
   • استرات: به عضو یا اجزایی خاص در یک سازه اشاره دارد که برای مقابله با نیروهای جانبی و ایجاد پایداری بیشتر به کار می‌روند.
2. کارکرد و هدف:
   • استراکچر: هدف اصلی ایجاد یک سازه کامل و پایدار است که بتواند بارهای مختلف را تحمل کند.
   • استرات: هدف اصلی ایجاد پایداری جانبی و کاهش تغییر شکل‌ها و انحرافات سازه در برابر نیروهای جانبی است.
3. اجزا و ترکیبات:
   • استراکچر: شامل تمامی اجزای سازه‌ای از قبیل ستون‌ها، تیرها، دیوارها، و غیره.
   • استرات: شامل اعضای قطری یا مورب که به صورت متقابل بین اجزای اصلی سازه قرار می‌گیرند.

ترکیب مهارمتقابل (استرات) و خرپا فلزی

استفاده از مهارمتقابل و خرپا فلزی به طور همزمان می‌تواند مقاومت و پایداری سازه را به طور قابل توجهی افزایش دهد. استرات‌ها با توزیع نیروهای برشی و کششی به خرپاهای فلزی کمک می‌کنند تا بارها را به طور یکنواخت توزیع کنند و از تغییر شکل‌های ناخواسته جلوگیری کنند.

ترکیب این دو سیستم می‌تواند به افزایش سختی سازه و کاهش تغییر شکل‌های ناخواسته کمک کند. استرات‌ها با مهار کردن نقاط ضعف و خرپاهای فلزی با توزیع نیروها به این امر کمک می‌کنند.

ترکیب مهارمتقابل و خرپا فلزی می‌تواند عملکرد سازه را در برابر نیروهای دینامیکی مانند زلزله بهبود بخشد. استرات‌ها و خرپاهای فلزی هر دو به افزایش انعطاف‌پذیری و تحمل نیروهای دینامیکی کمک می‌کنند.