فایل ورد کامل مقاله طراحی و تحلیل عملکرد دیوارهای حائل بتنی در پروژه‌های عمرانی

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله طراحی و تحلیل عملکرد دیوارهای حائل بتنی در پروژه‌های عمرانی دارای ۲۵ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله طراحی و تحلیل عملکرد دیوارهای حائل بتنی در پروژه‌های عمرانی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله طراحی و تحلیل عملکرد دیوارهای حائل بتنی در پروژه‌های عمرانی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله طراحی و تحلیل عملکرد دیوارهای حائل بتنی در پروژه‌های عمرانی :

چکیده:

دیوار های حایل سازه هایی مقاوم در برابر بارهای عمود بر میان صفحه خود هستند که در بسیاری از پروژه های راهسازی و ساختمانی و در قسمت های مختلف هر پروژه مورد استفاده قرار می گیرند. حتی در مواردی موضوع اصلی پروژه تنها احداث دیوار حایل می باشد. مصالح و موادی که این فشار ها را به دیوار اعمال می کنند دامنه کسترده ای را شامل مشوند.یکی از این مصالح که در این مقاله به بررسی تاثیرش بر عملکرد سازه ای دیوار حایل دارد پرداخته می شود، خاک است که چه در پروژه های راهسازی و چه ساختمانی کابرد فراوان دارد. کلیه تحلیل های انجام گرفته بروی سازه دیوار حایل در این مقاله دستی می باشد و از هیچ نرم افزار کامپیوتری بهره نبرده ایم.

کلمات کلیدی: دیوار حائل، فشار جانبی خاک، زیر فشار (uplift) ، میزگرد حرارتی، پاشنه، بدنه، پنجه

۱

مقدمه:

دیوار های حایل را می توان به عنوان یکی از پرکاربردترین سازه های موجود در طرح ها و پروژه های راه و ساختمان نام برد. این سازه مهندسی در بسیاری از پروژه های عمرانی چه به صورت دائم و چه موقت اجرا و مورد بهره برداری قرار می گیرد که از جمله می توان به احداث دیوار های حایل برای خاکریز ها، دیوار زیرزمین، دیوار ساحلی، سازه های نگهبان و; اشاره نمود. دیوار های حایل نیز مانند سایر سازهای مهندسی ممکن است از مصالح گوناگون ساخته شده باشد که این مصالح با توجه به کاربرد دیوار، شرایط محیطی، مقتضیات مالی، طول عمر مفید طرح و ;. تعیین می گردد.
یکی از مصالح مورد استفاده در این دیوارها بتن می باشد که چه به صورت مسلح و یا غیر مسلح کابرد دارد. دیوار های حایل بتنی غیر مسلح دارای ابعادی به مراتب بزرگتر از نوع مسلح آن می باشد که بسته به محدودیت های معماری و فضایی مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به مطالب ذکر شده که بیانگر محدوده وسیع کاربرد دیوارهای حایل بتنی در پروژه های عمرانی می باشد، در این مقاله سعی بر این داشتیم تا با معرفی این دیوار به عنوان سازه ای پرکاربرد در مهندسی عمران و معرفی انواع رایج و مرسوم آن، نکاتی در مورد طراحی آن را مورد بحث قرار دهیم و در انتها با حل یک مثال سعی در تفهیم بیشتر مطلب نموده ایم.

-۱ تعریف دیوار حایل:

دیوار های سازه ای به دو دسته کلی بار بر و غیر باربر تقسیم می شوند. طبق تعریف دیوار های غیر باربر دیوارهایی هستند که علاوه بر وزن دیوار نیروی قابل ملاحظه دیگری را در میان صفحه خود تحمل نمی کنند.

دیوارهای حائل ابنیه ای هستند که برای جلو گیری از ریزش جانبی خاک و یا دیگر مصالح دانه ای بنا می شوند . این نوع ابنیه در اکثر پرو ژه های ساختمانی از قبیل راهسازی ، پل سازی ، محوطه سازی ، و به طور کلی هر جا نیاز به تکیه گاه جانبی برای جدار قائم خاکبرداری باشد ، مورد استفاده قرار می گیرند. این دیوار ها با توجه به تعریف فوق در رده دیوارهای غیر باربر قرار می گیرند.

-۲ انواع دیوار حایل:

دیوارهای حایل در دو طبقه بندی کلی به شرح ذیل تقسیم می شوند: -۱-۲طبقه بندی به لحاظ شکل پذیری:
-۱-۱-۲ دیوار حائل صلب

-۲-۱-۲ دیوار حائل انعطاف پذیر تفاوت این دونوع دیوار در نحوه هماهنگی دیوار با محیط اطراف می باشد . که دیوارهای انعطاف پذیر خود را با

نشست های محیط میزبان هماهنگ می کنند .

۲

-۲-۲طبقه بندی به لحاظ سیستم باربری:

-۱-۲-۲ دیوار حائل وزنی : ا ین دیوار ا ز بتن معمولی یا ا ز مصالح بنایی ساخته می شود و پایداری آن در برابرواژگونی و لغزش توسط وزن آ ن تامین می گردد . این نوع دیوار معمولا تا ارتفاع ۴ ــ ۵ متر اقتصادی می باشد

.(شکل-(۱

شکل-۱

این دیوارها معمولاً از مصالح سنگی، آجرییا بتون غیر مسلح است و حفظ نیروی ناشی از وزن دیوار، در مقابل وازگونی و لغزش مقاومت می کند. که تا ارتفاع ۱۲-۱۰ متر هم ساخته می شود.

از معایب این دیوار در ارتفاع بلند عبارت از:

-۱ غیر اقتصادی
-۲ فضای زیادی را اشغال می کند
-۳ به دلیل حجم زیاد، سرعت اجرا را کاهش می دهد
-۴ شیب ؟ / ؟ دیوار تقریبا و ضخامت بالای دیوار و ضخامت پاشنهِ:D در حد تا

و طول پایه در حدود ۷,۰,۵,۰ H است.

-۲-۲-۲ دیوار حایل نیمه وزنی : این دیوار تقریبا وضعیتی ما بین دیوار وزنی و طره ای دارد و به منظور کاهش ابعاد

و مصالح دیوار مقدار اندکی فولاد در آن بکار برده می شود.

۳

شکل-۲

-۳-۲-۲ دیوار حائل طره ای (بتن مسلح یا کانیتیلور): این دیوار از نوع دیوار بتن مسلح می باشد که پایداری آن توسط عملکرد طره ای تامین می گردد . بخشی از پایداری این دیوار نیز از وزن خاک موجود بر روی پاشنه دیوار تامین می گردد . این دیوارها تا ارتفاع ۷ متر اقتصادی می باشند. (شکل-(۳

شکل-۳

-۴-۲-۲ دیوار حائل پشت بند دار : این دیوار شبیه دیوار طره ای است با این تفاوت که در فواصل منظم دارای پشت بند ها یی عمود بر تیغه دیوار می باشد . این پشت بند ها پایه و بدنه دیوار را به هم متصل می نمایند و در مواردی که دیوار طویل و یا ارتفاع آن زیاد است مورد استفاده قرار می گیرند . پشت بند ها باعث کاهش لنگر خمشی و برش در دیوار می گردد . در صورتی که تیغه های تقویتی در جلو دیوار اجرا شوند به آن دیوار پایه دار گویند. (شکل-(۴

۴

شکل-۴

پشت بند در دوار حایل می تواند:

-۱ در سمت خاکریز (داخل خاکریز) اجرا شود.

-۲ در سمت آزاد دیوار اجرا شود.

در حالت ۱ پشت بند یا سخت کننده به صورت کششی عمل می کند.

در حالت ۲ پشت بند یا سخت کننده بصورت فشاری عمل می کند

-۵-۲-۲ دیوار حائل صندوقه ای : این دیوار از قطعات بتن پیش ساخته ، فلز یا چوب ساخته می شوند و توسط مهارهائی که در خاک کوبیده می شوند تقویت می گرد ند
-۶-۲-۲ دیوار پایه پل ها : این دیوار ها اغلب دیوارهای حائلی هستند که همرا با دیوار های جناحی خاکریز دسترسی را نگهداری نموده و حفاظت لازم در برابر فرسایش و تخریب پایه پل را فراهم می آورند. این دیوارها از دو جنبه ا ساسی از دیگر دیوار های حائل متمایز می گردند:

الف ) عکس العملهای انتهائی دهانه پل را حمل می نما یند ب ) چون در بالا مهار می شوند لذا بعید است که فشار محرک در خاک پشت آنها بسط یابد

-۳اجزای دیوار حایل:

مطابق شکل-۵اجزای دیوار حایل به شرح ذیل می باشند:

الف)بدنه اصلی: قسمت اصلی دیوار که در تماس مستقیم با خاکریز قرار گرفته است.

ب)پنجه:تکیه گاه دیوار در قمست ازاد دیوار(که لنگر واژگونی حول نقطه A واقع در این قسمت دیوار محاسبه می

گردد)

۵

ج)پاشنه: تکیه گاه دیوار در قمست داخلی(سمت خاکریز)

شکل-۵

-۴ زهکشی:

-۱-۴ اهمیت زهکشی در دیوارهای حایل :

به دلیل بارشهای جوی و یا جریان آبهای سطحی و یا نوسان سطح آب رودخانه در سیلاب مصالح خاکریز پشت دیوار ممکن است اشباع شود ک باعث افزایش فشار محرک وارد بر دیوار می شود که برای کاهش فشار وارد بر دیوار از لوله های زهکش ( سوراخ زهکش) به صورت عمود بر ساقه در جهت ارتفاعی و یا در طول دیوار اجرا می شود.

(شکل-(۶

۶

برای جلوگیزی از فرسایش خاک پشت خاکریز و مسدود نمودن سوراخ زهکش لازم است در اطراف لوله ( سوراخ

) از مصالح فیلتر استفاده می شود.

-۵ بارهای وارده بر دیوارهای حائل :

الف) بار مرده: ناشی از وزن دیوار ب)وزن خاک: ناشی از ستون خاک قرار گرفته روی پاشنه و پنجه
ج)فشار جانبی خاک:به دلیل خاکریز پشت دیوار

د) فشار برخاست UPLIFT) بر اثر فار آب حفره ای در خاک

ه) فشار جانبی ناشی از سربار: که به دلیل وجود سربار خارجی در شمت خاکریز حادث خواهد شد.

-۶ نیروهای اعمالی به دیوار حایل:

با توجه به مطالب ارائه شده در بند ۵ نیروهایی به شرح ذیل بر دیوار حائل وارد می گردد. -۱-۶ فشار جانبی خاک در سمت خاکریز(:(Fs

هر دو روش رانکین و کولمب بطور وسیعی در محاسبه فشار جانبی وارد بر دیوا رهای حائل مورد استفاده قرار می گیرند . غالبا روش رانکین بکار برده می شود زیرا معادلات رانکین ساده بوده و قد ری محتاطانه ترازمعادلات کولمب می باشند یعنی فشار جانبی بزرگتری بدست می دهند. معمولا برای طراحی دیوار های با ارتفاع کمتر از ۷ متر از فشار محرک رانکین استفاده می شود .برای دیوارهای با ارتفاع بیش از ۷ متر اقتصادی تر است که از روش کولمب استفاده شود .با توجه بو توزیع مثلثی تنش در ارتفاع دیوار نقطه اثر نیروی معادل آن در محل مرکز سطح مثلث می

باشد.
-۲-۶فشار جانبی در سمت ازاد دیوار(:(Ft

این فشار در صورت وجود خاکریز در سمت دیگر دیوار مانند روش بند ۲-۶ محاسبه می گردد و در محل مرکز مثلث
فشار اعمال می گردد. -۳-۶نیروی اصطکاک(:(Ff

که بر اثر وجود اصطکاک بین سطح زیرین پی دیوار و خاک به وجود می آید(با توجه به ضریب اصطکاک بین این دو
سطح)

-۴-۶زیر فشار(:(Uplift

که بر اثر وجود فشار آب حفره ای در زیر پی دیوار حادث خواهد شد. این فشار بالابرنده بر اثر وجود جریان نشت آب، زلزله(که در خاکهای ریز دانه سبب افزایش ناگهانی فشار آب حفره ای می گردد)و; حادث می گردد. برای محاسبه فشار آب در هر نقطه از زیر پی می بایست تراز پیزومتری آب را در آن نقطه محاسبه نمود.چنانچه جریان نشت آب در زیر پی وجود داشته باشد برای محاسبه ارتفاع پیزومتری و در نتیجه فشار آب حفره ای هر نقطه، می توان با تقریبی مناسب از شبکه جریان بهره برد. برای روشن شدن این مطلب با توجه به شکل-۷ میتوان به طریق زیر عمل نمود.

۷

Aنقطه

Bنقطه

H= 24 m
(۲۱(۳*۱))+۶= ۲۴ m = 7 تعداد کانال افت پتانسیل
(۲۱(۳*۶))+۶= ۱۹ m
=۳mمیزان افت هر کانال
(۱۹+۲۴)/۲=۲۱۵ m

میانگین دو نقطه
۲۱۵*۹۸۱=۲۱۰۹۱۵ kn/m2
کلیه نیروهای فوق الذکر در شکل-۸ نمایش داده شده اند. ۲۱۰۹۱۵*۴۲=۸۸۵۸۵ kn

-۵-۶ نیروی فشار روی پاشنه و پنجه:

این فشار ها بر اثر ستونهای خاک موجود بر روی پاشنه(در سمت حاکریز) و پنجه (در سمت آزاد دیوار) و با توجه به وزن مخصوص خاک موجود در ستون های مذکور قابل محاسبه می باشد.

-۷کنترل پایداری دیوار:

دیوار های حایل با توجه به اینکه تحت اثر بارهای مختلف در موقعیت های گوناگون قرار دارند می بایست برای موارد زیر کنترل پایداری آن ها بررسی و تائید گردد:

-۱-۷کنترل پایداری در برابر واژگونی حول پنجه دیوار:

بر اثر فشار جانبی خاک در سمت خاکریز دیوار(نیروی Fs در شکل-(۸ لنگری حول نقطه )Aدر شکل-(۵ به وجود می آید(.(M نیروی وزن دیوار که بر مرکز ثقلش اثر می کند لنگری در جهت خلاف لنگر M به وجود می آورد که

۸

می بایست با توجه به ابعاد دیوارو نیروی وزن دیوار((Wبا ضریب اطمینانی مناسب لنگر M را خنثی نماید. علاوه بر نیروی وزن فشار جانبی خاک در سمت آزاد دیوار(مراجعه شود به شکل-(۸ نیز لنگر مقاوم دیگری را برای مقابله باM
به وجود می آورد.

-۲-۷کنترل پایداری در لغزش در امتداد پایه:

نیروی Fs علاوه بر لنگر واژگونی سبب لغزش دیوار نیز می گردد. از طرفی نیروی وزن W و ضریب اصطکاک µ نیز نیروی مقاوم Ft را در برابر این این لغزش به و جود می آورند.

رابطه-۱ Ft= µ×W

-۳-۷کنترل ظرفیت باربری پایه:

در محل تلاقی دیوار و پی می بایست خورد شدگی بتن پی طبق اصول طراحی پی ها مورد بررسی قرار گیرد. -۴-۷کنترل نشستها:

بر اساس جنس خاک ریز پی دیوار، ایعاد پی، فشار های وارده بر خاک و; و طبق اصول مکانیک خاک میزان نشست انی و تحکیم مورد بررسی قرار گیرد.
-۵-۷کنترل پایداری عمومی دیوار ( گسیختگی برشی ) -۸ طراحی دیوار حایل:
-۱-۸ مراحل طراحی:

که به شرح ذیل می باشند: -۱-۱-۸انتخاب نوع و ابعاد دیوار :

اینکار بر اساس ارتفاع و طول خاکریز ، مصالح در دسترس ، و ملا حظات اقتصادی صورت می گیرد .

-۱-۱-۱-۸ابعاد پیش فرض برای انواع دیوار های حائل:

برای طراحی دیوار حائل می بایست ابعاد اولیه ای در نظر گرفته شود. با انجام کنترل های پایداری ، این ابعاد آنقدر تغییرمی یابند تا ضرا ئب ایمنی لازم فراهم گردد .عمق شالوده دیوار حد اقل ۰,۶ متر و ابعاد پایه می بایست به اندازه ای باشد که برآیند نیرو های قائم در محدوده میانی شالوده قرار گیرد . برای دیوار های پشت بند دار نیز ابعاد عمومی دیوار و پایه ، به استثنای ضخامتها ، مشابه دیوار حائل طره ای است . حد اقل ضخامت تیغه پشت بند ۰,۲
متر و فواصل تیغه ها بین H 0 .3تا H 0 .6برمی گزینیم.

-۲-۱-۸تعیین بارهای وارد بر دیوار :

اینکار بر اساس روش ها و نظریه ها ی ارائه شده در بخشهای قبل صورت می گیرد .

-۳-۱-۸کنترل پایداری کلی سازه دیوار حائل :

۹

این مرحله شامل کنترل پایداری در برابر وا ژ گونی ، کنترل پایداری در برابر لغزش ، وارسی ظرفیت باربری نشستهای شالوده دیوار می باشد . گاهی بر حسب شرایط خاک لایه های زیرین لازمست وقوع لغزشهای عمیق بر ا ساس اصول پایداری شیب ها مورد بر رسی قرار گیرد .

-۴-۱-۸طراحی سازه ای اجزا مختلف دیوار در برابر بارهای وا رده :

تعیین ضخامت اجزا و مقدار میله گرد ها ، تعیین موقعیت زهکش ها ، درزهای اجرا ئی و ا نبساطی.

-۹میلگرد های حرارتی در دیوار حایل:

علاوه بر میله گردهای محاسباتی لازم است میله گردهایی ب منظور کنترل آثار ناشی از حرارت و افت ( جمع

شدگی ) بتن تعبیه شود.

-۱-۹ میلگرد های حرارتی افقی: براساس ACI میلگردهای افقی می بایست ۰/۲۵ درصد سطح مقطع دیوار در

نظر گرفته شود.

Z ضخامت پایین+ ضخامت بالای دیوار : ضخامت دیوار متوسط

رابطه-۲

طول ضخامت

رابطه-۳

در سمت جلو و سمت جلو ساقه دیوار ر معرض بیشتر تغییرات دما قرار دارد لذا توصیه می شود در سمت

خاکریز اجرا شود.

-۲-۹میلگردهای حرارتی قائم در ساقه دیوار :

به طول کلی با توجه ب انتهای آزاد دیوارشدت تنش های قائم از افقی کمتر است. لذا ACI مقدار میلگرد

حرارتی را ۰/۱۵ درصد سطح مقطع بتن در نظر می گیرد . ضخامت موثر برای محاسبه میلگردهای هر طرف

۱۰

مساوری نصف ضخامت دیوار و در صورت که ضخامت متوسط دیوار بزرگتری از ۵۰ سانتی متر اشد ضخامت موثر برای میلگردهای ر طرف ۲۵ سانتی متر است.

دیوار ضخامت متوسط حداقل میلگرد در طرف

( معمولاً در سمت آزاد کار گذاشته می شود در سمت مجار خاک میلگردهای محاسباتی حاکم می شود.

مساوی نصف ضخامت و در صورتیکه ضخامت پی بزرگتری از ۵۰ سانتی متر باشد. حداکثر ۲۵ سانتی متر مدنظر گرفته می شود و درسمت پایین پنجهو پاشنه که در مجاورت خاک می باشد . ضخامت موثر حداکثر ۱۰

سانتی متر است.

طول واحد × ضخامت موثر حداکثر موثر × ۲۵ = سطح مقطع میلگردهای حرارتی فوقانی در هر متر طول

رابطه-۴

طول واحد × ضخامت موثر حداکثر موثر × ۱۰ = سطح مقطع میلگردهای حرارتی تحتانی در هر متر طول

رابطه-۵

شکل-۸

۱۱

نمونه مثال حل شده:

هدف طراحی دیوار حایلی جهت مقابله با نیروی نیروی جانبی خاکریزی با مشخصات زیر می باشد. مطلوب است طراحی دیوار مفروض.

خاک از نوع شن و ماسه ای با زاویه اصطکاک داخلی ۳۰ درجه و وزن مخصوص ۱۹۲۰ کیلو گرم بر متر مکعب می باشد.با زهکشی مناسب تمامی آب پشت دیوار تخلیه شده است. بروی پاشنه دیوار نیز مطابق شکل-A به ارتفاع cm
۳۰ خاکی از همان نوع قرار گرفته است.