بررسی عددی آسیب ساختمان با پی سطحی واقع بر خاک متورم شونده ناشی از تغییرات مکش بافتی

Abstract

به طور کلی هرگونه آسیب و شکستگی در پی ساختمان، سبب نشست آن و در نتیجه خرابی فونداسیون و آسیب به سازه می‌شود. از نظر مهندسی ژئوتکنیک، خاک‌های متورم‌شونده از مهم‌ترین گروه‌های خاکی هستند که باید قبل از مطالعات طراحی، مشخصات آن‌ها به طور دقیق مشخص شود. این گونه خاک‌ها آسیب قابل توجهی به سازه‌ها وارد می‌کنند. پی‌های سطحی از قبیل پی منفرد و نواری ممکن است تحت تآثیر نشست نامتقارن، دوران و لنگر ناشی از تورم خاک، دچار آسیب شوند. یکی از عواملی که منجر به نشست نامتقارن و دوران در پی ها می‌شود، نفوذ آب در زیر پی است. اغلب لایه‌های خاک نزدیک به سطوح زمین که رفتار مهندسی آن‌ها حائز اهمیت است در حالت غیراشباع قرار دارند، بنابراین درک رفتار دقیق خاک، مستلزم بهره‌گیری از قوانین پیچیده مکانیک خاک غیر اشباع است. در خاک متورم شونده، نفوذ آب باعث کاهش مکش بافتی و درنتیجه کاهش مقاومت برشی و نیز افزایش حجم خاک می‌شود. در این مقاله، بررسی عددی رفتار پی سطحی در دو مدل پی منفرد و نواری، تحت عوامل تغییردهنده مکش بافتی مانند ترکیدگی لوله و چاه جذبی، صورت گرفته است. با استفاده از نرم‌افزار ژئواستودیو SIGMA/W و آنالیز کوپل، تأثیر هم‌زمان تغییر در مکش بافتی و تغییر در تنش و کرنش مورد بررسی قرارگرفته است. هم چنین اثر تعداد طبقات ساختمان و تغییر در موقعیت ترکیدگی لوله و یا چاه جذبی بر روی نتایج بررسی شده است. تحلیل نتایج نشان می‌دهد که ترکیدگی لوله و چاه جذبی با گذشت زمان باعث افزایش فشار آب حفره‌ای در خاک شده و به دلیل ویژگی‌های خاک متورم شونده، هرچه شدت بار وارد بر خاک یا تعداد طبقات ساختمان کمتر باشد، مقادیر تورم خاک بیشتر خواهد بود. در مجموع رده آسیب به سازه برای پی منفرد بیشتر از پی نواری می‌باشد و در بسیاری موارد، ساختمان آسیب بسیار شدید را تجربه خواهد کرد و لذا استفاده از پی نواری با رعایت ضخامت مناسب برای ساختمان واقع بر خاک متورم شونده توصیه می‌شود.