طراحی شیب پایدار

طراحی شیب پایدار به کمک نرم افزار ژئو استودیو (Geo Studio)

طراحی شیب پایدار

گروه فنی مهندسی ایدسا با بهره گیری از دانش و تجربۀ افراد متخصص، قادر به ارائۀ بهترین راهکارهای پایدار سازی گود می باشد.

یکی از مسائل مهم در بحث پایدار سازی گود و خاک برداری پروژه های ساختمانی، طراحی شیب پایدار است. این طراحی برای قسمت­هایی از خاک­برداری که بارهای جانبی ناشی از ساختمان­های مجاور وجود دارد، حائز اهمیت است. دراین مقالۀ کوتاه سعی شده­ است تا به طراحی شیب پایدار پرداخته شود. بدین منظور با استفاده از نرم افزار ژئواستودیو (Geo Studio)، مثالی ساده جهت طراحی شیب پایدار ارائه شده است.

مشخصات مثال جهت طراحی شیب پایدار

مثال مورد بحث در این مقاله، پروژه گودبرداری ساختمانی به مساحت حدود 330 متر مربع می­باشد. عمق گودبرداری حدود 3.6 متر از تراز پایه است.

در مجاورت ضلع شمالی گود، ساختمان 6 طبقه همراه با یک زیرزمین قرار دارد. در مجاورت ضلع غربی ساختمانی 8 طبقه با یک زیرزمین قرار دارد که زیرزمین­ها تقریبا تا بر ضلع جنوبی امتداد یافته است. در ضلع شرقی پروژه، ساختمان دو طبقه بدون زیرزمین قرار دارد که تقریبا تا یک سوم طول خاک برداری امتداد یافته و بقیۀ آن حیاط است. در ضلع جنوبی، حیاط ساختمان قرار دارد و در این قسمت برای خاک­برداری، باید طراحی شیب پایدار صورت پذیرد.

همانطور که در شکل بالا دیده می­شود برای اضلاع دیگر گودبرداری، از روش پایدار سازی گود به وسیلۀ خرپا استفاده شده است.

نرم افزار ژئواستودیو

نرم ­افزار GEO STUDIO(ژئو استودیو) یکی از شاخص­ ترین برنامه‌های ژئوتکنیکی براساس آنالیز المان محدود است که توسط آن می‌توان آنالیزهایی از قبیل تنش-کرنش، جریان، تراوش، پایداری شیب، آنالیز دینامیکی و همچنین شرایط افت سریع را بررسی کرد. در اینجا تنها از ماژول پایداری شیب (ژئو اسلوپ GEO SLOPE) استفاده شده است.

با توجه به شرایط پروژه، برای پایدارسازی ضلع جنوب از روش شیب پایدار با شیب 3 به 1 در نظر گرفته می­شود. بر اساس راهنمای FHWA ضریب اطمینان پایداری شیب باید از ضریب اطمینان حداقل که برابر با (1.35) است بیشتر باشد.

مشخصات خاک منطقه

مشخصات در نظر گرفته شده برای خاک منطقه بر اساس جدول زیر در نظر گرفته شده است:

ارتفاع خاک دستی برابر با 1 متر در نظر گرفته شده است. تراز آب در این مثال در 3 متری از سطح زمین در نظر گرفته شده است.

روند مدل سازی طراحی شیب به کمک ژئواستودیو

نرم افزار GEO STUDIO از سایت آن قابل دانلود و نصب است. به دلیل ساده بودن مدل می­توان از لایسنس دانشجویی ( Student license ) استفاده نمود. این لایسنس گرچه محدودیت­هایی در آنالیز ومدل­ سازی دارد اما رایگان است.

با کلیک بر روی SLOPE/W وارد محیط ماژول طراحی شیب پایدار می­شویم. پنجره­ای با نام Define Analyses باز می­شود که باید مشخصات تحلیل در این پنجره مشخص گردد.  Analysis Type به صورت Ordinary در نظر گرفته می­شود. در تب settings شرایط تراز آب ( PWP Condition from ) به وسیلۀ خط پیزومتریک (Piezometric Line ) در نظر گرفته می­شود.

در تب Slip Surface فرض می­شود که جهت حرکت شیب از چپ به راست است. بنابراین در کشیدن شیب باید این نکته در نظر گرفته شود. همچنین برای پیدا کردن سطح لغزش، محل شروع و اتمام گوۀ لغزش ( Entry and Exit )  به نرم افزار توسط کاربر معرفی می­شود.

بقیه تب­ها نیازی به اصلاح ندارد. این مراحل بعدا نیز از منوی Define و انتخاب Analyses قابل تغییر است. پس از این مرحله، در منوی Define و انتخاب گزینۀ Materials باید لایه­ های مختلف خاک تعریف شود.

در پنجرۀ باز شده گزینۀ Add زده می­شود. دو نوع خاک با مشخصات پیشتر معرفی شده همانطور که در شکل­های زیر دیده می­شود تعریف می­گردند.

در مرحلۀ بعدی برای راحت تر نمایش دادن و کشیدن شیب و مشخصات آن، از منوی Sketch گزینۀ Axes انتخاب می­شود. در جهت افقی از 10- تا 10 متر و در جهت عمودی از 10- تا 0 در نظر گرفته می­شود. همچنین با خاموش کردن گزینۀ Auto Increment Size فواصل 1 متری جهت قسمت بندی محور در نظر گرفته می­شود.

سپس در منوی Draw با انتخاب Region شروع به کشیدن لایه­ های خاک مد نظر می­کنیم.

حال با انتخاب گزینۀ Domain Region در واقع محدودۀ کلی مدل را می­توان کشید. ابتدا به صورت کلی محدودۀ مورد نظر به صورت شکل زیر کشیده می­شود.

در مثال فوق به دلیل آنکه عمق خاک برداری 3.6 متر می­باشد و شیب 3 به 1 در نظر گرفته شده است، مختصات نقطۀ شمارۀ 3  باید به 1.2 و 3.6-  و نقطۀ 4 باید به 10 و 3.6- تغییر پیدا کند. برای تدقیق نقطۀ مورد نظر، با استفاده از منوی Draw گزینۀ Points انتخاب می­شود و بر روی نقطۀ مورد نظر کلیک می شود. در این مرحله می­توان مختصات نقطۀ مورد نظر را تغییر داد.

برای آنکه بتوان یک متر بالای سطح را خاک دستی اختصاص دهیم، از منوی Draw، گزینۀ Split Region انتخاب می­شود. حال اگر خطی در تراز 1- کشیده شود، Region کشیده شده به دو ناحیه(Region) 1 و 2 تقسیم می­شود.

حال با استفاده از منوی Draw و انتخاب گزینۀ Materials خاک دستی و خاک دست نخورده را به دو Region کشیده شده اختصاص می­دهیم.

برای مشخص کردن تراز آب از منوی Draw گزینۀ Pore-Water Pressure انتخاب شده سپس گزینۀ Add انتخاب شده و گزینۀ Draw  در پنجرۀ باز شده انتخاب می­شود.

حال در تراز 3- متر خط پیزومتریک آب کشیده می­شود. پس از آن گزینۀ Done زده می­شود.

حال محل شروع گوۀ گسیختگی و محل خروج آن باید مشخص شود. بدین منظور از منوی Draw گزینۀ Slip Surface، زیر گزینۀ Entry and Exit انتخاب می­شود.

در پنجرۀ باز شده محدودۀ نقاط ورود و خروج را به صورت زیر وارد می­کنیم.

در این مرحله مدل­سازی به پایان رسیده است. حال پنجرۀ Results انتخاب شده و گزینۀ Start زده می­شود تا آنالیز انجام پذیرد.

ابتدا باید فایل را در محلی ذخیره نمایید سپس نتایج را مشاهده نمایید. در شکل زیر محتمل­ترین گوۀ لغزش با ضریب اطمینان 1.224 نمایش داده شده است که کمتر از مقدار 1.35 می­باشد. بر این اساس شیب 3 به 1 جوابگو نیست.

علاقمندان می توانند از لینک زیر جهت دانلود بروشور نرم افزار ژئو استودیو استفاده فرمایند.

لینک