مهارسازی و پایدارسازی به روش انکراژ چیست؟

در این مطلب از خانه معماری می خواهیم به بررسی پایدارسازی به روش انکراژ (Anchorage) بپردازیم. با ما همراه باشید.

انکراژ چیست؟

نیلینگ و انکراژ از جمله روش های پایدارسازی هستند برای تامین پایداری در اجرای گودبرداری های شهری به طور روزافزون مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع سازه نگهبان به دلیل در دسترس بودن مصالح مورد نیاز، ایجاد دیواره قائم و پایدار و جلوگیری از دست و پاگیری فضا در بین مهندسان و مجریان از محبوبیت بسیار زیادی برخوردار است. انکراژ در گذشته در پروژه های بزرگراهی و برای پایدارسازی خاکبرداری ها و شیب ها بوده است. ولی امروزه در پایدارسازی دیواره خاکبرداری ها در محیط های شهری بسیار از آن استفاده می شود.

در پایدارسازی به روش انکراژ بعد از این که گمانه حفر شد و پس از جایگذاری مهاری، قسمتی از انتهای گمانه تزریق شده و مهارها با جک کشیده می شوند. تفاوت اصلی روش انکر و نیلینگ خاک در این است که نیروی پیش تنیدگی خاصی در سیستم نیلینگ اعمال نمی شود و حرکت توده خاک است که موجب ایجاد نیرو در میخ ها می شود. در حالی که در سیستم مهاری به دلیل پیش تنیدگی مهارها، قبل از حرکت توده خاک نیروی بزرگی وجود دارد که منجر به کاهش قابل توجه تغییر شکل ها می شود.

خصوصیات مهاربندی و پایدارسازی به روش انکراژ

روش مهارسازی شباهت زیادی به روش میخکوبی دارد. این روش به دلیل استفاده از خاصیت پس تنیدگی کابل ها و مونوبار ها، نسبت به روش میخکوبی از قابلیت و توانایی بیشتری در مهار نیروی رانش برخوردار است. لازم است بدانید هزینه های اجرایی این روش نیز بیشتر است. از روش مهارسازی برای تامین پایداری گودهای با عمق بیشتر نسبت به حالت میخ کوبی استفاده می شود.

مزایا و معایب پایدارسازی به روش انکراژ

مزایای این روش عبارتند از: کنترل تغییر مکان ها توسط پس تنیدگی و ایمنی بیشتر و همچنین کنترل کیفی بهتر به دلیل کشش انکرها. پایدارسازی به روش انکراژ معایبی هم دارد: اجرای این روش نیاز به تجهیزات و ابزار پیشرفته دارد و در خاک های مساله دار کارایی ندارد. نیاز به زمان زیاد به دلیل ضرورت اجرای عملیات به صورت مرحله به مرحله که این مورد بیشتر در پروژه های کوچک مشکل ساز است. بالا بودن هزینه اجرای عملیات به دلیل تکنولوژی پیشرفته تر نسبت به روشهای ساده تر. البته در پروژه های بزرگ و در احجام زیاد ممکن است این امر مطرح نباشد و برعکس هزینه کلی کار کاهش پیدا کند.

مهندسان محاسب اغلب به دلیل عدم آشنایی با طراحی این روش، کمتر اشتیاق به بازدید میدانی و ارائه طرحی منطبق با نیاز پروژه دارند. اغلب مالکین و کارفرمایان متقاضی این روش، به دلیل عمق زیادتر این روش را مناسب می داند. این دسته از افراد به دلیل نداشتن آگاهی کافی نسبت به قوانین و مقررات رایج، اغلب نسبت به مسئولیت خود در قبال وقوع خطر های پیش رو و تبعات قانونی آن کمتر مطلع هستند. اغلب مهندسین ناظر نیز با توجه به جمیع مشکلات اعلام شده، گاها نقش و عملکرد موثری را به جهت حل مشکلات طرح شده در خود نمی بینند و در شرایط معمول، خود را در بروز مخاطرات احتمالی با دیگر سازندگان سهیم می کنند. به بیانی دیگر، خطر می کنند.

اجزای اصلی در پایدارسازی به روش انکراژ

اجزای اصلی در این روش عبارتند از: استرند، فاصله نگهدار، شیلنگ های تزریق، پکر، غلاف استرند، سر انکر و گوه که در ادامه به بررسی تفصیلی هر یک از این اجزا می پردازیم:

استرند و فاصله نگهدار

استرند به کابل تنیده شده از چند رشته مفتول فولادی اطلاق می شود که دارای مقاومت بالایی هستند. فولاد را نیز می توان جایگزین استرند کرد. در این حالت نیروی پیش تنیدگی قابل اعمال با توجه به مقاوت پایین ترفولاد در حدود ۴۰۰ مگاپاسکال در مقایسه با انکر کمتر است. لازم است بدانید استفاده از استرند یا فولاد با توجه به شرایط پروژه تعیین می شود. فاصله نگهدار نیز یکی دیگر ا اجزای اصلی پایدارسازی به روش انکراژ است که برای دسته کردن چند رشته استرند در یک مهار و ثابت نگهداشتن آنها نسبت به یکدیگر و رعایت حداقل فاصله مجاز بین رشته های استرند از آن استفاده می شود.

شیلنگ های تزریق و پکر

از یک یا چند شلنگ با طولی حداقل برابر با طول مهار برای اطمینان از پر شدن گمانه با دوغاب در حین تزریق گمانه استفاده می شود. جهت تزریق تحت فشار از پکر استفاده می شود .دوخت های پکر باید طوری باشد که بتواند فشارهای تزریق را تحمل کند. لازم به ذکر است آب بندی ابتدا و انتهای پکر باید به صورت مناسبی انجام شود تا در هنگام پرکردن پکر توسط دوغاب و یا تزریق تحت فشار طول گیردار مهار، نشت رخ ندهد.

غلاف استرند و سر انکر

برای اینکه استرندها به دوغاب نچسبند و درگیر نشوند و همچنین برای اطمینان از عدم انتقال نیروی مهار به خاک در طول آزاد، استرند در طول آزاد مهار در داخل غلاف نگهداری می شود. سر انکر نیز استوانه ای است که از چندین سوراخ مخروطی شکل در قاعده آن تشکیل شده که برای انتقال نیروی کششی مهار از استرند بر روی مهار در سر گمانه نصب می شود.

پایدارسازی به روش انکراژ: گُوه چیست؟

گُوه به قطعات فولادی مخروطی شکل تو خالی اطلاق می شود که در اطراف هر رشته استرند در داخل سوراخ سر انکر و به منظور قفل کردن استرند استفاده می شود. خوب است بدانید در صورت استفاده از میلگرد به جای استرند در انکر نیاز به بعضی از اجزای فوق الذکر نخواهد بود. جهت جلوگیری از رانش خاک از شمع های فولادی نیز استفاده می شود. برای اجرای این شمع ها ابتدا عملیات حفاری چاه در فواصل ارائه شده توسط مهندس طراح صورت می گیرد .عمق این چاه ها باید برابر با عمق گود به اضافه مقداری برای اجرای شمع بتنی باشد.

شمع های بتنی برای تامین گیرداری پروفیل ها هستند و طول آن ۲۵ تا ۳۵ درصد عمق گود، پایین تر از رقوم کف گود باید در نظر گرفته شود. بعد عملیات بتن ریزی در انتهای چاه حفر شده، شمع های فولادی را در چاه قرار می دهند. بدین ترتیب شمع فولادی با انتهای گیردار ایجاد می شود. سپس نوبت به گودبرداری مرحله به مرحله می رسد.

نصب سیستم شمع و انکر

برای این کار قبل از شروع خاکبرداری باید چاههای مورد نیاز برای قرار دادن شمع های فولادی یا بتنی تا تراز مورد نظر حفر شود. سپس شمع های پیش ساخته و یا اجرای در جا در محل خود نصب شوند. سپس عملیات خاکبرداری به صورت مرحله ای و نصب مهارها تا رسیدن به تراز مورد نیاز باید انجام شود. توجه داشته باشید خاکبرداری تا تراز نصب اولین ردیف انکر در این مرحله تغییر شکلها و فشار ایجاد شده در خاک پشت دیوار به حالت فعال خاک نزدیکتر است.

مرحله کشش اولین ردیف انکرها و خاکبرداری تا تراز آخرین انکر

در این مرحله تغییر قابل توجهی در تغییر شکل و توزیع تنشها در پشت دیواره مهار شده رخ می دهد. به دلیل حرکت دیوار به سمت خاک پشت گودبرداری در این مرحله، فشار جانبی به صورت قابل توجهی نسبت به حالت برجا بالا می رود. خاکبرداری تا زیر تراز آخرین ردیف انکرها منجر به ایجاد یک حالت تحدب در دیواره و در نتیجه کاهش فشار جانبی زمین و باز توزیع تنش می شود. گودبرداری که تا تراز کف گود ادامه می یابد، حالت تحدب مابین آخرین انکر و کف گودبرداری نیز مشاهده می شود.

اصول تحلیل و طراحی سیستم های مهاربندی شده

هدف از اجرای سیستم مهاری ایجاد توده ای پایدار خاک که توان مقابله با ناپایداری خارجی را داشته باشد است. مودهای ناپایداری نیز ممکن است در یک سیستم پایدار شده توسط مهاری رخ دهند. بخشی از گسیختگی ها به دلیل ایجاد نیروهای کششی بیش از حد در تاندون ها به وقوع می پیوندند. میزان کشش اولیه استرند و مونوبار برای طرح نهایی باید حداکثر ۶۰ درصد ظرفیت کششی این اعضا باشد. FHWA برای جلوگیری از این مود گسیختگی، بر اساس آیین نامه همچنین در حالت بارگذاری موقتی مانند انجام آزمایشهای حین اجرای این مقدار نیز باید حداکثر ۸۰ درصد ظرفیت کششی باشد.

گسیختگی ناشی از عدم وجود مقاومت باند کافی نوع دیگری از گسیختگی داخلی است که باید در زمان طراحی در نظر گرفته شود. طول قسمت تزریق شده بر این اساس و با توجه به مقاومت باند خاک محل، باید طوری در نظر گرفته شود که کل مقاومت باند بسیج شده در طول مذکور قادر به پاسخگویی نیروهای ایجاد شده حین و بعد از اجرای سیستم انکراژ باشد.

نکات مهم در زمان استفاده از این روش

در برخی موارد دیواره گود به همراه میلگردهای داخل دیواره ریزش می کند که به دلیل قرا گرفتن میلگردها داخل گوه گسیختگی می باشد. یعنی اگر میلگردهای داخل گوه گسیختگی قرار گیرند، این میلگرد عملاً بدون کاربرد خواهند بود. در این حالت اگر دیواره گود شروع به ریزش کند، میلگردهای قرار داده شده در دیواره گود با توده خاک فرو می ریزد. از این رو میلگردهای قرار داده شده داخل دیواره گود باید تا پشت ناحیه گسیختگی ادامه داشته باشند تا قادر به انتقال نیروی حاصل از گوه لغزش به ناحیه مقاوم خاک باشند.

در بیشتر موارد به دلیل استفاده نکردن از پانل های بین پروفیل های قائم، خاک دیواره ریزش می کند. فرض کنید خاک دیواره از نوع خاک ماسه ای تمیز است. در این صورت خاک بین پروفیل های قائم ریزش می کند و پروفیل های قائم عملکردی ندارند. از این رو برای انتقال فشار خاک به پروفیل قائم باید توسط یک عضو رابط، فشار خاک بر پروفیل های قائم وارد گردد. در مورد خاک های رسی نیز این موضوع صدق می کند. چرا که پایداری خاک های رسی به شکل موقت است و پس از گذشت یک دوره زمانی این خاک ها عملکردی مانند ماسه ها خواهند داشت. بنابراین و بر اساس دانسته هایی که داریم باید دقت کافی در اجرای صحیح سازه های نگهبان اعمال و لحاظ گردد.